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

低功耗小功率电源主要应用于智能家居的执行单元（如智能开关,智能插座）或小型的控制器中，在此领域内应用的电源通常是 AC/DC(DC/DC) 小功率产品，Min的应用需求可能在 1W 以内，功能稍复杂的产品可能用到 ２W-5W 的电源产品。对产品的要求有如下几个方面：

（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。

针对智能家居行业特点，东莞迅迪电子有限公司推出了一系列适合于智能家居产品使用的小型化模块电源。

该系列产品为SIP４脚插针结构的超小型DC/DC (AC/DC) 电源，其尺寸

为L18*W9.5*H15.5mm，为业内该类型电源较小体积。其特点由于采用了先

进的电路结构，成本得到了很好的控制，非常适合运用在智能家居产品中

大量广泛应用，目前已经成功应用于多个智能家居产品中，如智能插座(零

火线)、智能开关(单火线)等。具体产品参数可以参考:

东莞迅迪电子有限公司网站：www.xunzhi168.com。

东莞市迅迪电子公司研发推出的PI系列超小型一体化智能家居电源模块,其输入电压范围非常宽(13V-380V) 、输出功率较大(可选: 50mA,100mA,150mA,200mA,300mA,350mA等)、输出电压可选(3V,3.3V,5V,6V,9V,12V等),灯具负载范围宽(1W-3000W)、功耗低发热较 小。可以为控制电路(如专用控制IC，MCU，红外接收头,RF遥控模块，继电器或者可控硅等)提供稳定的工作电源

　　产品特点：

* 超宽输入电压：13～380VDC

* 输出保护功能：短路和过流保护

* 高效率：电源Max效率>83%;

* 大电流：输出Max电流180mA(200mA/300mA或以上型号可选型);

* 低功耗：输出空载时功耗小于5mW;

* 内部集成LDO电路：稳定输出5Ｖ电压(3.3V/5V或其它电压可选型),无需要外部另加稳压IC电路

　 * 超小体积：L18*W9.5*H15.5m．