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開態取電電路

開態的定義：燈具處于”打開”的狀態，即開燈；

開態取電電路：用于在開燈狀態下，通過該回路攝取一部分電流給后端系統提供穩定的工作電壓；

開關電路：用于控制燈具通斷的電子開關器件，達到控制通斷的目的；

開關器件方案：可控硅、單穩態繼電器、磁保持繼電器、MOS管。

當燈具處于”開態”時，市電電壓基本落在燈具兩端，開態取電電路與開關電路串聯在燈具回路中，開關電路處于吸合狀態，火線和燈線之間的電壓差接近于零，此時閉態取電回路失效，故通過開態取電電路在燈具串聯回路中設計了一條取電回路。

開態取電電路可以理解為在燈具處于”開態”的每一個交流電周期T中，需要攝取一部分時間t0用來給智能開關系統供電，剩余的T-t0時間給燈具供電，這種取電方式稱為”分時取電”。在t0時刻，Q1處于斷開狀態，后端系統進行取電，將開態取電電路和開關電路串聯在回路中；在T-t0時刻，Q1處于導通狀態，能量全部提供給燈具進行正常工作，后端系統通過儲能器件維持供電，此時開態取電電路被”開路”，其電路簡化模型如下圖。

開態取電電路常用電路方案參考：

1) 可控硅取電方案；

2) MOS管取電方案；

MOS管取電方案可分為半波整流取電、全波整流取電；其框架下的常用的控制電路方案有如下幾種：

a). 開態取電專用電源控制IC，例如晶豐明源的BP8009；

b). 穩壓二極管進行穩壓取電，通過該電壓和基準電壓構成比較電路進行輸出電壓實時監測反饋，對MOS管進行動態斬波取電；

c). 穩壓二極管進行穩壓取電，通過時基芯片(例如NE555)產生一個固定頻率、占空比的定時PWM，對MOS管進行固定占比斬波取電。

下面以磁保持繼電器作為開關電路、MOS管半波整流取電、通過比較器進行斬波控制的取電電路方案為案例，其應用參考電路如下：

當無線通信SOC系統收到”開燈”信號，無線通信SOC系統輸出激勵信號給到K1_ON，將磁保持繼電器K1設為吸合狀態，此時開態取電電路開始工作。

取電工作路徑：零線->燈泡->K1->D1->C1充電(D3、R1、C3組成穩壓電路)，輸出Vout1->PGND->保險絲F1->火線；

若K1在市電負半周零點電壓相位開始閉合，市電電壓從零線經過燈泡、K1后，通過二極管D1進行半波整流給到電容C1充電，Vout1電壓開始上升，由D3、R1、C3組成穩壓電路，將輸出電壓Vout1穩定在預設電壓范圍，經二極管D2隔離后得到Vout2電壓給到后端系統供電；C1、C3為儲能器件，當取電電路被”旁路”后，通過該器件給后端系統續能。

燈具開態工作路徑：零線->燈泡->K1->Q2導通->保險絲F1->火線

當輸出電壓Vout1達到預設值后，比較器U1的1腳電壓高于基準電壓3腳，此時比較器U1輸出腳Pin4 從低電平翻轉為高電平，將MOS管Q2導通，燈具變”亮”開始正常工作。后端系統在該過程中通過儲能器件C1、C3進行續能，C1、C3上的能量被消耗，故Vout1電壓下降；在比較器輸出高電平期間， Q3也會被打開，基準電壓3腳從Vref1電壓下降為Vref2電壓；當U1的1腳電壓下降到低于基準電壓Vref2，比較器U1輸出翻轉為低電平，進行下一輪的取電。

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】。后續原創技術應用筆記還將在我愛方案網上線，敬請期待！

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