单火取电电路 单火开关电路图 单火线取电电路图 单火模块
单火线智能开关电路原理图(三路继电器版)_V3.3
R11
VCC
8
16
14
ห้องสมุดไป่ตู้
L3 C10
10
D10
VCC1
FET
Driver Module XD-KC024
VCC1
控制接口
L 火线（进） 接火线(公共进线) 注：图中L,L1,L2,L3通常指火线，当然也可指零线
EMI元件选项: 如果需要过EMI传导认证那么需要加入电路中的C6与L3, 如果不需要过传导，那么C6不装，L3直接短路即可。
单火线智能开可，严禁转载！） L1 火线出(1) 接第一路负载
L1
L2 火线出(2) 接第二路负载
D2
L2
L3 火线出(3) 接第三路负载
D4
L3
R1
L1
PM1
FET
U1 L2 VCC 4
VDD
DCIN
GND
D5 C1 D6 C2
说明： 1)K1,K2,K3: 继电器 2) Q3: 场效应管（FET） 3) D9: 二极管(一只或多只）： 4)U4: 复位IC(含有至少三个引脚：电源供电端、复位信号输出端、公共地端)或电路 5)PM1: 电源模块或集成电路(含有至少三个引脚：输入、输出、公共地）或分立元件电源电路。如PI-05V-D4等，也可以是其他分立元件组成的电路) 6)U3: 带使能端控制的DC/DC 降压芯片或电路 7)TVS1: 稳压二极管或电压抑制器 8)C6,L3：组成LC滤波电路（根据EMI需要选用） 9)J1(控制接口): 连接到由MCU(或AVR,或ARM,或其他控制芯片等)和射频芯片、触摸电路等组成的控制系统。 10)U2（驱动模块或集成电路：其中包括FET驱动、继电器驱动等。如XD-KC024等，也可以是其他分立元件组成的驱动电路）
基于ESP8266的单火线智能开关控制系统的设计
• 192•基于单火线取电技术，设计了一种智能开关，用于替代传统的机械开关，通过网络控制实现开关的操作，硬件系统用乐鑫ESP8266芯片作为主控处理器，使用芯片内置无线射频电路以WIFI 的形式进行网络通信，设计了单火线取电模块，围绕主控电路设计了可控硅控制模块、过载保护模块等；并开发了配套手机APP 软件和服务器后台控制程序，能够很好的实现实时远程控制的预期功能，具有良好的用户生态交互。
由于网络的不断发展，WIFI 技术得到了广泛的应用，而随着物联网技术的普及，智能家居设备逐渐走进了千家万户，人们更加喜欢使用网络开控制电器的使用，这使得智能开关越来越受欢迎，同时也使家庭中原有装设的传统机械开关使用频率越来越低。
伴随着技术的进步，可以预见的是传统的机械开关面板将要逐渐的被物联网的智能开关所替代，正在走向智能控制的时代。
但目前大部分电子智能开关的供电方式为零火线供电，需要在设备上接入两根线，这种按照的方式有别于只需要接一根火线的传统机械开关，需要重新对家庭照明布线，这造成了在安装的过程中费时费力的问题，因此无法大规模推广使用对于这种情况，本文提出并设计一种基于ESP8266的单火线智能开关控制系统，能够直接替代机械开关，可以通过网络控制，支持接入多种负载，用户交互性好，成本低，系统稳定程度高。
1 系统方案图1 系统总体设计2 硬件设计2.1 主控电路ESP8266芯片是一款定位于智能家居设备的芯片，由乐鑫公司研发并生产，这款芯片提供了完美的无线网络的解决方案，芯片内置32位CPU ，可以作为产品中的主控处理器，并且自身集成了其他芯片都不具备的网络通讯功能，得益于小体积以及极简外设电路的优势，在设计PCB 时可以保证布局占用的面积最小。
ESP8266 内置了固件化的协议栈，其中主要包括 Wi-Fi Direct （P2P ）、802.11b/g/n 、Soft-AP 协议栈以及内置TCP/IP 协议栈，极大的简基于ESP8266的单火线智能开关控制系统的设计河南理工大学电气工程与自动化学院 李晨婉 孙艺铭 牛兴才 张 丽图2 芯片外设电路图本系统主要由以ESP8266为核心的智能开关、服务器平台、手机App 三部分组成，其中，智能开关可以通过WIFI 通信的方式连接到互联网，从而使设备与云端服务器通信，服务器作为一个数据转发的中枢，将接收到的信息中转给需要的设备，将智能开关的状态发送给手机App ，同时也将用户的控制信息下发给智能开关，而App 主要是安装在手机上，用户进行交互，实时传达用户的控制指令，智能开关中的处理器经过对信息的处理，通过可控硅元件控制电气的控制，形成了一个完整的控制通讯体系。
单火线取电电路2
单火线取电电路
单火线取电电路一般用在新型墙壁开关控制电路，取代老的墙壁开关
电路图如下：
如上图：开关处于断开的时候，电源通过D1，R19，Q3和D8形成通路向12V供电，Q3是稳压电路的调整管，Q2是前置管，DW6是13V稳压管，D8输出约12V的稳定电压。
R16、R17是提供电源检测的电阻，D3是钳位二极管将R17上端钳在12V，R17和R18分出2V的电压提供检测电路检测。
在闭合状态，DW2上端的电压如果低于12V，则U1A输出低电平，关闭Q4，电源提供Q2向C7充电，同时U1B输出低电平进一步拉低U1A的负端，保证了Q4的截止，当C7的电压大于12V的时候，DW2导通，U!A输出高电平，Q4导通。
C7的电压通过D5向C10充电，C10有通过D7向12V供电。
DW3可以用于保护，也可以用于早开关闭合式切断Q3的供电。
电压检测2是提供给控制电路做电源检测的。
开关电源电路详解图
开关电源电路详解图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：开关电源电路详解图一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路1、AC 输入整流滤波电路原理：①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。
②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理：①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
单火线电源设计
取电方案（二）
方案二:超微功耗电源转换器取电法
市场上出现一些一体化的小体积微功 耗单火 线电 源模块 （如可控硅专用型PI-3V3-B4 ， 继电器专用 型PI-05V-D4等） ， 由于其专业化程度比较高 、性 能稳定 、无需调试 ， 能够满足各类负载功率（如 : 小 功率LED灯 、大功率电器等） 及负载类型（包 括阻性 、容性 、感性负载 ， 如白炽灯 、荧光灯 、节 能灯 、LED灯 、节能灯等） 的应用要求 ， 特别是可
零火线概念及应用
零火线智能开关: 零火线是指进入墙壁开关中的输入线有 两根 ， 一根火线 ， 另一根零线， 直接连接到开关 ， 因此墙壁开关上有两根输入线 ， 即输入火线和输入零线 ， 开关中的电
因此可以合并 ， 但有时为了接线方便也可分开 ， 表面上看两进两出是四线 ， 但实质是三
线 ， 因此俗称三线制。
路控制一根火线的通断后 ， 输出一火线去连接负载 ， 输入零线与输出零线为同一根线，
适用性广: 火零线的开关相对于单火线来说价格更 优惠 ， 性能更稳定性 ， 但因需要零线， 所以一般的已经装修好的房子很难更 换 ， 需要重新布线才能实； 适用于新装修的房子比 较合适 。 不管是单火线还是火零线的开关 ， 各有千秋 ， 用户可根据实际情况 、实际用途 进行选择。
单火线开关设计
文档整理时间： 20170508
负载不允 许短路
单火线开关示例
单火线取电的产生
由于国内外普通传统机械墙壁开关盒 大多为 单火线 布线（ 为节省 成本没 有预设 “多余的 ”零线） , 而在智能家居升级实现智能化改造时往 往要求 新型智 能开 关能直接代换旧有的机械墙壁开关 无需重 新布线 , 为了解决这个难题 , 所以新 型电子智能开关都必须要求采用单火 线供电 方式 , 其核心就是单火线取电技
单火取电模块
单火取电模块PI-05V-Ｂ4规格书版本：4.0.2概述：单火取电模块为超低功耗、超宽范围输入的DC—DC电源模块，具有转换效率高、体积小、高低温度特性好、带负载能力强,短路保护等功能。
该电源模块以较低的生产成本为您提供十分优异的性能,适用于智能家居产品和非隔离型家电/工业产品等。
产品特性：•超低功耗：典型待机功耗小于5mW(带载100uA时),满足对功耗极其严格产品的需要；•大输出电流：输出最大电流200mA,可满足低功耗大电流产品应用要求；•宽输入电压：输入工作电压范围13~380VDC，适应各种电网环境的应用；•低输出纹波：内部集成LDO电路，使得输出纹波更小；•高效率：电源最大效率>65%,能效利用率远高于工频变压器与阻容降压；•保护功能：过流与输出短路保护；•超小体积:可放入对体积要求比较严格的产品(超小体积：L18*W9.5*H15.5mm.)产品应用：•可用于对电源功耗要求极其苛刻的单火线智能家居产品(如单火线取电智能开关等)；•智能电网CT取电模块电源,无源继电保护自供电,风光互补控制器,BMS电池管理系统供电•可用于非隔离供电产品的应用(如小家电之非隔离低压电源等)；•可替代低效率的阻容降压供电电路(如白色家电，智能电表，自动化仪表电源等)；•低功耗要求电器的待机电源(如绿色环保节能型电器之超低功耗待机电源等)。
型号说明：PI_05V_B4PI：产品类型PI=内部集成LDOPE=内部不集成LDO05V：输出电压，可选3V;3.3V;5V;6V;9V;12V(可根据客户要求定制) P：产品८ （依输出电流大小等参数分类）:P- 版,B- B版,Z- 强版;4：设计版本:4-版本4.0引脚说明：引脚编号功能描述备注1直流电压输入2地(GND)3内部LDO输入滤波电容禁止该脚对地短路，否则可能导致模块永久性损坏！4电压输出规格参数：极限参数：项目极限值输入电压400VDC输出电流220mACin电压13VDC工作温度-40~+85°C说明：实际应用中超过上述极限值可能会导致电源模块的永久性损坏，在产品设计中请注意。
单火线电子照明开关单火取电的研制心得(附电路原理图)
关键词摘要：两线制单火线智能家居无线遥控触摸感应ZigBee智能开关单火线取电技术超微功耗单火线电源模块PI-3V3-B4 PI-05V-D4前言随着智能家居的快速发展，单火线智能墙壁开关(只有单根火线进/出，不需要零线)成为了传统机械墙壁开关的升级换代(直接替代)产品，实现了灯具和电器开关的智能化控制(如声控开关，触摸开关，红外线遥控开关，人体感应开关，手机控制WIFI 智能开关等)。
并且，国内外普通家庭大多为单火线布线，在升级实现智能化改造时往往要求新智能开关能直接代换旧有的机械墙壁开关，更换时无需重新布线。
所以开发新型电子智能照明开关都必须要求采用单线制(2 Wire 两线制)的单火开关。
根据电子常识可知，凡是电子智能照明开关本身都需要消耗一定的电流，在待机时，由于单火线开关待机取电是通过流过灯具的电流给智能开关的控制电路供电的，如果待机输入电流太小就会导致待机电路不能正常工作，如果待机输入电流太大就会导致灯具关闭后还会有闪烁或微亮(出现“关不死”的现象)等问题。
特别是高阻抗的电子节能灯和LED灯(例如: 高效节能灯和AC直接驱动的AC LED灯具)，对待机电流更为敏感。
单火线开关闪烁的原因是什么?电子开关为什么接白炽灯不会闪烁，而接节能灯和LED灯就会闪烁呢？这与节能灯(或LED灯)以及电子开关的自身构造都有关系：由于电子开关是用电子电路组成的控制开关，就一定要消耗一定的电流，这一电流必定要通过串接在电源回路中的节能灯(或LED灯)。
由于电子节能灯(或LED灯)内部电路结构的特殊性，即使流过节能灯(或LED 灯)的电流很小，也会使节能灯产生不同程度的闪烁现象。
下面分析其中原因：节能灯(或LED灯)内部电路一般采用了桥式整流电容滤波电路，如下图：当电子开关本身消耗的微小的电流通过火线经灯具内部的桥式整流电路的滤波电容C时，这一很小的电流向灯具内部电容C充电，当灯具内部电容C上的直流电压充到一定的程度时（约50V左右,不同的灯电路会有些差别），节能灯内部的电子电路就会恢复工作而使节能灯(或LED灯)点亮，这时电容C两端的电压因为放电而随则会下降，然后再开始下一回合的充电及放电过程。
单火线取电电路原理
目前二线制无零线输入电子墙壁开关除供电电路之外的其它电路如控制电路、驱动元件等的供电大多采用在开关关闭时由关态供电电路在电力线路的电压回路中取电的方法即关态供电方法其电路称为关态供电电路以及在开关开启时由开态供电电路在电力线路的电流回路中取电的供电方法即开态供电方法其电路称为开态供电电路。
关态供电方法一般采用阻容降压整流滤波或变压器降压整流滤波当开关关闭时由于开关的控制电路需要维持正常待机工作会消耗较小的功率而在开关开启的瞬间开关消耗较大的功率用继电器作为开关的驱动元件更是如此。
即使控制电路及微控制器在开关关闭时的待机功耗很低为了保证开关的正常开启需要较大的关态供电电流大于等于开关的最大工作电流否则开关开启的瞬间电压迅速下降使得控制电路不能继续正常工作。
因此在开关关闭时仍有较大的待机电流流过开关当负载为节能灯或日光灯时灯具会发生闪烁现象。
为了不使灯具闪烁有的采用在负载两端并联阻容元件作为负载连接器的方法这就增加了安装难度使电子开关难以推广。
基于以上问题本文提供了一种用于二线制电子开关的供电电路在开关关闭时给控制电路提供很小的电流用以维持待机工作开关开启的瞬间先由控制单元控制关态供电单元提供较大的工作电流给控制单元和驱动元件使开关开启然后转入开态供电状态。
当开关关闭时控制单元控制关态供电单元提前进入大电流工作状态迅速补充开关关闭瞬间控制单元和驱动元件消耗的功率使电源滤波电容两端的电压维持在额定值。
有效地解决了负载灯具闪烁的问题。
供电电路如图1所示包括开态供电单元、关态供电单元及稳压滤波单元其特征在于关态供电单元还包括瞬态电流控制电路开关开启的瞬间先由控制单元的控制端口发出控制信号给与其相连的瞬态电流控制电路瞬态电流控制电路通过稳压滤波单元提供较大的工作电流给控制单元和驱动元件再由控制单元控制驱动元件使开关开启转入开态供电状态。
当开关关闭时控制单元控制关态供电单元提前进入大电流工作状态迅速补充开关关闭瞬间控制单元和驱动元件消耗的功率使电源滤波电容两端的电压维持在额定值然后瞬态电流控制电路维持很低的电流供控制单元进入休眠待机状态时使用。