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智能家居控制器电源解决方案

关键词:智能家居 电源

时间:2017-12-07 14:34:40      来源:网络

智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成。其中供电系统是这一切智能设备的心脏,是各个控制系统正常运行的保障。以下,为你盘点智能家居各种类型的智能家居电源解决方案。  

随着人们生活水平的提高,对住房的安全性能、智能化、舒适化、美观化、娱乐化提出了新的需求,智能家居的出现正好满足人们的这些要求。智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。其中供电系统是这一切智能设备的心脏,是各个控制系统正常运行的保障。  

一、引言   图一是为某一智能家居结构示意图,从图中可以清晰的看到,智能家居由以下几个方面构成:灯光、插座控制系统;背景音乐系统;电动窗帘、电动门窗等;影音系统;安防系统;综合布线系统等。由于城市住房的紧凑性,因而这些系统的控制器有一个共性要求-小体积,体积大小一般类似为家庭常见的插排,因此要求系统的控制器供电电源也是小体积,才能符合控制器空间的布板要求。且小巧美观的控制器和控制面板更便于实现家居装饰的美观和舒适。

二、方案对比   

对于控制器电路的电源设计,在传统的设计方案中,工程师见到最多的方案一般有两种:RC阻容式降压和工频变压器降压,结合图二和图三来分析两种方案的特点。   

图二为RC阻容式降压电路在控制板上的应用图,从图中可以看出,电源主要为主控电路、信号隔离和显示电路供电。电源方案为在输入端口处添加浪涌防护电路,确保电源电路工作的可靠性和稳定性;接着是RC阻容式降压电路进行电压的转换,最后经过LDO稳压芯片输出一个稳定的工作电压满足MCU和信号隔离的供电电源。而在电源的输出端口,设置的输出过流检测电路,在电源工作异常的情况下对后端负载进行保护。该方案的优点在于电路成本低,电源电路占板面积小,非常符合智能家居对小体积、低成本的要求。但是不足的地方在于电源的转换效率低,输入电压波动范围小,负载值容易受影响,电路调试相对比较复杂,最大的一点就是产品的输入端与输出端不隔离,容易造成触电,有可能危害人身的安全。

           图二 阻容式电源解决方案

2变压器降压   

图三为变压器降压方案,输入端和输出端电路和RC阻容式降压方案一样,都需要对电压和后端负载做一定的保护,区别就是功率转换为变压器传输,由于输入电压为市电,市电的交流频率为50HZ,因此变压器的体积相对来说会很大,输入能量经过变压器传输降压后,通过整流滤波电路和LDO稳压,最终输出稳定的负载所需的供电电压。该方案的优点在于电源电路很好调试,电路结构也很简单,高压和低压部分经过变压器隔离,提高了安全等级,价格成本相对来说也比较低。但是输入电压的范围受限,最大的缺点就是体积太大,转换效率地,不满足智能家居控制器对小体积、节能环保的要求。

图三 变压器电源解决方案

图四中采用了开关电源的方案替代RC阻容式降压和变压器的方案,通过开关电源本身参数的设计,实现稳压输出,且附带过流、短路等保护功能,从而实现外围电路简单,高效率、保护功能齐全的特点。由于开关电源采用高频控制的方式,内部变压器可以设计得很小,使得整个开关电源小型化,最终弥补了上述两种方案的缺点。

图四 开关电源解决方案

 

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