單火線智能開關(guān)的概念
眾所周知，國內(nèi)220V電網(wǎng)市電有兩根線：一根火線和一根零線，此外為了保護人身安全有些電器加設(shè)了一根保護地線。當(dāng)用電器同時接入火線和零線時，就會形成電流，用電器才能正常工作。.
傳統(tǒng)的機械墻壁開關(guān)盒：利用彈簧和機械結(jié)構(gòu)控制火線的通斷，一進(jìn)一出兩根線實際都是火線，這種接法就是“單火線”。
單火線智能開關(guān)：在“單火線”的接法上為傳統(tǒng)開關(guān)增加了一些智能化功能，比如自我保護、遠(yuǎn)程遙控家電、電力計量等功能。
單火線智能開關(guān)的優(yōu)點
- 單火線供電控制，直接替換原有墻壁普通機械開關(guān)，無需改動任何線路，可手控也可遙控，相互無影響。
- 采用多路單火線供電技術(shù)，待機功耗更小，并且，供電不分主次。有效避免了有一路燈具損壞而導(dǎo)致整個產(chǎn)品不能使用的情況發(fā)生.
- 超低的待機功耗，設(shè)有過流過壓保護，并在抗干擾方面有非常好的表現(xiàn).
單火線智能開關(guān)神奇的地方就在于僅有一根火線輸入，怎么做到給開關(guān)內(nèi)部模塊供電呢?
接下來為講解一下單火線的智能開關(guān)的取電原理：
簡而言之，單火線取電分兩個狀態(tài)：燈關(guān)閉（Relay off），燈打開（Relay on）
1.Relay off --> Light off（繼電器斷開，負(fù)載燈熄滅）
通俗的理解，可以把 負(fù)載燈 等效為一個 電阻，此時電路和常規(guī)的開關(guān)電源電路無差別，只是串聯(lián)一個電阻在N線上，電源系統(tǒng)可工作正常.
繼電器驅(qū)動可以正常控制繼電器閉合.
2.Relay off --> Relay on（繼電器由斷開，變?yōu)殚]合）
從下圖看出，當(dāng)按下開關(guān)，Relay 由 off 變?yōu)?on 后，AC/DC模塊由于繼電器的閉合而被短路，AC/DC模塊不再供電給后端，此時無法再控制繼電器.
那么在Relay on時就需要設(shè)計額外的電路（這里我們稱之為‘取電模塊 ’）
3.Relay on --> Light on (繼電器閉合，負(fù)載燈點亮)
3.1 當(dāng)交流電在正半波，取電模塊輸入和GND沒有形成電勢差，取電模塊無法工作，Q2不導(dǎo)通，此時電流通過D18形成回路給負(fù)載燈供電.
3.2 當(dāng)交流電在負(fù)半波時，電流通過D7對C8進(jìn)行充電，當(dāng)達(dá)到VR1的閾值后對C10進(jìn)行充電，達(dá)到U2比較器的反轉(zhuǎn)電壓后，LM321的4腳輸出高電平，驅(qū)動MOS，Q2導(dǎo)通，電流通過Q2給負(fù)載燈供電.( Q7為增加的遲滯電路，當(dāng)C8電容無法再維持1腳高于3腳電勢時，再下一個負(fù)半波重復(fù)上述過程，通過D7給C8再次充電，開燈時幾乎所有電流都從MOS流過，只有短暫的時間是通多D18給負(fù)載燈供電，溫升的問題就很容易解決了.)
以上就是單火線供電的工作原理，單火線技術(shù)的好處我們上面已經(jīng)講過了，那么單火線技術(shù)存在什么缺陷呢？
單火線智能開關(guān)的技術(shù)缺陷------- “鬼火”.
單火線取電技術(shù)的難點在于，在燈具關(guān)閉時，單火智能開關(guān)是和燈具串聯(lián)后接入電網(wǎng)的，所以流過智能開關(guān)和燈具的電流大小是一樣的，電流小會導(dǎo)致智能開關(guān)電路不能工作，如果電流過大就會導(dǎo)致燈具會有間歇性閃爍（俗稱“鬼火”）等問題.
簡單的等效電路：
產(chǎn)生鬼火的根本原因：當(dāng)AC/DC電源模塊工作時，單火線智能開關(guān)內(nèi)部的等效電容C1與負(fù)載LED燈內(nèi)部等效電容C2串聯(lián)，承擔(dān)AC輸入電壓；根據(jù)電容的分壓原理，燈的電容C2越小則其等效阻抗越大，C2兩端的電壓越高，這樣的情況下，燈內(nèi)的電路就更容易啟動，出現(xiàn)微亮或者閃爍.
從單火線智能開關(guān)的設(shè)計角度看，如何盡可能的避免用戶的燈具出現(xiàn)“鬼火”？
由上述的對“鬼火”產(chǎn)生的原因分析可以看出，我們在設(shè)計單火線智能開關(guān)的時候就需要盡可能的減少AC/DC電源模塊以及控制模塊的消耗功率.
基于PI超低待機功耗芯片（LNK3202D ）（5mW）電源demo進(jìn)行負(fù)載測試.（Load用來模擬無線模塊的損耗）
測試數(shù)據(jù)如下：
從上述數(shù)據(jù)可以看出，針對這款3W的LED燈測試，當(dāng)load電流大于4mA時，LED就會出現(xiàn)微亮的現(xiàn)象.
現(xiàn)有的技術(shù)條件下，單火線智能開關(guān)的無線模塊選擇BLE或者ZigBee是不存在問題的，需額外注意，WiFi模組的話，可能會存在不小的問題；
附件為PI的單火線demo設(shè)計文件資料，可供參考學(xué)習(xí)。
