幾種智能家居控制器電源解決方案探討
摘 要:隨著人們生活水平的提高,對住房的安全性能、智能化、舒適化、美觀化、娛樂化提出了新的需求,智能家居的出現正好滿足人們的這些要求。智能家居是以住宅為平臺,利用綜合布線技術、網絡通信技術、智能家居-系統設計方案安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成,構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統,提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性,并實現環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。其中供電系統是這一切智能設備的心臟,是各個控制系統正常運行的保障。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/249192.htm一、引言
圖一是為某一智能家居結構示意圖,從圖中可以清晰的看到,智能家居由以下幾個方面構成:燈光、插座控制系統;背景音樂系統;電動窗簾、電動門窗等;影音系統;安防系統;綜合布線系統等。由于城市住房的緊湊性,因而這些系統的控制器有一個共性要求—小體積,體積大小一般類似為家庭常見的插排,因此要求系統的控制器供電電源也是小體積,才能符合控制器空間的布板要求。且小巧美觀的控制器和控制面板更便于實現家居裝飾的美觀和舒適。
圖一 智能家居結構示意圖
二、方案對比
對于控制器電路的電源設計,在傳統的設計方案中,工程師見到最多的方案一般有兩種:RC阻容式降壓和工頻變壓器降壓,結合圖二和圖三來分析兩種方案的特點。
圖二為RC阻容式降壓電路在控制板上的應用圖,從圖中可以看出,電源主要為主控電路、信號隔離和顯示電路供電。電源方案為在輸入端口處添加浪涌防護電路,確保電源電路工作的可靠性和穩(wěn)定性;接著是RC阻容式降壓電路進行電壓的轉換,最后經過LDO穩(wěn)壓芯片輸出一個穩(wěn)定的工作電壓滿足MCU和信號隔離的供電電源。而在電源的輸出端口,設置的輸出過流檢測電路,在電源工作異常的情況下對后端負載進行保護。該方案的優(yōu)點在于電路成本低,電源電路占板面積小,非常符合智能家居對小體積、低成本的要求。但是不足的地方在于電源的轉換效率低,輸入電壓波動范圍小,負載值容易受影響,電路調試相對比較復雜,最大的一點就是產品的輸入端與輸出端不隔離,容易造成觸電,有可能危害人身的安全。
圖二 阻容式電源解決方案
圖三為變壓器降壓方案,輸入端和輸出端電路和RC阻容式降壓方案一樣,都需要對電壓和后端負載做一定的保護,區(qū)別就是功率轉換為變壓器傳輸,由于輸入電壓為市電,市電的交流頻率為50HZ,因此變壓器的體積相對來說會很大,輸入能量經過變壓器傳輸降壓后,通過整流濾波電路和LDO穩(wěn)壓,最終輸出穩(wěn)定的負載所需的供電電壓。該方案的優(yōu)點在于電源電路很好調試,電路結構也很簡單,高壓和低壓部分經過變壓器隔離,提高了安全等級,價格成本相對來說也比較低。但是輸入電壓的范圍受限,最大的缺點就是體積太大,轉換效率地,不滿足智能家居控制器對小體積、節(jié)能環(huán)保的要求。
圖三 變壓器電源解決方案
圖四中采用了開關電源的方案替代RC阻容式降壓和變壓器的方案,通過開關電源本身參數的設計,實現穩(wěn)壓輸出,且附帶過流、短路等保護功能,從而實現外圍電路簡單,高效率、保護功能齊全的特點。由于開關電源采用高頻控制的方式,內部變壓器可以設計得很小,使得整個開關電源小型化,最終彌補了上述兩種方案的缺點。
圖四 開關電源解決方案
三、一款應用于智能家居的典型開關電源產品
LS 系列--是金升陽為客戶提供的小型封裝形式的高效綠色模塊電源,該系列電源采用包封工藝,具有交直流兩用、輸入電壓范圍寬、高效率、高可靠性、低功耗、安全隔離等優(yōu)點,可廣泛適用于智能家居、電力儀表、工業(yè)、辦公、民用等設備中。
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