智能家居系統(tǒng)電路保護(hù)

摘要：本文介紹了一種智能家居的電路保護(hù)系統(tǒng)，并且分電源接口和信號(hào)接口兩個(gè)方向介紹，針對(duì)系統(tǒng)電源口防護(hù)、DC口供電保護(hù)、信號(hào)線保護(hù)等問(wèn)題提出解決方案，并付諸于實(shí)踐。

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展，傳統(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)融合已是大勢(shì)所趨。智能家居這一概念已產(chǎn)生多年，近年來(lái)伴隨建筑、家電、安全防護(hù)、互聯(lián)網(wǎng)和通信以及IT等行業(yè)的快速成長(zhǎng)，智能家居行業(yè)開(kāi)始呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢(shì)。由于智能家居系統(tǒng)涉及多個(gè)行業(yè)，如建筑、裝潢、家電、互聯(lián)網(wǎng)等，行業(yè)間的協(xié)調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一方面目前還不成熟，這要求智能家居系統(tǒng)更多地考慮產(chǎn)品的安全特性，例如對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的錯(cuò)接、短路等誤操作具有極強(qiáng)的保護(hù)性且維修成本低;另外智能家居的安裝和布線可能是一次性的，所以系統(tǒng)最好具有極高的可靠性，對(duì)應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的雷擊浪涌、電網(wǎng)過(guò)電壓、靜電等能夠及時(shí)保護(hù)。

　　實(shí)際應(yīng)用中，智能家居系統(tǒng)的電源接口和信號(hào)接口極易受到雷擊浪涌、電網(wǎng)電壓波動(dòng)、靜電和老化短路、接線錯(cuò)誤等過(guò)電壓及過(guò)電流故障侵害，導(dǎo)致系統(tǒng)故障或損壞。為提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮對(duì)其相應(yīng)接口做充分的保護(hù)。

1 系統(tǒng)電源口防護(hù)

　　對(duì)于存在交流供電輸入口的產(chǎn)品，供電口常見(jiàn)的可能出現(xiàn)的異常輸入包括雷擊、電源零線丟失、輸入電壓錯(cuò)誤、電力線感應(yīng)等過(guò)電壓故障和錯(cuò)接、短路等過(guò)電流故障。這些故障可能會(huì)使智能家居這類的低功率系統(tǒng)損壞，可以通過(guò)單獨(dú)或聯(lián)合采用PPTC或Fuse(保險(xiǎn)絲)以及MOV(金屬氧化物壓敏電阻)等器件實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

　　如圖1所示的典型應(yīng)用電路所示，由PPTC和MOV耦合而成的2Pro產(chǎn)品，在發(fā)生偶然的瞬態(tài)過(guò)壓時(shí)，并聯(lián)于電路中的MOV導(dǎo)通泄放故障能量，而其過(guò)程中如果存在過(guò)高的電流或熱量會(huì)使耦合的PPTC進(jìn)入高阻狀態(tài)，從而降低MOV元件失效的風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)串聯(lián)于電路中的PPTC則可以對(duì)可能過(guò)電流故障進(jìn)行及時(shí)的保護(hù)。從圖2所示的典型雷擊浪涌響應(yīng)曲線可以看出，2Pro產(chǎn)品可以及時(shí)地保護(hù)下游設(shè)備免遭浪涌瞬時(shí)過(guò)電壓的破壞。2Pro的耦合集成設(shè)計(jì)比單一的分立器件設(shè)計(jì)對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流及過(guò)溫有著更可靠的保護(hù)效果，如圖3所示，這是因?yàn)樵谀承┕收蠗l件下，如零線丟失，即便上游使用的分立的保險(xiǎn)絲或功率電阻，MOV也可能會(huì)過(guò)熱而燒毀從而導(dǎo)致災(zāi)難性后果。

2 DC口供電保護(hù)

　　對(duì)于直流口，供電口常見(jiàn)的可能出現(xiàn)異常輸入包括錯(cuò)接電源、反接電源等過(guò)電壓故障和短路等過(guò)電流故障。這些故障可能會(huì)使智能家居這類低功率系統(tǒng)損壞，如果通過(guò)其他的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)這些保護(hù)，可能會(huì)用到PPTC或Fuse、二極管、場(chǎng)效應(yīng)管、IC及阻容等，需要的周邊器件比較多，成本及空間要求高。而TE的PolyZEN產(chǎn)品在更可靠地解決這些問(wèn)題的同時(shí)，可以有效節(jié)約設(shè)計(jì)空間和成本，器件的可恢復(fù)特性則大大地有利于后期維護(hù)。

　　PolyZEN由PPTC和Zener管耦合而成，在輸入電壓異常的情況下，PolyZEN能夠輸出較為穩(wěn)定的電壓，可以保護(hù)輸入電源錯(cuò)誤或反接電源的故障情形;在回路電流異常的情況下，PPTC可以有效地“切斷”電路，使得下游電子設(shè)備得到有效的保護(hù)。圖4是PolyZEN典型的應(yīng)用示意圖。