如何節(jié)省智能家居的待機功耗

智能手機和家用電器是近年來發(fā)展起來的應(yīng)用之一。隨著越來越多的設(shè)備進入市場，一項重大挑戰(zhàn)是優(yōu)化能源消耗。對于物聯(lián)網(wǎng)，連接變得越來越重要，因為它允許保持適當?shù)?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/1301/" target="_blank">通信，因此，待機消耗正在變成一個真正的挑戰(zhàn)。在 APEC 期間，Power Integrations宣布 LinkSwitch-TNZ，這是一個新的開關(guān)電源 IC 系列，可降低智能家居應(yīng)用和電器中的待機功耗，以解決其中一些挑戰(zhàn)。Power Integrations 高級產(chǎn)品營銷經(jīng)理 Adnaan Lokhandwala 在接受采訪時指出，如今許多設(shè)備都處于待機模式，并且為了滿足各種監(jiān)管要求，結(jié)合離線電源轉(zhuǎn)換、無損過零檢測的新解決方案并且，可選地，需要 X 電容器放電功能。

“典型的智能家居產(chǎn)品包括與線路保持持續(xù)連接的開關(guān)和各種插頭，當然，它們也不斷與智能手機通信，因此待機功耗是這些產(chǎn)品的主要挑戰(zhàn)之一，”Lokhandwala 說?！把芯勘砻?，一些設(shè)備一直在等待電源，占家庭能源使用的 10%，并且有 80% 到 90% 的時間，它們在白天處于待機模式，不執(zhí)行任何功能。例如，煙霧探測器必須通過調(diào)節(jié)連接到交流線路，但該煙霧探測器的占空比很淺。智能電器還必須在能耗方面滿足某些地區(qū)法規(guī)，包括待機能耗。例如，歐洲有 EC 1275，

圖 1：LinkSwitch-TNZ 系列：電源轉(zhuǎn)換增加了過零檢測和 X 電容器放電。（來源：Power Integrations）

開關(guān)解決方案

我們需要意識到待機的局限性，減少損耗以提高效率應(yīng)該是任何新設(shè)計過程的口頭禪。這些智能家居和家電應(yīng)用中非常常用的兩個關(guān)鍵功能是分立式交流過零電路和 X 電容器放電。“交流過零用于多種應(yīng)用，以有效控制流向 LED 燈等負載的功率。不幸的是，今天使用的方法非常有損；這是一個非常標準的分立電路。另一個功能是滿足許多這些電器的安全要求。而今天，該功能主要是通過在這些電容器上使用電阻器（泄放電阻器）來完成的?，F(xiàn)在，當您談?wù)摑M載時，這兩個函數(shù)在損耗方面可能不是很重要。但是當你談到待機時，

LinkSwitch-TNZ 旨在增加將無損過零信號和 x 電容器放電與同一切換器相結(jié)合的能力。“實現(xiàn)是一個非常簡單的非隔離反向轉(zhuǎn)換器。這種方法的美妙之處在于您可以通過非隔離方法獲得所需的主要輸出電壓。今天的許多應(yīng)用——甚至在智能家居中——都不需要隔離電源，因為沒有直接的人接觸，隔離實際上來自外殼。因此，如果您考慮智能墻壁開關(guān)，它們不需要隔離電源。當然，這也讓您可以避免使用自定義變壓器，”Lokhandwala 說。

開關(guān)、調(diào)光器、傳感器和插頭等設(shè)備使用繼電器或 TRIAC 定期連接和斷開交流線路?！斑B接繼電器時面臨的挑戰(zhàn)之一是開關(guān)的正確同步——所有這一切的過渡非常重要。然后，當然，讓繼電器驅(qū)動器提供正確的功率，”Lokhandwala 說。

通常采用分立電路來檢測交流線路的過零點，以控制主功率器件的通電轉(zhuǎn)換，以減少開關(guān)損耗和浪涌電流。這種方法的 BOM 顯然是不經(jīng)濟的。

“發(fā)生的情況是，在接通繼電器的那一刻，會有很大的浪涌電流，而且可能非常高。在關(guān)閉過程中也是如此，兩種情況都會對繼電器壽命產(chǎn)生影響——當然，在這種情況下，產(chǎn)品的壽命也會受到影響，”Lokhandwala 說。

Power Integrations 聲稱，通過在芯片上集成過零交流泄漏檢測，LinkSwitch-TNZ IC 可提供出色的輕負載效率，允許為多個系統(tǒng)功能供電，同時仍滿足嚴格的待機規(guī)定，例如歐盟委員會 (EC) 標準用于要求設(shè)備在待機或關(guān)閉模式下消耗不超過 0. 5W 的家用電器 (1275)?？蛇x地，封裝中還可以包含 X 電容器放電功能，用于高功率應(yīng)用。

圖 2：過零檢測在 VAC 通過 0 V 時提供邏輯信號。該信號用于通過繼電器或 TRIAC 同步開啟電源。通過在 VAC = 0 時切換，浪涌電流顯著降低。（來源：Power Integrations）

圖 3：過零檢測可顯著降低繼電器開關(guān)應(yīng)用中的浪涌電流。

“通常，x 電容器用于更高功率的設(shè)計。x 電容器通常是一個濾波電容器，出于 EMI 和 RFI 的原因，它直接連接在交流線路的兩端，從而最大限度地減少了噪聲。因此，隨著功率水平的提高，那些 x 電容器變得更大，泄放電阻器的影響要高得多。通常，電容器放電功能與電器更相關(guān)，”Lokhandwala 說。

圖 3 中的框圖顯示了房屋中的傳統(tǒng)機械開關(guān)，現(xiàn)在正在被更智能的設(shè)備所取代。它有一條連接到輸入和輸出的電線……基本上，沒有連接到系統(tǒng)的中性線。

圖 4：支持非中性智能開關(guān)（來源：Power Integrations）

圖 5：通過有源 X 電容器放電降低家用電器的待機功率（來源：Power Integrations）

LinkSwitch-TNZ 開關(guān)模式電源 IC 允許對線路和負載進行 ±3% 的調(diào)節(jié)，具有小于 30 mW 的外部偏置的空載功耗，以及小于 100 μA 的待機電流。

審核編輯：湯梓紅