單火線設(shè)計系列文章2：閉態(tài)取電電路

本篇闡述單火開關(guān)開態(tài)、閉態(tài)取電電路的基本構(gòu)成、工作原理。

單火線智能開關(guān)基本電路構(gòu)成

單火線智能開關(guān)與燈具串聯(lián)接在零火線中，單火取電需要在燈具關(guān)態(tài)和開態(tài)兩種工況下從燈具回路中攝取一部分電流用來給智能開關(guān)的取電單元、電源轉(zhuǎn)換單元、控制單元和無線通信單元工作。

單火線智能開關(guān)由結(jié)構(gòu)、電子兩大單元組成。單火線智能開關(guān)的電子單元的基本電路構(gòu)成包含：閉態(tài)取電電路、開態(tài)取電電路、開關(guān)電路、電源轉(zhuǎn)換電路、無線通信SOC電路。

閉態(tài)取電電路

閉態(tài)的定義：燈具處于”關(guān)閉”的狀態(tài)，即關(guān)燈。

閉態(tài)取電：燈具處于關(guān)態(tài)，通過該電路與燈具串聯(lián)形成回路。閉態(tài)取電電路通過火線和燈線之間的電壓差，從燈具回路中攝取一部分電流用來給無線通信SOC電路提供正常工作所需的電源，其電路簡化模型如下圖。

閉態(tài)取電電路常用電路方案參考

1) 采用低功耗開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片

例如PI的LNK系列離線式開關(guān)電源（LNK3202D：超低待機功耗電源方案&整機電源待機輸入電流<65μA&在230 VAC輸時電源待機功耗<12 mW）、晶豐明源的超低待機功耗的恒壓驅(qū)動芯片（BP2535C：隔離應(yīng)用待機功耗僅1.5mW）

2) RCC電路

3) 阻容降壓電路

下面以晶豐明源的超低待機功耗的恒壓驅(qū)動芯片BP2535C來說明閉態(tài)取電電路的工作原理，BP2535C應(yīng)用參考電路如下：

BP2535C的隔離應(yīng)用電路基本架構(gòu)屬于反激式（Flyback）轉(zhuǎn)換器，設(shè)計要點如下：

輸入部分參考典型設(shè)計：保險絲、壓敏電阻、限流電阻、整流橋等。R1的作用：起到限流、抑制沖擊電流的目的，改善開機上電因沖擊電流導(dǎo)致燈具”閃亮”一下的問題。

輸入電容設(shè)計：C1的選取與輸入電壓范圍以及輸出帶載能力有關(guān)。電容越大，帶載能力越強，但體積和成本會增加，需要折衷考慮。設(shè)計注意點：為了減小漏電流，建議輸入電容選擇CBB電容。

變壓器設(shè)計：結(jié)合開關(guān)電源芯片，選取合適的芯片工作模式，根據(jù)變壓器價格、尺寸以及系統(tǒng)效率來設(shè)計變壓器大小，選取合適的感量、磁芯尺寸、峰值電流以及線徑等。（詳細(xì)設(shè)計可以參考學(xué)習(xí)書籍資料《精通開關(guān)電源設(shè)計》(第2版)：第3章 離線式變換器及其磁性元件設(shè)計）

開關(guān)電源控制IC及外圍電路設(shè)計：查閱datasheet及demo資料，了解其內(nèi)部架構(gòu)，PWM控制模式、反饋環(huán)路、供電設(shè)計等。BP2523C是一款針對單火線智能開關(guān)電源應(yīng)用設(shè)計的超低待機功耗的恒壓驅(qū)動芯片，隔離應(yīng)用待機功耗僅1.5mW，能有效消除單火線應(yīng)用燈泡關(guān)斷時的微亮或閃爍問題。

輸出電壓設(shè)計：通過光耦反饋輸出電壓，輸出穩(wěn)壓管導(dǎo)通后形成閉環(huán)，通過BP2523C的FB引腳實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)，輸出恒定電壓Vo?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)品需求，選取合適的輸出電壓。設(shè)計注意點：為了降低待機功耗，通過穩(wěn)壓管電流Iz較低(I<100uA),達(dá)不到額定穩(wěn)壓值。(穩(wěn)壓二極管選型：可以參考江蘇長電/長晶 MMSZ系列Iz=50uA)。

根據(jù)閉態(tài)取電電路的工作原理，我們可以得知燈具回路中一直”存在”電流i。當(dāng)該電流i過大時，會導(dǎo)致某一些燈具出現(xiàn)”微亮”、”閃爍”（俗稱”鬼火”），尤其是在小瓦數(shù)LED燈具中現(xiàn)象更為明顯，故消除單火線應(yīng)用燈泡關(guān)斷時的微亮或閃爍問題是單火取電技術(shù)的一個難點。

當(dāng)前網(wǎng)上關(guān)于單火技術(shù)的闡述資料較少，且90%依然停留在科普層面，自本篇開始，本公眾號將連續(xù)更新4-5篇關(guān)于單火技術(shù)的系列文章，針對單火技術(shù)問題進行深入解析。