主芯片HLW8012 - 基于WiFi智能插座的智能家居電路及原理解析—電路精選（49）

主芯片HLW8012

HLW8012 為插座廠家和智能家居廠家提供了一個高度精確且成本低廉的電能測量解決方案。該集成芯片專為住宅用單相電能表或智能插座設(shè)計，可精確測量電流有效值IRMS 和電壓有效值VRMS、有功功率和電量。

HLW8012 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。它由2 個可編程增益放大器、2 個Δ-Σ調(diào)制器、配套的高速濾波器、功率計算、功率監(jiān)測、串行接口及相應(yīng)功能寄存器等組成。兩個可編程放大器采集電壓和電流數(shù)據(jù)，Δ-Σ調(diào)制器對模擬量采 樣處理，濾取可用電壓、電流數(shù)字信號，并將計算的功率值、電壓有效值和電流有效值通過脈沖指示方式對外輸出。

HLW8012 工作原理

HLW8012 的V1P 和V1N 引腳輸入電流信號波，電流通道集成一個固定增益放大器，允許的最大差分輸入信號為±43.75mV;電壓通道允許的最大輸入信號是±700mV. HLW8012 可以使用低成本的錳銅采樣電阻或電流互感器來測量電流，并使用分壓電阻或電壓互感器來測量電壓，其芯片的脈沖輸出頻率與有功能量成正比。

智能插座電源功能管理

電源電路有兩路，一路是將交流220V 經(jīng) AC-DC 轉(zhuǎn)換成12V 電源，采用 SY50103 芯片，可以提供1A 的電流，紋波控制在100mV 以內(nèi)。開關(guān)電源的優(yōu)勢在于功率小、轉(zhuǎn)換效益高，同時體積也小，適合放入較小體積的插座內(nèi)。

開關(guān)電源電路圖如下圖所示：繼電器選用12V 10A 繼電器，12V 繼電器相比5V 繼電器的成本要低一些。由于主控制器和電能計量 IC 需提供5V 電源，而無線 WIFI 模塊采用是3.3V 電源供電，所以12V 電源出來之后，又分為兩路，一路使用穩(wěn)壓芯片78L05，將電源降到5V，給 MCU 和 HLW8012 提供電源；另一路采用 DC-DC 芯片，將12V 轉(zhuǎn)為3.3V 給無線模塊提供電源。

智能插座電源電路

編者結(jié)語

本文介紹了WiFi技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用，利用 WiFi智能插座，不需要家庭網(wǎng)關(guān)，不需要破壞現(xiàn)有裝飾，就可以輕松實現(xiàn)對家用電器的智能化控制。芯片HLW8012 工作原理的解析讓讀者更能了解到智能插座的內(nèi)在原理，便于自己動手實現(xiàn)基于WiFi技術(shù)的智能家居的構(gòu)建，體驗科技帶來的便利。