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本篇闡述單火智能開(kāi)關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)、壁壘及技術(shù)展望，在進(jìn)入文章之前，推薦閱讀——

《單火線設(shè)計(jì)系列文章1：場(chǎng)景由來(lái)、技術(shù)問(wèn)題》

《單火線設(shè)計(jì)系列文章2：閉態(tài)取電電路》

《單火線設(shè)計(jì)系列文章3：開(kāi)態(tài)取電電路》

《單火線設(shè)計(jì)系列文章4：電源轉(zhuǎn)換電路和無(wú)線通信SOC電路》

《單火線設(shè)計(jì)系列文章5：技術(shù)難點(diǎn) - 閉態(tài)”鬼火”問(wèn)題》

《單火線設(shè)計(jì)系列文章6：技術(shù)難點(diǎn) - 開(kāi)態(tài)”宕機(jī)”問(wèn)題》

《單火線設(shè)計(jì)系列文章7：軟硬件聯(lián)調(diào)典型問(wèn)題》

《單火線設(shè)計(jì)系列文章8：?jiǎn)位痖_(kāi)關(guān)兼容性與取電能力測(cè)試》

技術(shù)難點(diǎn)1：EMI問(wèn)題探討

EMI問(wèn)題在單火智能開(kāi)關(guān)中亦是棘手的問(wèn)題，下面列舉一些在單火智能開(kāi)關(guān)EMI調(diào)試過(guò)程中的改善經(jīng)驗(yàn)案例：

(一)、在燈具閉態(tài)條件下，EMI-傳導(dǎo)測(cè)試中150K~2M頻段有頻點(diǎn)超標(biāo)，一般原因?yàn)殚]態(tài)取電電路的差模噪聲較大。針對(duì)這類現(xiàn)象，可嘗試如下方法進(jìn)行改善：

(1).若通過(guò)增加X(jué)電容抑制差模噪聲來(lái)優(yōu)化EMI-傳導(dǎo)性能，則X電容會(huì)導(dǎo)致閉態(tài)待機(jī)電流增大，對(duì)低功耗單火開(kāi)關(guān)方案來(lái)說(shuō)，該對(duì)策會(huì)惡化”鬼火”現(xiàn)象，一般不建議采取該對(duì)策；

(2).建議優(yōu)化縮短火線L、燈線L1輸入端到整流橋之前的PCB layout走線，盡量避免輸入端交叉走線；如下圖粗紅色輸入走線所示；

(3).建議閉態(tài)取電電路中采用橋堆作為輸入整流器件，縮短整流環(huán)路，盡量避免使用分立二極管搭建；

(4).閉態(tài)取電電路中輸入大電容電路可預(yù)留LC或π型濾波電路作為EMI對(duì)策。

設(shè)計(jì)注意點(diǎn)：此對(duì)策器件選型、參數(shù)可能會(huì)對(duì)待機(jī)功耗有影響，調(diào)試過(guò)程中須留意待機(jī)電流的變化；

(二)、在燈具開(kāi)態(tài)條件下，開(kāi)態(tài)取電電路選取合適的GATE驅(qū)動(dòng)電阻。

此GATE為低頻開(kāi)關(guān)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電阻R4建議選取20~30K，讓MOSFET開(kāi)啟更緩。若R4不夠大或MOSFET的結(jié)電容偏小，EMI會(huì)比較差，可根據(jù)EMI情況調(diào)整。下圖為驅(qū)動(dòng)電阻R4電路圖示以及不同驅(qū)動(dòng)電阻R4阻值傳導(dǎo)測(cè)試對(duì)比結(jié)果：

驅(qū)動(dòng)電阻R4電路圖示

不同驅(qū)動(dòng)電阻R4阻值傳導(dǎo)測(cè)試對(duì)比

技術(shù)難點(diǎn)2：支持大功率單火取電開(kāi)關(guān)的探索

隨著智能家居產(chǎn)品的多元化、多樣化，市面上出現(xiàn)帶觸摸屏、語(yǔ)音交互、音樂(lè)、網(wǎng)關(guān)等更多功能的智能開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，這類智能開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的功耗都在5V/0.5A以上，且基本上都是采用零火線供電方案，傳統(tǒng)單火取電方案不能滿足需求。為滿足這類產(chǎn)品可直接應(yīng)用在單火線布線場(chǎng)景中，需要開(kāi)發(fā)一款可以支持大功率取電的單火開(kāi)關(guān)。

這類產(chǎn)品應(yīng)用在單火場(chǎng)景會(huì)碰到的技術(shù)難點(diǎn)：無(wú)論在燈具關(guān)態(tài)還是開(kāi)態(tài)，其功耗都在5V/0.5A以上，這對(duì)單火取電技術(shù)提出了更高的要求。

在此列舉其中一種支持大功率單火取電的解決思路，其電路框架示意圖如下：

在燈具兩端并聯(lián)設(shè)計(jì)一款分流電路，配合單火智能開(kāi)關(guān)的取電電路輸出不小于5V/0.5A功率給智能開(kāi)關(guān)系統(tǒng)電路供電。

(一)、下面列舉一種分流電路的設(shè)計(jì)思路：(實(shí)現(xiàn)方式可以是有某種特性的器件或者具有一定功能的電路)

在燈具處于閉態(tài)時(shí)，分流電路需呈現(xiàn)低阻抗特性，起到承擔(dān)回路中大部分電流，保證燈具不閃或者無(wú)燈具下單火開(kāi)關(guān)亦可通過(guò)分流器正常工作；

在燈具處于開(kāi)態(tài)時(shí)，分流電路需部分時(shí)刻呈現(xiàn)低阻抗或者全時(shí)刻大功率的特性，保證取電回路有足夠的電壓電流給到智能開(kāi)關(guān)取電。

(二)、下面列舉一種單火智能開(kāi)關(guān)的取電電路的設(shè)計(jì)思路：

在燈具處于閉態(tài)時(shí)，閉態(tài)取電電路選取可提供足夠功率的開(kāi)關(guān)電源方案，例如采用5V/1A隔離輸出的反激式開(kāi)關(guān)電源方案；

在燈具處于開(kāi)態(tài)時(shí)，取電電路需增大分時(shí)取電時(shí)間，同時(shí)改進(jìn)穩(wěn)壓電路和控制斬波電路結(jié)構(gòu)（該部分電路可考慮與閉態(tài)取電電路結(jié)合，節(jié)約空間及成本），提升其取電效率。

設(shè)計(jì)注意點(diǎn)：需要考慮閉態(tài)和開(kāi)態(tài)電路電源方案及PCB設(shè)計(jì)的安規(guī)距離，帶觸摸屏語(yǔ)音智能開(kāi)關(guān)在工程應(yīng)用中基本上需按加強(qiáng)絕緣等級(jí)來(lái)設(shè)計(jì)滿足安規(guī)安全距離要求。