CN114449718A - 单火线调光器电路拓扑及单火线智能调光器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单火线调光器电路拓扑及单火线智能调光器，其包括三个电路单元，第一电路单元为取电单；第二电路单元无线通讯单元片；第三电路单元为调光控制及切相调节单元。三者结合的核心在于其共同参考点，即参考地，其电位低于双向可控硅开关器件的A1(或T1)极，当调光器处于截止(关灯时)，反激电路运行间歇性工作模式，无线通讯电路也处于间歇性工作模式。本发明采用创新的电路结构，解决了基于无线局域网(WiFi)通讯的智能调光器在没有零线时的供电问题和调光闪烁的问题。

Description

单火线调光器电路拓扑及单火线智能调光器

技术领域

本发明涉及低压电气、电子控制、物联网信息技术领域，特别是指一种单火线调光器电路拓扑及单火线智能调光器。

背景技术

调光器(调光开关)能调节光源、灯具的亮度，相对于开关，能让人们有非常好的照明环境照明体验，在人们的生活中被广泛使用，尤其是欧美等西方国家，调光器几乎成为照明控制最主流的低压电气附件设备。

随着无线通讯技术、物联网技术的成熟，智能家居产品变得越发的成熟，近年来智能家居产品逐渐进入了市场，为广大消费者所接受。其中，智能调光器/智能调光开关成为了智能家居产品里面的最核心的产品之一，尤其在美国、加拿大等国家，智能调光器逐渐成为人们购买开关的主要选择之一。智能调光器不但可以实现传统调光器的调光功能，有更好的调光效果，与此同时，内置无线通讯技术能让智能调光器连接至云端，带来了更多更便捷的控制方式：如本地遥控，程序控制，语音控制，app控制等各种控制方式，并接入第三方的智能家居系统、或其他人工智能控制系统，能给消费者带来更好的体验。

当前的调光器/调光开关大多采用隐藏式布线，走线在墙壁里面，这些控制灯光设备的走线没有零线，串联在火线回路中，由于没有零线，无法形成回路。

由于智能调光器内部电路需要取电，尤其是当智能调光器内置WiFi通讯功能时，其通讯时需要数十mA甚至数百mA的电流，在调光器截至(关灯)状态下，由于智能调光器工作所耗费的电流，将会导致漏电流通过所串联的调光器回路，导致调光器所控制的照明负载(灯泡/光源/灯具)突然闪亮，或者微亮等不期望的现象出现。或者出现调光器内部供电电路无法提供正常的电源，导致调光器无法正常工作的现象。或者是由于智能调光器工作所需的电流较大，导致调光器在调光工作过程中，产生照明负载闪动的问题。

如何解决调光器在单火线应用下，可以给WiFi电路正常供电，在关灯情况下不会导致负载灯泡亮起或发出微弱的光，如何在调光过程中，负载灯泡不出现闪动的现象，如果让所有条件下，能为调光器内部提供稳定的供电，成为了近年来，行业内最大的难题之一。

针对智能调光的相关专利较多，如：

专利1(中国专利申请号201210397811.2，基于WIFI网络的LED双调光控制系统)提供了一种WIFI调光的实现方法，但该方法无法应用在通用的照明应用中；

专利2(中国专利201380007047.4，PCT/IB2013/050569 2013.01.23用于前沿可调光驱动器的双线而无中线的数字调光器以及对其进行操作的方法)、专利3(中国专利申请号201610926219.3具有改进的过零检测的二线调光器)、专利4(中国专利申请号201810266931.4调光出发电路及调光器)、专利5(中国专利申请号201980035395.X通用调光器)、专利5(中国专利申请号2021910825027.7一种单火线多功能调光器)、专利6(中国专利202010613728.7调光器的调光方法、装置、存储介质及调光器)等，这些专利提供单火线调光器的实施方案、改善调光效果的方案，但这些方案无法提供无线通讯和用户智能控制功能；

专利7(中国专利202011637889.6基于通信协议调光的可控硅调光器及其工作方法)、专利8(中国专利201910582886.8一种可遥控的调光器电路)、专利9(中国专利201811524469.X一种基于物联网的多功能调光器)、专利10(中国专利201811058891.0一种智能TRIAC调光器)、专利11(中国专利201510138148.6一种智能通用调光器)等，这些专利提供智能调光器的数种实现方法，其公布的技术，在市面上销售的产品已经广泛使用，但是都无法直接将WiFi通讯技术应用在单火线的调光器中，无法解决单火线智能调光器在关灯时的负载闪亮，调光过程中负载闪动问题的一个和多个问题。

受制于当前技术的局限，目前市面上已有的产品和公开发表的技术资料、专利文献中，没有一种可行的电路拓扑，可以解决在调光器截至(关灯)状态下，由于智能调光器工作所耗费的电流，将会导致漏电流通过所串联的调光器回路，导致调光器所控制的照明负载(灯泡/光源/灯具)突然闪亮、或者微亮等不期望的现象；或者出现调光器内部供电电路无法提供正常的电源，导致调光器无法正常工作的现象；或者是由于智能调光器工作所需的电流较大，导致调光器在调光工作过程中，产生照明负载闪动的调光兼容性问题。

所以市场上还没有出现内置WiFi功能的单火线智能调光器/调光开关。

发明内容

本发明提出一种单火线调光器电路拓扑及单火线调光器，解决了现有单火线调光器智能化的内部供电问题、过零问题和调光兼容性问题，使单火线调光器内置WiFi功能变成了可以实现的技术方案。

为实现上述目的，本发明提供一种单火调光器/调光开关电路拓扑结构，通过巧妙设置调光器内部的参考地，切相调光控电路、通讯电路的工作模式，及相互的电路连接方式，能将内置WiFi功能调光器在截止(关灯)状态下，流经调光器的漏电流控制在200uA以内，甚至低于100uA，同时，使切相调光控电路中双向可控硅开关器件工作在二、三象限，减少对双向可控硅维持电流的依赖，避免在调光过程中，调至低亮度下，负载灯泡闪烁的问题，大大提高了调光器的调光兼容性。并通过对取电电路参数的巧妙设定，确保了调光器内部供电的稳定，并减少了调光器内部取电导致的调光过程中的负载闪烁问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种单火线调光器电路拓扑，其包括三个电路单元，三个电路单元分别为第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元；所述第一电路单元为取电单元，所述取电单元由反激式电路构成，包含至少有一个隔离变压器；所述隔离变压器至少有3个绕组，不同绕组之间隔离电压大于500VAC，所述第一电路单元为所述第二电路单元及所述第三电路单元提供低压直流供电；

所述第二电路单元为无线通讯单元，所述无线通讯单元至少包含一个能完成无线通讯功能的芯片，以完成将智能调光器与云服务器的数据通讯功能；

所述第三电路单元为调光控制及切相调节单元，所述调光控制及切相调节单元至少包含一个双向可控硅开关器件，完成将市电在一个周期内，特定相位角导通的功能；

所述第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元具有共同参考地，所述第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元共同参考地的电位低于双向可控硅开关器件的A1(T1)极，所述取电单元所提供的低压直流电源的正极、所述双向可控硅A1(T1)极、所述双向可控硅门(G)极与所述参考地之间能够形成低阻抗回路；当智能调光器处于截止(关灯时)，所述取电单元的反激电路运行间歇性工作模式，无线通讯单元电路处于间歇性工作模式。

作为本发明的一个优选实施例，其取电单元中包含的反激电路，所述取电单元中包含的反激电路，所述反激电路包括MOSFET的集成电路，所述MOSFET的集成电路的最低工作电压低于7V，MOSFET的集成电路工作在间歇模式或者低功耗模式时最长的关断时间大于500uS。

作为本发明的一个优选实施例，所述取电单元中包含的反激电路直接输出电压低于7V。

作为本发明的一个优选实施例，所述取电单元中包含的反激电路采用桥式整流，整流后连接的直流滤波电容的总容值大于3uF。

作为本发明的一个优选实施例，所述无线通讯单元中包含一个WiFi模块，所述WiFi模块工作在间歇模式：没有数据交互时，WiFi模块处于休眠状态，每间隔预设时间进行自我唤醒，和云服务器后台通讯一次，所述预设时间大于100mS，小于5S。

作为本发明的一个优选实施例，所述无线通讯单元中包含有一个WiFi模块，所述调光控制及切相调节单元中包含有一个单片机(MCU)，所述WiFi模块与MCU通过至少4跟线进行连接：4跟线分别1根地线，2根串口数据线，1根唤醒线；其中，所述地线作为所述WiFi模块和所述调光控制及切相调节单元的共同参考地，所述串口数据线用于所述WiFi模块与MCU进行数据交换，所述唤醒线在所述单片机进行数据交换时，提前唤醒WiFi模块。

作为本发明的一个优选实施例，其无线通讯单元中包含有一个WiFi模块，所述调光控制及切相调节单元中包含有一个单片机(MCU)，该WiFi模块与所述单片机通过至少5跟线进行连接：1根地线，2根串口数据线，2根唤醒线；其中，地线作为所述WiFi模块和所述调光控制及切相调节单元的共同参考地，所述串口数据线用于所述WiFi模块与单片机进行数据交换，1根唤醒线用于所述单片机在进行数据交换时，提前唤醒所述WiFi模块，另外一根唤醒线用于在WiFi模块与所述单片机进行数据交换时，提前唤醒单片机。

作为本发明的一个优选实施例，所述调光控制及切相调节单元中包含有一个单片机(MCU)，在智能调光器处于截止状态时，所述单片机工作在休眠模式，所述单片机通过WiFi模块、本地按键或本地电位器进行唤醒。

作为本发明的一个优选实施例，所述取电单元中包含反激电路的整流滤波回路中，有一个阻抗元器件，所述阻抗元器件的直流阻抗大于3.3欧姆，小于3300欧姆。

本发明还提出一种单火线智能调光器，包括如上所述单火线调光器电路拓扑构成，所述单火线智能调光器无线通讯部分是遵从部分WiFi协议。

本发明的有益效果在于：基于本发明的创新性的电路拓扑，可以实现内置WiFi通讯功能的单火线智能调光器，在成本上升不多的前提下，消费者可以直接替换升级现有传统调光器为WiFi智能调光器，无需物联网网关，可以拥有诸多智能控制功能，改善生活空间的舒适性和便利性；同时也无需为智能调光器提供零线，极大减少了铜资源的浪费，也减少安全事故的发生。有着非常良好的社会及经济价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明单火线调光器电路拓扑的功能模块示意图；

图2是本发明单火线调光器电路拓扑的基本电路原理图；

图3是本发明单火线调光器应用实例1的电路原理图；

图4是本发明单火线调光器应用实例2的电路原理图；

图5是本发明单火线调光器应用实例3的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明提出了一种单火线调光器电路拓扑，其包括三个电路单元，三个电路单元分别为第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元，对应为取电单元P10、无线通讯单元P20和调光控制及切相调节单元P30。

所述第一电路单元为取电单元P10，所述取电单元P10由反激式电路构成，包含至少有一个隔离变压器；所述隔离变压器至少有3个绕组，不同绕组之间隔离电压大于500VAC，所述第一电路单元为所述第二电路单元及所述第三电路单元提供低压直流供电；

所述第二电路单元为无线通讯单元P20，所述无线通讯单元P20至少包含一个能完成无线通讯功能的芯片，以完成将智能调光器与云服务器的数据通讯功能；

所述第三电路单元为调光控制及切相调节单元P30，所述调光控制及切相调节单元P30至少包含一个双向可控硅开关器件Q1，所述双向可控硅开关器件Q1用于控制市电在一个周期内的特定相位角导通；

所述第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元具有共同参考地，所述第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元共同参考地的电位低于双向可控硅开关器件Q1的A1(T1)极，所述取电单元P10所提供的低压直流电源的正极、所述双向可控硅A1(T1)极、所述双向可控硅门(G)极与所述参考地之间能够形成低阻抗回路N1；当智能调光器处于截止(关灯时)，所述取电单元P10的反激电路运行间歇性工作模式，无线通讯单元P20电路处于间歇性工作模式。

所述取电单元中包含的反激电路，所述反激电路包括内置MOSFET的集成电路(IC)，所述MOSFET的集成电路的最低工作电压低于7V，MOSFET的集成电路工作在间歇模式或者低功耗模式时最长的关断时间大于500uS。

所述取电单元中包含的反激电路直接输出电压低于7V。

所述取电单元中包含的反激电路采用桥式整流，整流后连接的直流滤波电容的总容值大于3uF。

所述无线通讯单元P20中包含一个WiFi模块，所述WiFi模块工作在间歇模式：没有数据交互时，WiFi模块处于休眠状态，每间隔预设时间进行自我唤醒，和云服务器后台通讯一次，所述预设时间大于100mS，小于5S。

可选地，所述无线通讯单元P20中包含有一个WiFi模块，所述调光控制及切相调节单元P30中包含有一个单片机(MCU)，所述WiFi模块与MCU通过至少4跟线进行连接：4跟线分别1根地线，2根串口数据线，1根唤醒线；其中，所述地线作为所述WiFi模块和所述调光控制及切相调节单元P30的共同参考地，所述串口数据线用于所述WiFi模块与MCU进行数据交换，所述唤醒线在所述单片机进行数据交换时，提前唤醒WiFi模块。

可选地，其无线通讯单元P20中包含有一个WiFi模块，所述调光控制及切相调节单元P30中包含有一个单片机(MCU)，该WiFi模块与所述单片机通过至少5跟线进行连接：1根地线，2根串口数据线，2根唤醒线；其中，地线作为所述WiFi模块和所述调光控制及切相调节单元P30的共同参考地，所述串口数据线用于所述WiFi模块与单片机进行数据交换，1根唤醒线用于所述单片机在进行数据交换时，提前唤醒所述WiFi模块，另外一根唤醒线用于在WiFi模块与所述单片机进行数据交换时，提前唤醒单片机。

可选地，所述调光控制及切相调节单元P30中包含有一个单片机(MCU)，在智能调光器处于截止状态时，所述单片机工作在休眠模式，所述单片机通过WiFi模块、本地按键或本地电位器进行唤醒。

可选地，所述取电单元中包含反激电路的整流滤波回路中，有一个阻抗元器件R1，所述阻抗元器件R1的直流阻抗大于3.3欧姆，小于3300欧姆。

火线进端口是单火线调光器的输入端，火线出是单火线调光器输出端，用户实际使用过程中，单火线调光器通过这二个端口，串联安装在市电和照明负载之间。取电单元P10连接至单火线调光器的输入和输出端，市电流经经单火线调光器所串联的照明负载(一般为灯泡、光源、灯具等)，并从这二端输入交流电至取电单元P10的输入端，取电单元P10将该输入进行整流、滤波，并进行电压变换，输出低压直流电，为无线通讯单元P20、调光控制及切相调节单元P30提供稳定的直流供电电源。

无线通讯单元P20一般采用符合WiFi协议的通讯模块，或者其他通讯模块，能完成将单火线调光器和云服务器进行数据通讯功能，其由内部取电单元P10供电，通过数据线与调光控制及切相调节单元P30连接。无线通讯单元P20通过无线信号，连接至本地局域网，并进一步接收来自服务器的数据或指令，并将数据或指令通过串行数据线下发至调光控制及切相调节单元P30；也将来自调光控制及切相调节单元P30的数据、请求上传至服务器；在单火线调光器处于截止(关灯)状态时，无线通讯单元P20可以工作在大部分时间休眠、间歇性工作的模式，以降低功耗，其定期自我唤醒，向服务器发送心跳包；也可以随时被调光控制及切相调节单元P30唤醒，接受来自调光控制及切相调节单元P30的数据和指令，执行指令或将数据上传至云服务器。无线通讯单元P20完成将单火调光器连接至云端的功能。

调光控制及切相调节单元P30连接至单火调光器的输入端(火线进)和输出端(火线出)，其至少包含一个双向可控硅开关器件，一般还包含一个单片机(MCU)。当用户操作单火调光器上按键或电位器时，调光控制及切相调节单元P30中的MCU接受的来自按键或电位器上的电压变化信号，控制调光控制及切相调节单元P30中双向可控硅的导通相位角，从而实现对所串联负载的输出电压的调节功能，即调光功能；同时，用户还可以通过智能终端、AI音箱等其他终端设备，向单火调光器发送操作指令，该操作指令通过云服务器、用户所在场地的本地局域网与无线通讯单元P20进行数据交互，并进一步由无线通讯单元P20发送至控制调光控制及切相调节单元P30中的MCU，MCU通过控制双向可控硅的导通相位角，实现对所串联的负载进行调光的功能。

值得说明的是，该电路拓扑的核心在于：1、三个单元结合的核心在于其共同参考点，即参考地，其电位低于双向可控硅开关器件的A1(T1)极，取电单元所提供的低压直流电源的正极、双向可控硅A1(T1)极、双向可控硅门(G)极、参考地之间容许形成低阻抗回路。2、取电单元P10是由一个反激式开关电源变换器组成，工作时电源自身是损耗低，完成反激开关电源的控制IC支持低工作电压，工作电流小，开关器件采用MOSFET，在极小负载，尤其是输出低于5mA负载时，支持长时间的关断，且最长关断时间能大于500uS。3、取电单元P10采用了隔离变压器，该隔离变压器至少包含3个独立的绕组，绕组间的隔离电压至少大于500VAC。4、且当智能调光器处于截止(关灯时)，无线通讯单元P20处于大部分时间休眠，间歇性工作的模式。

值得说明的是，火线进端口是单火线调光器的输入端，火线出是单火线调光器输出端，单火线调光器串联在市电和照明负载之间，由于是市电是交流电，在实际使用过程中，二个端口是可以任意调换，或者不分极性的。

如图2所示，本发明提出单火线调光器电路拓扑的基本电路原理图，该电路原理图体现了本发明电路拓扑的工作原理具体实现方法。

火线进端口是单火线调光器的输入端，火线出是单火线调光器输出端，用户实际使用过程中，单火线调光器通过这二个端口，串联安装在市电和照明负载之间。市电交流电经单火线调光器所串联的照明负载(一般为灯泡、光源、灯具等)，输入至单火调光器的二端，即A、B二点，A、B连接至桥式整流整流桥B1的交流输入端，整流桥B1将输入的交流电整流成波动直流电，送至电容C1二端C、G进行滤波，电容C1、反激控制ICU1、变压器T1、二极管D1、电容C2、二极管D2、电容C3组成了反激DC/DC电源变换器，反激控制ICU1工作在开关模式，通过高频变压器T1将反激控制ICC1二端的高压直流电，变换至电容C3二端的低压直流电，并进行电气隔离，隔离变压器T1的另外一个绕组通过二极管D1、电容C2为反激控制ICU1提供低压直流供电，电容C2二端的电压，是反激控制ICU1的供电电压，该电压低于7V，一般为3.3～5.5V之间。由于U1内置的高压开关器件是压控元器件MOSFET，因此，U1的工作电流比较低，进而功耗较低。在电容C3二端，输出极轻负载情况下，如输出1mA时，流经整流桥B1电流小于200uA，甚至可以是少于100uA，在单火调光器处于截止状态，流经整流桥B1的电流，约等于流经单火调光器的串联漏电流，该电流的减少，能有效解决单火调光器在关灯状态下，照明负载突然闪亮或微量的问题。隔离变压器T1的输出绕组经二极管D2、电容C3整流、滤波后输出，电容C3二端D、E点即为输出端，其输出的低压直流电为单火调光器内部电路提供供电电源，为了使无线通讯、MCU等电路更稳定地工作，电容C3二端会连接至直流电源U2的输入端，直流电源U2一般采用线性稳压器和滤波电路组成，其输出稳定的低压直流电至F、E二端，E为单火调光器内部参考地和电源负极，F为单火调光器内部供电的电源正极。

双向可控硅Q1串联在至单火调光器输入端A、输出端B二点之间，负载电路流经该主回路。U3(MCU)、过零检测N2、阻抗网络N1、双向可控硅Q1组成调光控制及切相调节单元，U3(MCU)检测来自用户的操作指令，并从N2过零检测获取市电的零点信号，通过阻抗网络N1控制，在交流市电特定的相位角上向双向可控硅Q1的A1(T1)极和G极(门极)施加驱动电压，驱动电压的特征是双向可控硅Q1的A1(T1)极电压高于双向可控硅Q1的G极(门极)，使双向可控硅Q1工作在二、三象限，实现对所串联照明负载的调节功能，即调光功能。由于双向可控硅Q1工作在二、三象限，减少了对双向可控硅维持电流参数的依赖，从而使单火线调光器能匹配更多的LED照明负载，减少调光过程中，尤其是低亮度是照明负载闪动的问题。其中，阻抗网络N1用于限制对双向可控硅Q1门极的驱动电流，阻抗网络N1串联在内部电源正极、双向可控硅Q1的A1(T1)极、双向可控硅Q1门极、MCU调光驱动控制端、内部电源的回路中，它既可以位于内部电源正极与双向可控硅Q1的A1(T1)极之间，也可以位于双向可控硅Q1门极与MCU调光驱动控制端之间。

无线通信模块M1组成无线通讯单元，一般由一个无线通讯芯片、天线，天线阻抗网络、电源滤波电路组成的通讯模块，该模块作为一个整体安装在PCB上，其一般有完整的通讯协议栈，符合某一种或几种通讯协议，例如可以同时或分时进行WiFi和BLE通讯。无线通信模块M1可以和智能终端直接进行数据交互，或者通过本地局域网和云服务器进行数据交互，同时，无线通信模块M1通过串口和U3(MCU)进行数据交互，将用户的操作指令、设置信息等数据传递给U3(MCU)，或者将U3(MCU)的数据传递至给用户，基于此数据链路，实现了调光器的智能化。

可选地，电容C1的容值一般大于3uF，确保在电容C1上存储的能量能满足调光器内部电路的需求。

可选地，在单火线调光器处于截止(关灯)状态时，无线通信模块M1工作在大部分时间休眠、间歇性工作的模式，确保其平均电流低于10mA，一般是低于1mA，这个特征能降低单火线调光器的待机功耗，消除了由于单火调光器待机电流过大，导致在调光器截止(关灯)状态下，所控制的照明负载(灯泡/光源/灯具)突然闪亮、或者微亮等问题。无线通信模块M1周期性地自我唤醒，向服务器发送心跳包，确保和服务器通讯的准实时性，一般唤醒的周期在0.1秒至5秒之间。

基于以上电路原理，可以实现了一个完整的单火线智能调光器，该调光器无需零线，可都现有的调光器进行替代安装；无需物联网网关，可通过WiFi接入云服务器，为用户提供不受限制的各种智能控制功能，是最理想的智能家居硬件产品形态。

如图3所示，本发明单火线调光器应用实例1的电路原理图。

本应用实例是基于本发明单火线调光器电路拓扑的基本电路的原理。可选地，通过设置无线通讯单元的通讯模块与调光控制及切相调节单元的MCU的连接方式及工作模式，进一步降低了单火线调光器在截止(关灯)状态下的待机功耗，降低了内部通讯的延迟。

无线通讯单元由M1(WiFi模块)组成，该WiFi模块与其调光控制及切相调节单元中U3(MCU)通过4跟线进行连接：地线W0、串口数据线W1、串口数据线W2、通讯唤醒线W3。其中地线W0作为二部分电路的共同参考点，串口数据线W1、串口数据线W2用于WiFi模块与MCU进行数据交换，通讯唤醒线W3用于U3(MCU)与M1(WiFi模块)进行数据交换时，提前唤醒WiFi模块。基于此种电路连接方式和工作模式，M1(WiFi模块)可以处于深度休眠，降低功耗，同时该唤醒机制，可以确保U3(MCU)和M1(WiFi模块)通讯的成功率，加快响应时间，减少通讯时间，并进一步降低功耗。

基于以上电路原理，可以实现了一个高性能的单火线智能调光器，该调光器无需零线，可都现有的调光器进行替代安装；无需物联网网关，可通过WiFi接入云服务器，为用户提供不受限制的各种智能控制功能。同时，其兼容的照明负载的最小功率可以更低，一般可以到7VA或以下，并有着良好的负载兼容性。用户用APP、AI音箱等智能终端对调光器进行控制时，反应速度更快。

如图4所示，本发明单火线调光器应用实例2的电路原理图。

本应用实例是基于本发明单火线调光器电路拓扑的基本电路的原理。可选地，通过优化设置无线通讯单元的通讯模块与调光控制及切相调节单元的MCU的连接方式及工作模式，更进一步降低了单火线调光器在截止(关灯)状态下的待机功耗，降低了内部通讯的延迟。

无线通讯单元由M1(WiFi模块)组成，该WiFi模块与其调光控制及切相调节单元中U3(MCU)通过5跟线进行连接：地线W0、串口数据线W1、W2串口数据线W2、通讯唤醒线W3、通讯唤醒线W4。其中地线W0作为二部分电路的共同参考点，串口数据线用于M1(WiFi模块)与U3(MCU)进行数据交换，通讯唤醒线W3用于U3(MCU)与M1(WiFi模块)进行数据交换时，提前唤醒WiFi模块。通讯唤醒线W4用于M1(WiFi模块)与U3(MCU)在进行数据交换时，提前唤醒MCU。基于此种电路连接方式和工作模式，M1(WiFi模块)可以处于深度休眠，以降低功耗，当调光器处于截止(关灯)状态时，U3(MCU)也可以处于休眠模式，进一步降低调光器的待机功耗。同时该唤醒机制，可以确保U3(MCU)和M1(WiFi模块)通讯的成功率，加快响应时间，减少通讯时间，并进一步降低功耗，调光器在截止(关灯)状态下的漏电流能低于120uA。

基于以上电路原理，可以实现了一个更高性能的单火线智能调光器，该调光器无需零线，可都现有的调光器进行替代安装；无需物联网网关，可通过WiFi接入云服务器，为用户提供不受限制的各种智能控制功能。同时，其兼容的照明负载的最小功率可以更低，一般可以到5VA或以下，并有着优秀的负载兼容性。用户用APP、AI音箱等智能终端对调光器进行控制时，反应速度更快。

如图5所示，本发明单火线调光器应用实例3的电路原理图。

本应用实例是基于本发明单火线调光器电路拓扑的基本电路的原理。可选地，通过优化设置取电单元的电路拓扑，改变了取电单元输入电流的波形，进而减少了N2过零检测电路的影响，进而改善调光性能。

阻抗器R1，串联在整流桥整流桥B1和高压滤波电容电容C1之间，阻抗器R1的直流阻抗为3.3至3300欧姆之间，一般为10至200欧姆之间，阻抗器R1和高压滤波电容C1构成一个RC积分滤波电路，使取电单元的输入电流更加平缓。R1阻抗器的存在，使得调光器处于最大导通角度时，高压滤波电容C1的充电电流不至于N2过零检测电路对交流市电过零信号的检测，消除调光过程中的闪动问题。

本发明还提出一种单火线智能调光器，包括如上所述的单火线调光器电路拓扑。

该单火线调光器电路拓扑的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明单火线智能调光器中使用了上述单火线调光器电路拓扑，因此，本发明单火线智能调光器的实施例包括上述单火线调光器电路拓扑全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。基于以上单火线调光器电路拓扑的电路原理，可以实现了一个更高性能的单火线智能调光器，其调光的兼容性更好。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：其包括三个电路单元，三个电路单元分别为第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元；所述第一电路单元为取电单元，所述取电单元由反激式电路构成，包含至少有一个隔离变压器；所述隔离变压器至少有3个绕组，不同绕组之间隔离电压大于500VAC，所述第一电路单元为所述第二电路单元及所述第三电路单元提供低压直流供电；

所述第二电路单元为无线通讯单元，所述无线通讯单元至少包含一个能完成无线通讯功能的芯片，以完成将智能调光器与云服务器的数据通讯功能；

所述第三电路单元为调光控制及切相调节单元，所述调光控制及切相调节单元至少包含一个双向可控硅开关器件，所述双向可控硅开关器件用于控制市电在一个周期内的特定相位角导通；

所述第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元具有共同参考地，所述第一电路单元、第二电路单元及第三电路单元共同参考地的电位低于双向可控硅开关器件的A1(T1)极，所述取电单元所提供的低压直流电源的正极、所述双向可控硅A1(T1)极、所述双向可控硅门(G)极与所述参考地之间能够形成低阻抗回路；当智能调光器处于截止(关灯时)，所述取电单元的反激电路运行间歇性工作模式，无线通讯单元电路处于间歇性工作模式。

2.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于，所述取电单元中包含的反激电路，所述反激电路包括内置MOSFET的集成电路(IC)，所述MOSFET的集成电路的最低工作电压低于7V，MOSFET的集成电路工作在间歇模式或者低功耗模式时最长的关断时间大于500uS。

3.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：所述取电单元中包含的反激电路直接输出电压低于7V。

4.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：所述取电单元中包含的反激电路采用桥式整流，整流后连接的直流滤波电容的总容值大于3uF。

5.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：所述无线通讯单元中包含一个WiFi模块，所述WiFi模块工作在间歇模式：没有数据交互时，WiFi模块处于休眠状态，每间隔预设时间进行自我唤醒，和云服务器后台通讯一次，所述预设时间大于100mS，小于5S。

6.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：所述无线通讯单元中包含有一个WiFi模块，所述调光控制及切相调节单元中包含有一个单片机(MCU)，所述WiFi模块与MCU通过至少4跟线进行连接：4跟线分别1根地线，2根串口数据线，1根唤醒线；其中，所述地线作为所述WiFi模块和所述调光控制及切相调节单元的共同参考地，所述串口数据线用于所述WiFi模块与MCU进行数据交换，所述唤醒线在所述单片机进行数据交换时，提前唤醒WiFi模块。

7.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：其无线通讯单元中包含有一个WiFi模块，所述调光控制及切相调节单元中包含有一个单片机(MCU)，该WiFi模块与所述单片机通过至少5跟线进行连接：1根地线，2根串口数据线，2根唤醒线；其中，地线作为所述WiFi模块和所述调光控制及切相调节单元的共同参考地，所述串口数据线用于所述WiFi模块与单片机进行数据交换，1根唤醒线用于所述单片机在进行数据交换时，提前唤醒所述WiFi模块，另外一根唤醒线用于在WiFi模块与所述单片机进行数据交换时，提前唤醒单片机。

8.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：所述调光控制及切相调节单元中包含有一个单片机(MCU)，在智能调光器处于截止状态时，所述单片机工作在休眠模式，所述单片机通过WiFi模块、本地按键或本地电位器进行唤醒。

9.根据权利要求1所述的一种单火线调光器电路拓扑，其特征在于：所述取电单元中包含反激电路的整流滤波回路中，有一个阻抗元器件，所述阻抗元器件的直流阻抗大于3.3欧姆，小于3300欧姆。

10.一种单火线智能调光器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述单火线调光器电路拓扑构成，所述单火线智能调光器无线通讯部分是遵从部分WiFi协议。

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