設計難題 設計難題《一》單火取電開關 「鬼火」

2021-10-24 06:51:22 字數 1919 閱讀 6608

一、前言

單火線取電開關至今無法攻克的難題,即電子開關在關閉後節能燈或led燈還會閃爍,出現「關不死」的現象(俗稱「鬼火」)。單線電子開關的研究和推廣好像到了「山重水複疑無路」的境地,有不少電子技術人員陷入了迷茫。目前在做ble mesh版本的單火線取電開關也遇到了這個問題,現在來分析下燈閃出現的原因。

二、燈閃原因分析

燈閃爍基本出現在led燈和節能燈上,這與節能燈或led燈以及電子開關的自身構造都有關係:一方面是單線電子開關在關閉時自身電路仍需要一定的維持電流,另一方面是由於節能燈或led燈在微弱的電流下就會閃爍。經過多次實驗發現:當節能燈或led燈中的電流大於40ua時,節能燈或led燈就會有明顯閃爍現象。電流增大,閃爍越快也越明顯。

燈的典型電路:

關燈後,單線電子開關自身電路需要待機仍有一定的維持電流,由於開關和燈是串聯的,這股微弱交流電通過節能燈內部橋式整流後,給濾波電容(c)充電,由於電容(c)外圍的放電電阻很大(在700k以上),電容(c)兩端電壓上公升,當電容(c)兩端電壓上公升到28v以上時,由三極體組成的高頻振盪電路啟動,在鎮流電感上產生高壓從而使燈管閃亮;隨之電容(c)的電荷迅速瀉放,振盪電路停止工作,又進入下一輪給電容充電蓄能狀態。這樣過程周而復始地間歇進行著,從而出現了關燈後閃爍的現象。

三、解決方案

從以上分析看來,要控制節能燈或led燈不閃爍,根本原因是要控制節能燈或led燈內濾波電容兩端電壓在28v以下,或者將流過節能燈或led燈的電流限制在30ua以內。因而我們就可以從內因和外因兩個角度有針對地制定解決方案

方式一:在節能燈或led燈的兩端並接旁路電容或電阻

這種方案是在節能燈或led燈的兩端並接乙個0.1微法左右的電容或30k的電阻,由於電容或電阻的交流旁路作用,流過節能燈或led燈的電流比較小,因而可以避免部分節能燈或led燈閃爍,其主要是優點就是開發技術難度較低;但是一方面因為電容體積及電阻自身發熱的問題,並接電容或電阻只能提供比較有限的電流無法保證某些電子開關(如zigbee,智慧型開關等)的自身供電電流足夠,因而兼營的燈具比較有限,另一方面從安裝的角度來說不太方便,需要額外拉線駁接這個電容或電阻配件,這將增加了安裝的難度而影響了消費體驗,所以目前無法成為市場的主流。

方案二: 減少單線開關(電源電路和控制電路)自身的待機電流

通過減少單線開關的待機電流,將流經電子開關的電流限制在30ua以內。要減小開關的自身功耗:一方面要電子開關自身電源電路(電源變換器)效率要高,功耗要小;另一方面要控制電路(如控制晶元、rf無線模組等)要選用低功耗的電子元器件,減小電源的負荷。開關自身整機功耗要限制在0.01w以內,我們可以從理論上計算一下:節能燈的最大不閃爍電流i=30ua,開關和燈串聯的,那麼待機功耗 p=ui=220v×30ua=0.0088w=7.33mw; 現在視為理想情況輸出效率為100%,若輸出電壓按uo=5v計算,那麼電子開關自身電源的輸出電流io=p/uo=0.00733w/5v=1.46ma ,而實際上由於電源開關管的穿透電流在10ua以上,這種電源效率做到100%是不可能的,達到60%以上都極為困難,實際電子開關的電源供給負載的電流達到1ma就不錯了。這種方案的優點是電路耗電極低,可以兼營更多的燈具不會出現閃爍情況,但是電子開關自身的電源電路複雜,除錯困難,成本較高。

四、總結

現在解決燈閃問題就有這兩種方案,我們採用的第二種方式,效果一直不理想,如果有在做這樣的產品的朋友可以一起討論。

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