單火線場景由來

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

在實際工程裝修中，由于只需要控制單一回路便可實現(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上，即從電閘的火線拉線到機械開關，然后機械開關出線給燈（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，墻壁機械開關處，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！

智能開關的主要電氣部分有：AC-DC恒壓輸出電路、負載通斷控制電路、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。

單火線技術難題

閉態(tài)“鬼火”

由于必須保證實時聯(lián)網(wǎng)，智能開關的AC-DC恒壓電源務必實時供電，而串聯(lián)電路中，各點的電流大小一致。當單火線中的燈處于OFF狀態(tài)時（稱之為：閉態(tài)），由于智能開關必須實時供電，因此線路中的電流并不為0（統(tǒng)的機械開關物理斷開時電路電流為0）。這衍生出一個技術矛盾點：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致燈具“微微亮起”（稱之為：鬼火）。對于鎢絲燈，這種負載為阻性，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)生異常點亮的問題。對于LED燈，這種負載為容性，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

當燈具處于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。因此電路中設計的開態(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。當然，由于取電效率不可能達到100%，甚至可能只達到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。當電流輸出不足以支撐模塊消耗時會直接導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“宕機”的問題。

單火線技術路徑

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)人員的設計難度，但由于模塊僅保留基本的輸入輸出接口給設計者，因此也無法根據(jù)具體的應用產(chǎn)品做相應的內(nèi)部電流調(diào)整，所達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計電路差異較大，若再考慮輻射、傳導等EMC問題，那么對開發(fā)人員的設計功底則更為考究！

作者介紹：雕塑者（筆名），一名樂于開源文化的工程師，個人公眾號【硬件大熊】。后續(xù)原創(chuàng)技術應用筆記還將在我愛方案網(wǎng)上線，敬請期待！

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