幾種智能家居控制器電源解決方案探討

　　摘 要：隨著(zhù)人們生活水平的提高，對住房的安全性能、智能化、舒適化、美觀(guān)化、娛樂(lè )化提出了新的需求，智能家居的出現正好滿(mǎn)足人們的這些要求。智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線(xiàn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)、智能家居-系統設計方案安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務(wù)的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現環(huán)保節能的居住環(huán)境。其中供電系統是這一切智能設備的心臟，是各個(gè)控制系統正常運行的保障。

　　關(guān)鍵詞：智能家居; 微功率AC-DC模塊電源

　　一、引言

　　圖一是為某一智能家居結構示意圖，從圖中可以清晰的看到，智能家居由以下幾個(gè)方面構成：燈光、插座控制系統;背景音樂(lè )系統;電動(dòng)窗簾、電動(dòng)門(mén)窗等;影音系統;安防系統;綜合布線(xiàn)系統等。由于城市住房的緊湊性，因而這些系統的控制器有一個(gè)共性要求—小體積，體積大小一般類(lèi)似為家庭常見(jiàn)的插排，因此要求系統的控制器供電電源也是小體積，才能符合控制器空間的布板要求。且小巧美觀(guān)的控制器和控制面板更便于實(shí)現家居裝飾的美觀(guān)和舒適。

　　圖一 智能家居結構示意圖

　　二、方案對比

　　對于控制器電路的電源設計，在傳統的設計方案中，工程師見(jiàn)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，結合圖二和圖三來(lái)分析兩種方案的特點(diǎn)。

　　圖二為RC阻容式降壓電路在控制板上的應用圖，從圖中可以看出，電源主要為主控電路、信號隔離和顯示電路供電。電源方案為在輸入端口處添加浪涌防護電路，確保電源電路工作的可靠性和穩定性;接著(zhù)是RC阻容式降壓電路進(jìn)行電壓的轉換，最后經(jīng)過(guò)LDO穩壓芯片輸出一個(gè)穩定的工作電壓滿(mǎn)足MCU和信號隔離的供電電源。而在電源的輸出端口，設置的輸出過(guò)流檢測電路，在電源工作異常的情況下對后端負載進(jìn)行保護。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于電路成本低，電源電路占板面積小，非常符合智能家居對小體積、低成本的要求。但是不足的地方在于電源的轉換效率低，輸入電壓波動(dòng)范圍小，負載值容易受影響，電路調試相對比較復雜，最大的一點(diǎn)就是產(chǎn)品的輸入端與輸出端不隔離，容易造成觸電，有可能危害人身的安全。

　　圖二 阻容式電源解決方案

　　圖三為變壓器降壓方案，輸入端和輸出端電路和RC阻容式降壓方案一樣，都需要對電壓和后端負載做一定的保護，區別就是功率轉換為變壓器傳輸，由于輸入電壓為市電，市電的交流頻率為50HZ，因此變壓器的體積相對來(lái)說(shuō)會(huì )很大，輸入能量經(jīng)過(guò)變壓器傳輸降壓后，通過(guò)整流濾波電路和LDO穩壓，最終輸出穩定的負載所需的供電電壓。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于電源電路很好調試，電路結構也很簡(jiǎn)單，高壓和低壓部分經(jīng)過(guò)變壓器隔離，提高了安全等級，價(jià)格成本相對來(lái)說(shuō)也比較低。但是輸入電壓的范圍受限，最大的缺點(diǎn)就是體積太大，轉換效率地，不滿(mǎn)足智能家居控制器對小體積、節能環(huán)保的要求。

　　圖三 變壓器電源解決方案

　　圖四中采用了開(kāi)關(guān)電源的方案替代RC阻容式降壓和變壓器的方案，通過(guò)開(kāi)關(guān)電源本身參數的設計，實(shí)現穩壓輸出，且附帶過(guò)流、短路等保護功能，從而實(shí)現外圍電路簡(jiǎn)單，高效率、保護功能齊全的特點(diǎn)。由于開(kāi)關(guān)電源采用高頻控制的方式，內部變壓器可以設計得很小，使得整個(gè)開(kāi)關(guān)電源小型化，最終彌補了上述兩種方案的缺點(diǎn)。

　　圖四 開(kāi)關(guān)電源解決方案

　　三、一款應用于智能家居的典型開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品

　　LS 系列--是金升陽(yáng)為客戶(hù)提供的小型封裝形式的高效綠色模塊電源，該系列電源采用包封工藝，具有交直流兩用、輸入電壓范圍寬、高效率、高可靠性、低功耗、安全隔離等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于智能家居、電力儀表、工業(yè)、辦公、民用等設備中。