案例名称:智能家居产品电源解决方案_Wifi智能插座 ZigBee智能开关

[关键词摘要]  智能家居  单火线取电 WIFI ZigBee 无线遥控 智能插座  智能开关　两线墙制 低功耗待机  单火 微功耗  非隔离  小体积DC-DC  AC-DC 开关电源 电源模块

一、    智能家居简介

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。

一个遥控器就可以控制家里的所有灯关，还可以进行多变的场景灯光控制，电话远程开关空调， 打开热水器等，贴近居民家庭，真正做到科技改变生活。

智能家居基本组成：控制中心、智能开关、插座、智能调光 、家电（电视、音响）控制、空调控制、安防监控、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。

下面是智能家居的示意图及结构图。

二、智能插座

智能插座，通常指内置Wi-FI模块，通过智能手机的客户端来进行功能操作的插座，基本的功能是通过手机客户端可以遥控插座通断电流，设定插座的定时开关。智能插座现在不主打安全方面的功能，而是强调家居的智能化，智能插座通常与家电设备配合使用，以实现定时开关等功能。

 基本组成: 智能插座内部包含了AC-DC电源、无线通讯单元模块、继电器及MCU控制单元等。无线通讯单元可以根据使用场合选择合适的通讯方式，其中有RF射频技术、IR红外技术、WIFI技术、蓝牙技术和ZigBee技术等，目前主流的智能插座采用WIFI控制方式。

智能插座AC-DC电源需要在满足智能开关工作时所需功率的情况下，还要满足待机工作时的低功耗问题. 如何降低其能耗问题是产品开发人员遇到的技术难点之一。

智能插座供电电源要求: 节能环保低待机功耗。低待机功耗产品愈来愈受到了消费者的日益关注。据国际权威机构统计，待机能耗已占民用电力消耗的3%-13%。中标认证中心的调查显示，家电待机能耗占中国家庭 电力消耗的10%左右，家庭中各种家电产品的平均待机能耗为15-30W之间。家电产品的待机功耗一直被大家忽略，经测试电脑、显示器、打印机、电视机、DVD、音响功放的待机功耗在1.5w-30w。电器待机时电器元件处于长期工作状态，也缩短了电器使用寿命，电网电压过高时容易损坏电器。目前全国电视、电脑等家用电器已达几亿台，一年全国总计耗电可高达几百亿度。不算不知道，一算吓一跳：小小的关机、待机环节，竟然可能悄悄吞噬如此巨大的电力！在我国节能减排的大趋势下,家用电器的待机能耗已经成为了一个不可忽视的问题。所以目前国内的消费电子产品也向着低功耗的方向发展,对于连接这些家电产品的智能插座就承担起这个“零待机功耗”的重要任务。

二、  智能开关

智能开关，通常指微功耗单火线遥控开关，是一种新型的电子式墙壁开关系列产品。它采用单火线取电技术，接线方式简单与普通墙壁开关完全相同，可与普通墙壁开关兼容、互换（真正实现免布线）；具有多种电子功能(开关、调光、定时、群控、场景等)，多种操控方式(触摸式、声光控、无线遥控、人体感应等)，可以满足多种场合、人群的不同需要。它负载兼容性强，可以开关控制包括节能灯在内的各种电工或照明电路负载；可以满足白炽灯泡、节能灯、荧光灯、卤素灯、LED灯、吊扇（或电扇、排气扇）等的开关、调光、调速控制工作。它采用微功耗工作方式，开关流畅、谐波极小，符合节能环保的理念。其功能包括开关的控制方式，控制效果和控制过程。

控制对象是照明、家电、门窗、防盗等全套电器，控制任务可以任意设置和改变，可以实现全开、全关、调光调速、定时程控、场景设置等复杂操作功能，为人们提供了方便、舒适、时尚、节能的生活方式。智能开关一般由中央控制系统、信息传感器、终端执行器（开关驱动装置），并采用信息总线、网络、有线载波、无线电等方式通信相连接而进行工作。现在主流的控制方式是远程无线控制, 比如RF射频技术(315MHZ, 433MHZ对码开关)、IR红外技术、WIFI技术、蓝牙技术和ZigBee技术等，ZWAVE智能开关(868MHZ)，以及ZIGBEE智能开关(2.4G)等, 由于ZigBee技术具有通讯距离长、穿墙能力较强、发射功耗较低的特点，比较适合智能家居应用场合，成为智能开关的主流控制方式。

智能开关的技术难点:　由于单火线开关取任意一点电都是要流过灯具的，所以当开关的耗电量大于约为220V/50uA左右的时候，当电量达到灯具内部电容充电需求的时候，形成瞬间电流，一个小功率W数灯，比如2W的LED，就势必出现闪烁。因为2W的灯，它点亮的电流很小=2W/220V=9mA。这就是俗称的“鬼火”，也就是灯具在关闭状态下的闪烁现象(单线制电子开关带节能灯(LED灯)会闪烁的原因)。

对于需要远程控制的无线遥控智能开关，势必需要更多的电量，又要平衡“鬼火”问题，所以这个就是单火线取电的难点。开关工作时需要的瞬间电流至少要2mA （315MHz)或 30mA(ZigBee). 所以对于电流需求偏大的ZigBee开关产品，单火线取电就更为困难。

四、小型化低功耗模块电源在智能家居产品(智能插座,智能开关)中的应用

低功耗小功率电源特性：

（1）小体积，方便安装于标准外壳内；

（2）超低功耗，降低智能插座的待机功耗或智能开关的“鬼火”现象

 (3) 效率高，发热低；

（4）故障率低， 质量稳定可靠是产品的首要因素。

【单火线模块选型】

1）XD301单火线开关模块|适用于ZigBee/BLE Mesh单火开关

2）XD301F单火线开关模块|适用于智能中控屏｜全面屏｜触屏语音智能开关等

3）XD30A单火线开关模块|适用于WiFi/NB-IOT单火开关

4）XD303单火线开关模块|适用于开关型NB-IOT室温采集器

5）XD501单火线串联取电模块|适用于开关型NB-IOT室温采集器（开灯取电）