智能開關(guān)單火線技術(shù)

單火線的由來

控制一盞燈具只需要將開關(guān)串聯(lián)在燈具所在的回路上。在傳統(tǒng)的家庭中，我們使用機(jī)械式墻壁開關(guān)控制燈具的通斷，若有多個燈具，則通過并聯(lián)的方式對每個燈進(jìn)行單獨(dú)控制。

在實(shí)際工程裝修中，由于只需要控制單一回路便可實(shí)現(xiàn)對燈的控制，為了節(jié)省線材，電工師傅一般只會將火線布置到墻壁開關(guān)上，即從電閘的火線拉線到機(jī)械開關(guān)，然后機(jī)械開關(guān)出線給燈（即燈線），該線通過天花板上的燈串聯(lián)再到總閘的零線處。因此，墻壁機(jī)械開關(guān)處，我們通常只能夠看到火線、燈線。這樣的布線方式也可見于大廈的布線施工，節(jié)省下來的線材所換算出來的成本壓縮非常明顯！

智能開關(guān)的主要電氣部分有：AC-DC恒壓輸出電路、負(fù)載通斷控制電路、通訊模組射頻電路。

AC-DC恒壓輸出電路需要零火線供電輸入，但面對傳統(tǒng)的家庭布線情況，施工上必然會碰到供電輸入端只有火線、燈線，這和直接零火線輸入不同，該輸入端火線直接輸入，但零線則需要通過燈具之后才能到達(dá)輸入端。因此，區(qū)別于零火輸入，這種特殊的接線方式稱之為：單火線。

單火線技術(shù)難題

閉態(tài)“鬼火”

由于必須保證實(shí)時聯(lián)網(wǎng)，智能開關(guān)的AC-DC恒壓電源務(wù)必實(shí)時供電，而串聯(lián)電路中，各點(diǎn)的電流大小一致。當(dāng)單火線中的燈處于OFF狀態(tài)時（稱之為：閉態(tài)），由于智能開關(guān)必須實(shí)時供電，因此線路中的電流并不為0（統(tǒng)的機(jī)械開關(guān)物理斷開時電路電流為0）。這衍生出一個技術(shù)矛盾點(diǎn)：流過線路的電流需要能為AC-DC提供轉(zhuǎn)化能量以支撐通訊模塊的正常工作，但該電流又可能會導(dǎo)致燈具“微微亮起”（稱之為：鬼火）。對于鎢絲燈，這種負(fù)載為阻性，由于市面上的鎢絲燈功率都在15W以上，而且鎢絲燈將電能轉(zhuǎn)化為熱能，在單火場景中相當(dāng)于回路中串聯(lián)一個電阻，讓該電阻發(fā)熱且轉(zhuǎn)化為熱能所需要的電流比較大，因此鎢絲燈在單火線中不太容易產(chǎn)生異常點(diǎn)亮的問題。對于LED燈，這種負(fù)載為容性，微小的電流可以在LED電源中的輸入輸出端電容積攢，能量積攢可以讓LED燈具處于微微發(fā)光的狀態(tài)，也可能在某個積攢點(diǎn)讓LED發(fā)光但在發(fā)光的一瞬間又將能量消耗掉，消耗掉之后又開始了新的積攢并周而復(fù)始，在這種情況下我們會看到燈具閃爍的現(xiàn)象。

開態(tài)宕機(jī)

當(dāng)燈具處于ON狀態(tài)時（稱之為：開態(tài)），電路中流過的電流≤LED燈具電流。例如將3W的LED燈串聯(lián)在電路中，最大的電流≤13mA。因此電路中設(shè)計(jì)的開態(tài)取電電路理想狀態(tài)是在保證該電流值的情況下建立模塊所需要的電壓、電流。當(dāng)然，由于取電效率不可能達(dá)到100%，甚至可能只達(dá)到20-40%，因此所取出的電流可能不足以支撐模塊OTA升級或搜網(wǎng)等工作模式下的電流消耗。當(dāng)電流輸出不足以支撐模塊消耗時會直接導(dǎo)致模塊供電電壓下跌直至無法正常工作，由此會產(chǎn)生智能開關(guān)“宕機(jī)”的問題。

單火線技術(shù)路徑

閉態(tài)取電部分，可使用分立器件做RCC、阻容降壓做恒壓輸出取電，這種解決方式簡單，低功耗性能一般，量產(chǎn)穩(wěn)定性低。業(yè)界中PI、晶豐明源等廠家有各自的集成IC解決方案，可做到空載小于5mW。另外，還有訊迪、金升陽等廠家推出集成模塊解決方案，這種模塊即所謂的：拿來即用，可極大降低開發(fā)人員的設(shè)計(jì)難度，但由于模塊僅保留基本的輸入輸出接口給設(shè)計(jì)者，因此也無法根據(jù)具體的應(yīng)用產(chǎn)品做相應(yīng)的內(nèi)部電流調(diào)整，所達(dá)到的取電效率并非最佳。

開態(tài)取電部分，有可控硅、繼電器兩種方案，由于可控硅發(fā)熱問題，繼電器的方案目前在市面上較為主流。這兩種方案的取電設(shè)計(jì)電路差異較大，若再考慮輻射、傳導(dǎo)等EMC問題，那么對開發(fā)人員的設(shè)計(jì)功底則更為考究！

單火技術(shù)路徑的開發(fā)尚處于攻堅(jiān)階段，所面對的難題細(xì)節(jié)遠(yuǎn)多于本篇中所敘述的兩大類，目前市面上各家的解決方案的輸出仍需要簽訂保密協(xié)議，讀者若有更深入的問題，可關(guān)注公眾號，留言統(tǒng)一探討。