智能家居系統電路保護

摘要：本文介紹了一種智能家居的電路保護系統，并且分電源接口和信號接口兩個(gè)方向介紹，針對系統電源口防護、DC口供電保護、信號線(xiàn)保護等問(wèn)題提出解決方案，并付諸于實(shí)踐。

　　隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展，傳統行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)融合已是大勢所趨。智能家居這一概念已產(chǎn)生多年，近年來(lái)伴隨建筑、家電、安全防護、互聯(lián)網(wǎng)和通信以及IT等行業(yè)的快速成長(cháng)，智能家居行業(yè)開(kāi)始呈現蓬勃發(fā)展之勢。由于智能家居系統涉及多個(gè)行業(yè)，如建筑、裝潢、家電、互聯(lián)網(wǎng)等，行業(yè)間的協(xié)調和標準統一方面目前還不成熟，這要求智能家居系統更多地考慮產(chǎn)品的安全特性，例如對于施工現場(chǎng)可能出現的錯接、短路等誤操作具有極強的保護性且維修成本低;另外智能家居的安裝和布線(xiàn)可能是一次性的，所以系統最好具有極高的可靠性，對應用過(guò)程中可能出現的雷擊浪涌、電網(wǎng)過(guò)電壓、靜電等能夠及時(shí)保護。

　　實(shí)際應用中，智能家居系統的電源接口和信號接口極易受到雷擊浪涌、電網(wǎng)電壓波動(dòng)、靜電和老化短路、接線(xiàn)錯誤等過(guò)電壓及過(guò)電流故障侵害，導致系統故障或損壞。為提高系統的安全性和可靠性，需要在設計時(shí)考慮對其相應接口做充分的保護。

1 系統電源口防護

　　對于存在交流供電輸入口的產(chǎn)品，供電口常見(jiàn)的可能出現的異常輸入包括雷擊、電源零線(xiàn)丟失、輸入電壓錯誤、電力線(xiàn)感應等過(guò)電壓故障和錯接、短路等過(guò)電流故障。這些故障可能會(huì )使智能家居這類(lèi)的低功率系統損壞，可以通過(guò)單獨或聯(lián)合采用PPTC或Fuse(保險絲)以及MOV(金屬氧化物壓敏電阻)等器件實(shí)現保護。

　　如圖1所示的典型應用電路所示，由PPTC和MOV耦合而成的2Pro產(chǎn)品，在發(fā)生偶然的瞬態(tài)過(guò)壓時(shí)，并聯(lián)于電路中的MOV導通泄放故障能量，而其過(guò)程中如果存在過(guò)高的電流或熱量會(huì )使耦合的PPTC進(jìn)入高阻狀態(tài)，從而降低MOV元件失效的風(fēng)險;同時(shí)串聯(lián)于電路中的PPTC則可以對可能過(guò)電流故障進(jìn)行及時(shí)的保護。從圖2所示的典型雷擊浪涌響應曲線(xiàn)可以看出，2Pro產(chǎn)品可以及時(shí)地保護下游設備免遭浪涌瞬時(shí)過(guò)電壓的破壞。2Pro的耦合集成設計比單一的分立器件設計對過(guò)電壓、過(guò)電流及過(guò)溫有著(zhù)更可靠的保護效果，如圖3所示，這是因為在某些故障條件下，如零線(xiàn)丟失，即便上游使用的分立的保險絲或功率電阻，MOV也可能會(huì )過(guò)熱而燒毀從而導致災難性后果。

2 DC口供電保護

　　對于直流口，供電口常見(jiàn)的可能出現異常輸入包括錯接電源、反接電源等過(guò)電壓故障和短路等過(guò)電流故障。這些故障可能會(huì )使智能家居這類(lèi)低功率系統損壞，如果通過(guò)其他的方案來(lái)實(shí)現這些保護，可能會(huì )用到PPTC或Fuse、二極管、場(chǎng)效應管、IC及阻容等，需要的周邊器件比較多，成本及空間要求高。而TE的PolyZEN產(chǎn)品在更可靠地解決這些問(wèn)題的同時(shí)，可以有效節約設計空間和成本，器件的可恢復特性則大大地有利于后期維護。

　　PolyZEN由PPTC和Zener管耦合而成，在輸入電壓異常的情況下，PolyZEN能夠輸出較為穩定的電壓，可以保護輸入電源錯誤或反接電源的故障情形;在回路電流異常的情況下，PPTC可以有效地“切斷”電路，使得下游電子設備得到有效的保護。圖4是PolyZEN典型的應用示意圖。