【关键词摘要】单火线 ZigBee 智能家居 智能开关 无线遥控开关 触摸开关 单火线取电 单火线供电 变压器电源变换 超微功耗电源转换器 PI-3V3-B4 PI-05V-D4
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术。
单火线取电技术的难点在于，在灯具关闭时，单火智能开关是和灯具串联后接入电网的，所以流过智能开关和灯具的电流大小是一样的，电流小就会导致智能开关电路不能工作，如果电流过大就会导致灯具会有间歇性闪烁（俗称“鬼火”）等问题。
单火线智能开关的DC供电电源(或者电源模块)设计需要重点考虑两个问题：一方面尽可能的降低待机功耗: 减小待机电流，避免出现灯关后闪烁或者微亮；另一方面是单火线的取电问题: 提供足够的输出电流给电子开关控制电路(如专用控制IC、MCU、红外接收头、RF遥控模块、ZigBee芯片、继电器或者可控硅等)。由于电子开关工作 时取电是通过开关断开时的两端压差来取电的，当开关闭合时就没有了压差无法取电，这样就会导致控制电路开时失电失控问题。对于这一问题，有很多的解决办法 出现，但有些还是比较复杂，电路成本也较高。目前市场上一些单火线电子开关的取电方式主要有：
方案一：变压器电源变换取电法其实现方式是先将主回路电流整流，再经电子变压器进成DC-DC转换取出直流电作为控制电流。变压器电源变换取电方案的优点是：成品较低。
其缺点是：电路稳定性较差，生产调试非常困难且不良品较高，另外负载兼营性也是非常有限：因为变压器转换方式效率很低（有些人标示为85%，实际测试一般 为35%左右）功耗较高，带节能灯或LED灯可能会出现关不断的现象而出现闪烁现象，所以不能控制小功率的负载。采用此种方案的电子开关厂家，往往在产品 使用说明书中要求用户在节能灯或LED灯的两端并接旁路电容或电阻，其方法是在节能灯或LED灯的两端并接一个0.1微法左右的电容或68K左右的电阻， 由于外加电容或电阻的交流旁路作用，流过节能灯或LED灯的电流比较小，因而可以避免部分节能灯或LED灯闪烁，外加电阻或电容配件主要是优点就是开发技 术难度较低；但是一方面因为外加电容体积及外加电阻自身发热的问题，外加电容或电阻只能提供比较有限的电流，无法保证某些中高档电子开关（如Zigbee 智能开关等）的自身供电电流足够，因而兼营的灯具比较有限，另一方面从安装的角度来说不太方便，需要额外拉线驳接这个电容或电阻配件，这将增加了安装的难 度而影响了消费体验，所以目前极少用在中高档智能开关产品中，只是在市场上的一些普通的低档单火线开关中比较常见。、
上述变压器电源变换取电法，已经初步解决了电子开关的自身供电的问题（解决了电子开关断态时供电的问题），但对于电子开关控制的负载的功率范围、稳定性及其电源转换效率方面，还是存在明显的不足。
方案二：超微功耗电源转换器取电法为了降低电子开关自身功耗、减少待机电流，一方面除了对控制电路（如控制芯片、RF无线模块等）要选用低功耗的电子元器件来减小电源的负荷之外；另一方面 单火取电电源电路要采用效率高功耗小的超微功耗电源变换器；这样才能将电子开关自身整机功耗限制在0.01W以内，我们可以从理论上计算一下：节能灯的最 大不闪烁电流I=30uA，开关和灯是串联的，那么待机功耗 P=Ui=220V×30uA=0.0088W=7.33mw; 现在视为理想情况输出效率为100%，若输出电压按Uo=5V计算，那么电子开关自身电源的输出电流Io=P/Uo=0.00733W /5V=1.46mA ,而实际上由于电源开关管的穿透电流在10uA以上，这种超微功耗电源效率做到100%是不可能的，达到60%以上都极为困难，实际电子开关的电源供给负 载的电流达到1mA就不错了。这种方案的优点是电路耗电极低，可以兼营更多的灯具不会出现闪烁情况，但是超微功耗电源转换器电路复杂，成本较高。目前市场 上出现了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，特别是可以接各种日光 灯（包括传统电感镇流器、新型电子镇流器类型），不失为智能家居厂家开发智能开关的一种捷径，从而快速突破单火线取电的技术瓶颈而将开发重点转移到产品智 能化设计上面来。
超小型一体化电源模块，其输入电压范围非常宽(13V-380V) 、输出功率较大(最大200mA)、输出电压可选(常用3.3V， 5V等)，灯具负载范围宽(参考：3W-3000W)、功耗低发热较小。可以为控制电路（如专用控制IC、MCU、红外接收头、RF遥控模块、 ZigBee模块、蓝牙模块、继电器或者可控硅等）提供稳定的工作电源。该产品的优点是采用超微功耗电路设计，利用此电源模块的超宽电压输入特点（确保无 论开灯或者关灯时都能实现稳定供电），保证了电子开关的安全稳定，电源模块电路的转换效率较高，在电子开关断态时，转换效率达到65%以上并且主回路上的 电流较小，可以带绝大多数（因为世界上的灯具品种繁多质量参差不齐，不可能兼营所有！）节能灯和LED灯而不出现烁或者微亮现象。此系列超小型一体化电源模块可以根据实际控制电路需要（如，是采用专用IC 还是采用MCU；是采用红外接收还是RF 遥控，是采用继电器还是可控硅，....等等，不同的控制电路所需要的工作电压和工作电流不一样）来选用，(如可控硅专用型PI-3V3-B4、PI-05V-B4，继电器专用型PI-05V-D4 等)。
