基于智能開關(guān)的兩種電源方案

　　在科幻電影中，電視、音響、空調(diào)以及客廳的燈、陽(yáng)臺(tái)燈、背景燈等等都可以實(shí)現(xiàn)智能控制?，F(xiàn)實(shí)生活中，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，這一切將成為可能。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給我們的生活帶來最便捷的是智能家居系統(tǒng)，而與我們的生活接觸最頻繁的則是各類智能開關(guān)。

　　與傳統(tǒng)機(jī)械式墻壁開關(guān)相比，現(xiàn)代智能開關(guān)功能更多，使用更安全，而且樣式美觀。這就要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)面板中的供電電源具有小體積，保護(hù)功能全面，能夠滿足寬電壓輸入范圍，可靠性高等特性。而對(duì)于智能開關(guān)控制電路的電源設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)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。但RC阻容式降壓設(shè)計(jì)的電源供電范圍太窄，工頻變壓器降壓方式設(shè)計(jì)的電源體積又太大，這兩種方案已經(jīng)很難適應(yīng)發(fā)展的需求。

　　隔離電源供電方案和單火線電源供電方案針對(duì)智能開關(guān)的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，能夠更好的滿足和解決其需求。

　　隔離電源方案：

　　隔離電源的方案能夠通過電源本身參數(shù)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，且附帶過流、短路等保護(hù)功能，從而實(shí)現(xiàn)外圍電路簡(jiǎn)單，高效率、保護(hù)功能齊全的特點(diǎn)。且電源采用高頻控制的方式，內(nèi)部變壓器可以設(shè)計(jì)得很小，使得整個(gè)開關(guān)電源小型化，同時(shí)能夠滿足超寬電壓輸入，對(duì)智能開關(guān)來說是一個(gè)很好的電源解決方案。以下是采用金升陽(yáng)隔離電源LS03-15B05SR2的一個(gè)應(yīng)用案例：

　　輸入端：由于市電220VAC供電，正常情況下都會(huì)有±10%波動(dòng)范圍，偏遠(yuǎn)地區(qū)甚至?xí)_(dá)到±30%波動(dòng)的范圍，因此需要供電電源要有較寬的輸入電壓范圍，LS03-10B05R2產(chǎn)品的工作電壓范圍是85～264VAC，能夠很好的滿足需求。另一方面，電網(wǎng)都不會(huì)單純的只給一個(gè)設(shè)備供電，還會(huì)有其他電子設(shè)備，如果接入的是功率很大的設(shè)備并聯(lián)使用，那么大功率設(shè)備啟動(dòng)或工作的過程中就很可能導(dǎo)致線路中其他設(shè)備受到干擾，類似于EMC中的快速瞬變脈沖群、浪涌等情況，所以建議在輸入端增加防護(hù)電路，保證系統(tǒng)不受外界干擾影響。

　　輸出端：由于LS03-10B05R2產(chǎn)品本身就具備了過流保護(hù)和短路保護(hù)功能，因此無需在輸出端設(shè)計(jì)保護(hù)電路就可以直接給負(fù)載電路供電。若采用的IC不一樣，如需要的是低壓供電的IC，則可以通過LDO進(jìn)行降壓后再進(jìn)行供電。處理器通過觸摸按鍵或無線接收模塊等輸入信號(hào)，然后通過光耦等信號(hào)隔離器件把控制信息傳輸給繼電器，進(jìn)而控制燈或家電的狀態(tài)。

　　單火線電源方案：

　　隨著智能家居的發(fā)展，單火線智能墻壁開關(guān)成為了傳統(tǒng)機(jī)械墻壁開關(guān)的升級(jí)換代（直接替代）產(chǎn)品。在舊樓宇的智能化改造中，單火線智能開關(guān)可直接用原有的普通墻壁開關(guān)的布線，可以大大節(jié)省成本，因而得到廣泛應(yīng)用。

　　單火線智能開關(guān)只有火線進(jìn)和火線出，零線是后端負(fù)載（燈或其他家電）的零線，不需要進(jìn)到智能開關(guān)盒中，大致接線方式如下：

單火線電源方案中存在兩個(gè)難點(diǎn)：

　　一、電源是直接從火線上取電，即任何情況下都需要經(jīng)過負(fù)載，例如燈具，那么當(dāng)燈具處于需求關(guān)斷的情況下時(shí)，就需要單火線電源需要非常小的功耗，如果功耗過大，也就等于流過燈具的電流大，會(huì)導(dǎo)致燈出現(xiàn)閃爍，也就是關(guān)不“死”。正常情況下要求待機(jī)電流小于100uA，但是同時(shí)又要滿足控制板的待機(jī)工作狀態(tài)。

　　二、當(dāng)控制開關(guān)閉合時(shí)，也就是燈處于亮的狀態(tài)，此時(shí)，單火線電源是處于短路狀態(tài)，但是控制板需要持續(xù)得到供電，保證能夠?qū)崟r(shí)接收到外部發(fā)送出來的指令進(jìn)行下一步的操作。

　　上面提到的兩點(diǎn)其實(shí)就是關(guān)態(tài)供電和開態(tài)供電的兩種情況，相對(duì)于其中每種情況的技術(shù)難點(diǎn)，關(guān)態(tài)供電的難點(diǎn)解決主要由產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)上滿足，而開態(tài)供電的難點(diǎn)就需要通過單火線電源之外的外圍電路來滿足。在外圍電路上，市面比較成熟的方案如下：

　　為了在開燈的狀態(tài)下維持電路的供電，可使用了雙向可控硅和兩個(gè)穩(wěn)壓管組成了開態(tài)取電電路，取電電路的原理可以簡(jiǎn)化成右圖。我們把它等效成一個(gè)可變電壓源，這個(gè) 電壓源的內(nèi)阻是根據(jù)流過的燈電流的大小而變的。流過的燈電流小等效的電壓源內(nèi)阻就大，流過的燈電流大這個(gè)電壓源的內(nèi)阻就小。也就是說燈的功率小，流過的電流小，經(jīng)過整流橋取出的電流也小，一般為燈電流的60%左右，而這個(gè)電壓源兩端的電壓是由穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值決定，在這里是8.5V左右，經(jīng)整流后輸出的直流約7.7V。當(dāng)繼電器觸點(diǎn)斷開后，這個(gè)電壓源由于沒有電流通過，電壓源的電壓也為零，整流橋就沒有電壓輸出。

　　金升陽(yáng)公司為滿足智能家居多元化的發(fā)展，為智能家居產(chǎn)品提供更好的電源解決方案，也在研發(fā)單火線電源技術(shù)以解決上述兩大難點(diǎn)。預(yù)計(jì)，金升陽(yáng)單火線電源產(chǎn)品下半年可以上市。

　　智能開關(guān)在智能家居系統(tǒng)中處于非常重要的環(huán)節(jié)，針對(duì)其產(chǎn)品特點(diǎn)選擇好的電源解決方案是非常重要的。隔離電源方案和單火線電源方案除了能滿足小體積和寬電壓輸入的要求之外，在節(jié)能和安裝上也有著很大的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)前景非?？捎^。

（作者：廣州金升陽(yáng)科技有限公司? 蔡曉靜）