物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中交流轉(zhuǎn)直流電源設(shè)計方案_非隔離式AC-DC電源芯片

01

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中為什么要使用非隔離式AC-DC電源芯片

在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用非隔離式AC-DC電源芯片的原因主要有以下幾點：

成本與效率優(yōu)勢

低成本：非隔離式AC-DC電源芯片相較于隔離式電源芯片，在制造成本上更低。這主要是因為非隔離電源不需要變壓器等復(fù)雜的電氣隔離元件，從而簡化了電路設(shè)計和制造過程。對于成本敏感的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，這一優(yōu)勢尤為重要。

高效率：非隔離電源芯片通常具有較高的轉(zhuǎn)換效率，能夠?qū)⒏嗟妮斎腚娔苻D(zhuǎn)換為可用的輸出電能，減少能量損失。這有助于延長物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的電池壽命，或降低對外部電源的依賴。

小型化與輕量化

小型化設(shè)計：由于省去了變壓器等體積較大的元件，非隔離式AC-DC電源芯片能夠?qū)崿F(xiàn)更緊湊的封裝設(shè)計。這對于追求小型化和便攜性的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來說是一個顯著的優(yōu)勢。

輕量化：隨著體積的減小，電源模塊的整體重量也會相應(yīng)降低，這有助于減輕物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的整體重量，提高設(shè)備的可攜帶性和靈活性。

適應(yīng)性與靈活性

寬電壓輸入范圍：非隔離式AC-DC電源芯片通常具有較寬的電壓輸入范圍，能夠適應(yīng)不同國家和地區(qū)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)。這使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在全球范圍內(nèi)應(yīng)用時更加靈活和便捷。

設(shè)計靈活性：非隔離電源芯片的外圍電路相對簡單，便于系統(tǒng)集成和定制化設(shè)計。設(shè)計人員可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求對電源模塊進行優(yōu)化，以滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特殊功能要求。

安全性與可靠性

安全措施：雖然非隔離式電源芯片在電氣隔離方面存在不足，但現(xiàn)代電源設(shè)計已經(jīng)充分考慮了安全性問題。通過內(nèi)置過載保護、過壓保護、過熱保護等多種保護機制，可以確保電源模塊在異常情況下自動切斷輸出，保護設(shè)備免受損壞。

可靠性提升：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，非隔離式AC-DC電源芯片的可靠性也在不斷提高。通過優(yōu)化電路設(shè)計、選用高品質(zhì)元器件和嚴(yán)格的制造流程控制，可以確保電源模塊在惡劣環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的性能。

應(yīng)用場景適應(yīng)性

低功率設(shè)備：對于功耗較低的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如傳感器、無線標(biāo)簽等），非隔離式AC-DC電源芯片能夠滿足其供電需求，同時保持較高的性價比。

電池供電設(shè)備：在需要電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，非隔離電源的高效率和低成本特點尤為突出。它有助于延長設(shè)備的續(xù)航時間，降低使用成本。

消費電子產(chǎn)品：如智能手機、平板電腦、電子書等移動設(shè)備，這些設(shè)備通常要求電源體積小、效率高且成本低。非隔離式電源芯片正好符合這些要求，能夠為這些設(shè)備提供穩(wěn)定、高效的直流電源。

家用電器：例如電視機、音響、路由器等家庭常用設(shè)備，它們通常也需要穩(wěn)定的直流電源來驅(qū)動內(nèi)部電路。非隔離式電源芯片能夠提供足夠的功率和穩(wěn)定的電壓，確保這些設(shè)備正常運行。

LED照明：LED燈具需要穩(wěn)定的直流電源來驅(qū)動LED芯片發(fā)光。非隔離式電源芯片能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為適合LED驅(qū)動的直流電，并且具有高效率、長壽命等優(yōu)點。

工業(yè)自動化：在工業(yè)自動化領(lǐng)域，許多設(shè)備如傳感器、執(zhí)行器等都需要穩(wěn)定的直流電源來驅(qū)動。非隔離式電源芯片能夠提供穩(wěn)定的電源輸出，并且具有較寬的輸入電壓范圍和較高的轉(zhuǎn)換效率，滿足工業(yè)自動化設(shè)備的需求。

分布式電源系統(tǒng)：在分布式電源系統(tǒng)中，如太陽能發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)等，非隔離式電源芯片能夠?qū)a(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，以供電池儲能或直接供電給負(fù)載。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中使用非隔離式AC-DC電源芯片是出于成本、效率、小型化、輕量化、適應(yīng)性與靈活性以及安全性與可靠性等多方面的考慮。然而，在實際應(yīng)用中，還需根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求進行選擇和評估。

本文會再為大家詳解電源芯片家族中的一員——非隔離式AC-DC電源芯片。

02

非隔離式AC-DC電源芯片的概述

非隔離式AC-DC電源芯片是一種特殊的集成電路，它主要用于將交流電（AC）轉(zhuǎn)換為直流電（DC），并保持輸出電壓的穩(wěn)定。與傳統(tǒng)的隔離式電源芯片相比，非隔離式電源芯片不需要進行電氣隔離，因此其體積更小，成本更低。

03

非隔離式AC-DC電源芯片的原理

非隔離式AC-DC電源芯片的原理主要涉及將交流電（AC）直接轉(zhuǎn)換為直流電（DC）的過程，而無需進行電氣隔離。以下是其基本原理的簡要說明：

整流：輸入的交流電源首先通過整流電路（如二極管橋式整流電路）進行處理。整流電路的主要目的是將交流電的負(fù)半周和正半周分別轉(zhuǎn)換為直流電的負(fù)半周和正半周，從而在輸出端得到單向的脈動直流電。

濾波：由于整流后的直流電中仍含有較大的脈動成分（即紋波），需要通過濾波電路進行平滑處理。濾波電路通常由電容器和電感器等元件組成，能夠濾除高頻脈動成分，使輸出電壓更加平滑。

穩(wěn)壓：濾波后的直流電雖然平滑了很多，但電壓值可能仍然不夠穩(wěn)定，因此需要通過穩(wěn)壓電路進行進一步處理。穩(wěn)壓電路可以通過調(diào)整電路參數(shù)（如電阻、電容等）來保持輸出電壓的恒定。

04

非隔離式AC-DC電源芯片的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

結(jié)構(gòu)簡單、成本低：非隔離式電源不需要變壓器、光耦等隔離元件，因此電路結(jié)構(gòu)相對簡單，外圍元件數(shù)目少，從而降低了BOM成本。

體積?。河捎谑∪チ烁綦x元件，非隔離式電源的體積相對較小，適用于對空間要求嚴(yán)格的應(yīng)用場景。

效率高：非隔離式電源在轉(zhuǎn)換過程中沒有隔離損耗，因此通常具有較高的轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)熱低、無噪音：簡單的電路結(jié)構(gòu)和高效的能量轉(zhuǎn)換使得非隔離式電源的發(fā)熱量較低，且沒有變壓器等元件產(chǎn)生的噪音。

缺點：

安全性較低：非隔離式電源的輸入和輸出之間存在直接的電流回路，可能存在漏電、電擊等安全風(fēng)險。因此，在需要高安全性的應(yīng)用場景中，如醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)控制等，通常需要使用隔離式電源。

抗干擾能力較差：由于非隔離式電源的輸入和輸出之間沒有電氣隔離，因此它們?nèi)菀资艿酵獠侩姶鸥蓴_的影響。這可能導(dǎo)致輸出電壓波動、噪聲增加等問題。

輸入輸出壓差限制：非隔離式電源的輸入和輸出之間不能有太大的壓差，否則可能損壞電源或?qū)е滦阅芟陆怠Ｒ虼?，在需要處理高電壓差的?yīng)用場景中，可能需要使用隔離式電源。

05

非隔離式AC-DC電源芯片的選型參數(shù)

輸入電壓范圍：這個參數(shù)表示電源芯片能夠接受并穩(wěn)定轉(zhuǎn)換的交流輸入電壓的范圍。通常，這個范圍應(yīng)該覆蓋你的應(yīng)用場景中的標(biāo)準(zhǔn)電源電壓，例如85-265VAC。

輸出電壓：這取決于你的應(yīng)用所需的直流電壓。確保選擇的電源芯片能夠提供穩(wěn)定的、符合你需求的輸出電壓。

輸出電流：這個參數(shù)表示電源芯片能夠提供的最大輸出電流。你需要根據(jù)應(yīng)用中的負(fù)載需求來確定所需的輸出電流范圍。

轉(zhuǎn)換效率：轉(zhuǎn)換效率是電源芯片將輸入電能轉(zhuǎn)換為輸出電能的比例。選擇具有高轉(zhuǎn)換效率的電源芯片可以減少能量損失，提高系統(tǒng)的整體效率。

保護功能：非隔離式電源芯片通常具有過壓保護、過流保護、過熱保護等多種保護功能。這些功能可以確保在設(shè)備故障或外部干擾時，電源芯片能夠自動切斷輸出或降低輸出，以保護設(shè)備和用戶的安全。

工作溫度范圍：這個參數(shù)表示電源芯片可以正常工作的溫度范圍。你需要根據(jù)應(yīng)用環(huán)境來選擇合適的工作溫度范圍。

封裝和尺寸：你需要考慮電源芯片的封裝類型和尺寸，以確保其能夠適應(yīng)你的電路板設(shè)計和空間限制。

符合的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證：選擇符合你所在地區(qū)或行業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證要求的電源芯片，以確保產(chǎn)品的合規(guī)性和可靠性。

06

非隔離式AC-DC電源芯片的廠商

AC-DC非隔離式電源芯片的廠商有很多，包括但不限于以下幾個知名品牌：

Chipown/芯朋微：這是一家專注于電源管理芯片領(lǐng)域的公司，提供多種型號的AC-DC非隔離式電源芯片，廣泛應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品、家用電器等領(lǐng)域。

SM/明微：該公司也致力于電源管理芯片的研發(fā)和生產(chǎn)，其AC-DC非隔離式電源芯片具有高效率、高可靠性等特點，深受客戶信賴。

APM永源微電子：作為一家專業(yè)的電源芯片制造商，APM永源微電子的產(chǎn)品線涵蓋了多種AC-DC非隔離式電源芯片，滿足不同客戶的應(yīng)用需求。

IWATT艾瓦特：艾瓦特是一家在電源管理領(lǐng)域具有豐富經(jīng)驗的公司，其AC-DC非隔離式電源芯片具有高效能、高精度等特點，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。

此外，還有一些其他廠商也提供AC-DC非隔離式電源芯片，如士蘭微、芯茂微等。這些廠商的產(chǎn)品各有特點，客戶可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的電源芯片。

供應(yīng)商A：艾創(chuàng)微

1、產(chǎn)品能力

（1）選型手冊

（2）主推型號1：ICW4009A/B

對應(yīng)的產(chǎn)品詳情介紹

概述

ICW4009A/B 是一款高效率高精度的非隔離降壓開關(guān)電源恒壓控制驅(qū)動芯片。適用于 85VAC~265VAC全范圍輸入電壓的非隔離Buck、Buckboost 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，尤其適用于小家電、白色家電等電源的驅(qū)動。

ICW4009A/B 內(nèi)部集成高壓功率管，采用恒壓控制模式， 系統(tǒng)可工作于CCM 和DCM 模式。采用特有的PFM 控制方式，改善音頻特性。

內(nèi)置特有的峰值電流控制，無需CS 電阻;內(nèi)置啟動電路，無需啟動電阻。外圍應(yīng)用簡單，可靠性強。

ICW4009A/B 具有多重保護功能，包括VCC鉗位/欠壓保護，輸出短路保護、電感過電流保護及過溫保護等保護功能

ICW4009A/B 采用 SOP8I

特點

集成800V功率管

恒壓控制，固定12V輸出電壓

內(nèi)置特有的峰值電流控制，無需CS電陽

內(nèi)置啟動電路，無需啟動電阻

優(yōu)異的動態(tài)性能

優(yōu)異的EMI特性優(yōu)異的輸出負(fù)載調(diào)整率

低待機功耗<75mW

全負(fù)載范圍內(nèi)優(yōu)異的音頻特性

多重保護功能

應(yīng)用

小家電、白色家電等開放式電源

ICW4009A/B 采用 SOP8I

硬件參考設(shè)計

2、支撐

（1）技術(shù)產(chǎn)品

技術(shù)資料

C5448771_AC-DC控制器和穩(wěn)壓器_ICW4009B_規(guī)格書_ICW(艾創(chuàng)微)AC-DC控制器和穩(wěn)壓器規(guī)格書.PDF

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審核編輯 黃宇