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      想要輕松改造智能開關,如何選擇單火線電源很關鍵!

      發布時間:2021-12-30閱讀量:280

      那么如何輕松改造出智能開關,選對單火線電源很關鍵。本期我們將講解單火線控制方案的原理,這種方案的技術難點及其解決方案。


      圖6單火線智能開關.jpg

      由于LED和單火線電源處于串聯關系,則要求在LED不工作的時候(以下內容簡稱:關態),單火線電源的工作電流小(LED無微亮,即無“鬼火”),且能輸出穩定電壓,保證后端控制系統正常工作;在LED工作的時候(以下內容簡稱:開態),單火線電源不能影響LED正常工作(即無“頻閃”),且能輸出穩定電壓,保證后端控制系統正常工作。


      圖7.jpg


      要點一:單火線電源采用超低待機功耗的降壓電路


      目前多用超低待機功耗的降壓電路,將其市電轉化為設定的輸出電壓,以供后端控制系統正常工作,同時不會導致LED出現“鬼火”現象。


      圖8-關態工作原理圖.jpg


      如圖所示,降壓電路經LED接入零線和火線,由于LED內部等效一個電容并聯一個電阻負載,相當于一個電阻串聯在母線上,降壓電路正常工作給后端控制系統供電。在關態時,需要重點關注LED是否存在“鬼火”現象(LED微亮)。

      “鬼火”現象出現的原因為:由于LED與降壓電路串聯在零火線之間,當降壓電路需要的輸入電流過大,則流進LED的電流同樣增大,就會導致LED短暫工作,出現微亮現象。

      針對該問題,市面上已有部分廠家能把單火線電源的待機功耗做到幾個毫瓦。參考金升陽的非隔離LSF01-K5BxxSS系列,該產品結合外圍電路可滿足全球輸入電壓范圍(85-264VAC),在這輸入工作電壓范圍內能維持超低待機功耗,穩定輸出電壓5V、12V等,其待機功耗約為5.2mW。


      要點二:關注單火線電源應用電路的功耗問題


      如何平衡取電能力和不能頻閃,常見的解決方式為有可控硅和繼電器兩種方案。由于可控硅發熱問題,繼電器方案目前在市面上較為主流,以下主要講解繼電器方案的工作原理。其開態的具體工作原理如圖8所示。

      1、零火線兩端電壓為正弦波,當交流電在正半波時,由于二極管D2的單向導電性和MOS管Q1斷開,此時的電流流經二極管D1、儲能和控制電路,使儲能和控制電路工作,提供穩定輸出電壓給后端控制系統工作,同時在某個設定電壓時控制MOS管Q1導通。故交流電在正半波時,只有一小部分能量儲存下來給后端控制系統供電,剩余能量通過MOS管Q1給LED供電。

      2、當交流電在負半波時,此時電流通過LED和二極管D2形成回路,給LED供電。

      圖9-開態工作原理圖.jpg


      可知,單火線電源應用時應注意兩點。

      1、LED燈功率不宜過小,若LED燈功率過小,會導致開態取電電路無法儲存能量給后級電路供電,能使用的最小LED燈功率需要結合不同的電路和器件參數決定;

      2、控制電路工作功耗不宜過大,若控制電路工作功耗過大,則會導致關態出現“鬼火”現象和開態取電電路異常,由于開態取電電路在參數確定的情況下,單個周期儲存的能量有限,無法提供充足的能量給工作功耗過大的控制電路;若實際應用需要工作功耗大的控制電路,則需要另外搭建電路解決該問題。


      單火線的可靠性、體積、應用電路成為重點關注要素


      針對這兩點,需考量各種應用環境的應用電路設計和具體參數,客戶可自行結合開關盒尺寸進行設計,但需將單火線電源的可靠性、體積、電源匹配的應用電路方案納入考慮。

      基于市面上各個廠家的單火線電源產品的不同,其搭配的外圍電路及其電子元器件也并不相同,如模塊類的單火線電源集成度更高、IC類的單火線產品對客戶的自主研發能力要求較高。這里以金升陽的LSF01-K5BxxSS系列為例。


      圖10-金升陽LSF01-K5BXXSS產品特點.jpg


      參考市面上不同應用端需求,金升陽結合LSF-K5BxxSS系列把相關應用電路方案大致分成兩類。


      參考方案一,使用磁保繼電器作為開關器件


      其磁保繼電器應用方案可支持帶3W功率以上LED,并且支持一路3W功率以上LED、兩路3W功率以上LED,三路3W功率以上LED的各種應用需求。

      該應用方案的特點:關態LED無“鬼火”現象,開態取電能力強,單火線電源輸出電壓穩定。


      參考方案二,超級電容方案


      后端控制系統為NB-loT等大功率負載的應用方案(以下簡稱:超級電容方案)。由于后端控制系統可能為NB-IoT等大功率負載,就需要在后端控制系統工作時,若單火線電源處于關態,LED無“鬼火”現象,并且供電電壓正常;若單火線電源處于開態,要求供電電壓正常,并且LED無“頻閃”現象。

      該方案主要通過對超級電容/鋰電池進行充電儲能,提供穩定輸出電壓給后端控制系統工作。由于超級電容方案內部設計了開態和關態充電電路,故實際應用時無需因超級電容/鋰電池無電壓導致更換超級電容/鋰電池,該方案可長期正常提供穩定輸出電壓。超級電容方案工作原理圖見圖10。


      圖10-金升陽LSF01-K5BXXSS產品特點.jpg


      超級電容方案的繼電器分為兩種:普通繼電器或者磁保繼電器。其主要的目的為:若應用要求后端控制系統需要休眠,可選擇使用磁保繼電器的超級電容方案;若應用要求后端控制系統無需休眠,可選擇使用普通繼電器的超級電容方案,該方案成本較使用磁保繼電器的超級電容方案便宜,并且內部已設計出檢測LED是否接入的控制電路,成功解決掉因少接LED的情況下開啟該支路上的繼電器,其余LED存在“鬼火”的行業問題。


      未來,單火線電源方案將會成為市場主流方案


      目前,隨著智能家居的興起,單火線的需求也隨之增加。智能化市場還是一個新興的市場,售后服務尤為重要,如果要選購智能化產品,一定要選擇一個有好口碑的生產廠家,讓售后服務得到最大的保障,這樣才能實現真正意義上的實用、省心。



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