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    公司動態

    單火線Zigbee智能家居開關解決燈光閃爍方法

    關鍵詞摘要:單火線 Zigbee智能家居開關 燈光閃爍 解決方法 超微功耗 單火線開關  智能家居  智能開關 遙控開關 WIFI燈控開關 觸摸開關 兩線制開關
          
    前言
    隨著智能家居的快速發展,單火線智能墻壁開關(只有單根火線進/出,不需要零線)成為了傳統機械墻壁開關的升級換代(直接替代)產品,實現了燈具和電器開關的智能化控制(如Zigbee智能開關、聲控開關,觸摸開關,紅外線遙控開關,人體感應開關,手機控制WIFI智能開關等)。并且,國內外普通家庭大多為單火線布線,在升級實現智能化改造時往往要求新智能開關能直接代換舊有的機械墻壁開關,更換時無需重新布線。所以開發新型電子智能照明開關都必須要求采用單線制(2 Wire 兩線制)的單火開關。
    根據工作原理可知,凡是電子智能照明開關本身都需要消耗一定的電流,在待機時,由于單火線開關待機取電是通過流過燈具的電流給智能開關的控制電路供電的,如果待機輸入電流太小就會導致待機電路不能正常工作,如果待機輸入電流太大就會導致燈具關閉后還會有閃爍或微亮(出現“關不死”的現象)等問題。特別是高阻抗的電子節能燈和LED燈(例如: 高效節能燈和AC直接驅動的AC LED燈具),對待機電流更為敏感。

    單線制電子開關帶節能燈(LED燈)會閃爍的原因
    電子開關為什么接白熾燈不會閃爍,而接節能燈和LED燈就會閃爍呢?這與節能燈(或LED燈)以及電子開關的自身構造都有關系:由于電子開關是用電子電路組成的控制開關,就一定要消耗一定的電流,這一電流必定要通過串接在電源回路中的節能燈(或LED燈)。由于電子節能燈(或LED燈)內部電路結構的特殊性,即使流過節能燈(或LED燈)的電流很小,也會使節能燈產生不同程度的閃爍現象。

    以下分析其中原因:節能燈(或LED燈)內部電路一般采用了橋式整流電容濾波電路,如下圖
     電源模塊

    當電子開關本身消耗的微小的電流通過火線經燈具內部的橋式整流電路的濾波電容C時,這一很小的電流向燈具內部電容C充電,當燈具內部電容C上的直流電壓充到一定的程度時(約50V左右,不同的燈電路會有些差別),節能燈內部的電子電路就會恢復工作而使節能燈(或LED燈)點亮,這時電容C兩端的電壓因為放電而隨則會下降,然后再開始下一回合的充電及放電過程。這樣,我們就會看到燈閃或微亮現象。
    這一閃爍現象的間隔與流過的電流及節能燈(或LED燈)的內部電路結構密切相關,很難進行具體量化(如:多少瓦數以上的燈不會閃爍,哪些類型的燈不會閃爍)。經過對大量各品牌不同廠家的節能燈進行實際測試,發現引起節能燈閃爍的電流從20微安至100微安不等。有一些節能燈在電流小于10微安以下時都還會出現閃爍或者微亮的現象,另外燈閃爍與否與實際燈的標稱功率瓦數也沒有直接的絕對關系(如: 測試發現有些1W甚至更小的燈都不會閃爍或微亮,而有一些5W的燈卻會出現閃爍或微亮)。

    所以,微功耗單火待機和工作電源電路的研發難度非常大,到目前為止這仍是國內外限制單火線(也稱: 2 wire,單極,兩線)智能開關發展的主要技術瓶頸。我們唯一可以做的就是: 將待機電流做到更小(15uA或者以下),以適應更多的各類燈具,從而保證大部分(95%或以上)燈具不會出現閃爍。

    單線制智能開關的DC供電電源(或者電源模塊)設計需要重點考慮兩個問題:
    一方面盡可能的降低待機功耗: 減小待機電流,避免出現燈關后閃爍或者微亮;
    另一方面是單火線的取電問題: 提供足夠的輸出電流給電子開關控制電路(如專用控制IC,MCU,紅外接收頭,RF射頻無線遙控模塊或者Zigbee模塊,繼電器或者可控硅等)。由于電子開關工作時取電是通過開關斷開時的兩端壓差來取電的,當開關閉合時就沒有了壓差無法取電,這樣就會導致控制電路開時失電失控問題。對于這一問題,有很多的解決辦法出現,但有些還是比較復雜,電路成本也較高,比如現在市場上一些二線制電子開關的控制電路的供電電路(或電源模塊)采用的方式有:
    1、    方式一: 電子開關(觸摸開關、聲光控開關、人體感應開關等)中的開關元件的開態和斷態情況下由同一電路供電,通過電容降壓再用穩壓管穩壓的方式給控制電路提供直流電源,在斷態時,由于控制電路消耗的電流也是電子開關主回路的電流,所以電子開關主回路的電流必須比較大,如果接上小功率的燈泡,燈絲就會發紅,接上節能燈可能會出現關不斷的現象,所以此類兩線制電子開關大多數不能控制小功率的負載,同時用電容降壓,如果電流較大,電容的發熱非常嚴重,這樣就會給產品留下很大的故障隱患。

    2、    方式二: 將開態和斷態的時由不同的電路供電,其實現方式是先將主回路電流整流,再取出部分直流電作為控制電流。其缺點是對整流器件要求高、且發熱嚴重,限制了負載功率的提高,不適用于較大功率燈具。

     

    上述兩種電源模塊,都解決了電子開關斷態時供電電流較大的問題,但對于電子開關控制的負載的功率范圍、穩定性及其電源轉換效率方面,還是存在一定的不足。

          于是,東莞市迅迪電 子公司研發推出了PI系列超小型一體化電源模塊,其輸入電壓范圍非常寬(6V-380V) 、輸出功率較大(高達200mA)、輸出電壓可選(,3.3V,5V等),燈具負載范圍寬(1W-3000W)、功耗低發熱較 小??梢詾榭刂齐娐?如專用控制IC,MCU,紅外接收頭,RF無線遙控模塊或者Zigbee模塊,繼電器或者可控硅等)提供穩定的工作電源。該產品的優點是拋棄現有二線制開關通 過開態供電路和斷態供電路結合的方式供電,而是利用此電源模塊的超寬電壓輸入特點(確保無論開燈或者關燈時都能實現穩定供電),保證子電子開關的安全穩 定。電源模塊電路的轉換效率較高,在電子開關斷態時,轉換效率達到65%以上并且主回路上的電流較小,可以帶絕大多數節能燈或LED燈而不出現爍或者微亮現象。此系 列超小型一體化電源模塊可以根據實際控制電路需要(如,是采用專用IC還是采用MCU;是采用紅外接收還是RF射頻無線遙控或者Zigbee組網,是采用繼電器還是可控硅,....等 等,不同的控制電路所需要的工作電壓和工作電流不一樣)來選用,如可控硅版本(負載1W-300W)用的有PI-05V-B4,PI-3V3-B4等,繼電器版本(負載1W-3000W)用的有PI-05V-D4(配合繼電器驅動模塊XD-KC024)等。

     

    相關下載:

    1.單火線取電技術

     

    標簽:  Zigbee 單火線 智能開關 閃爍 解決方法
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