案例名稱:智能家居產(chǎn)品電源解決方案_Wifi智能插座 ZigBee智能開(kāi)關(guān)

[關(guān)鍵詞摘要]  智能家居  單火線取電 WIFI ZigBee 無(wú)線遙控 智能插座  智能開(kāi)關(guān)　兩線墻制 低功耗待機(jī)  單火 微功耗  非隔離  小體積DC-DC  AC-DC 開(kāi)關(guān)電源 電源模塊

一、    智能家居簡(jiǎn)介

智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 智能家居-系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅 設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保 節(jié)能的居住環(huán)境。

一個(gè)遙控器就可以控制家里的所有燈關(guān)，還可以進(jìn)行多變的場(chǎng)景燈光控制，電話遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)空調(diào)， 打開(kāi)熱水器等，貼近居民家庭，真正做到科技改變生活。

智能家居基本組成：控制中心、智能開(kāi)關(guān)、插座、智能調(diào)光 、家電（電視、音響）控制、空調(diào)控制、安防監(jiān)控、燈光、插座控制系統(tǒng);背景音樂(lè)系統(tǒng);電動(dòng)窗簾、電動(dòng)門窗等;影音系統(tǒng);安防系統(tǒng);綜合布線系統(tǒng)等。

下面是智能家居的示意圖及結(jié)構(gòu)圖。

二、智能插座

智能插座，通常指內(nèi)置Wi-FI模塊，通過(guò)智能手機(jī)的客戶端來(lái)進(jìn)行功能操作的插座，基本的功能是通過(guò)手機(jī)客戶端可以遙控插座通斷電流，設(shè)定插座的定時(shí)開(kāi)關(guān)。智能插座現(xiàn)在不主打安全方面的功能，而是強(qiáng)調(diào)家居的智能化，智能插座通常與家電設(shè)備配合使用，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開(kāi)關(guān)等功能。

 基本組成: 智能插座內(nèi)部包含了AC-DC電源、無(wú)線通訊單元模塊、繼電器及MCU控制單元等。無(wú)線通訊單元可以根據(jù)使用場(chǎng)合選擇合適的通訊方式，其中有RF射頻技術(shù)、IR紅外技術(shù)、WIFI技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee技術(shù)等，目前主流的智能插座采用WIFI控制方式。

智能插座AC-DC電源需要在滿足智能開(kāi)關(guān)工作時(shí)所需功率的情況下，還要滿足待機(jī)工作時(shí)的低功耗問(wèn)題. 如何降低其能耗問(wèn)題是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員遇到的技術(shù)難點(diǎn)之一。

智能插座供電電源要求: 節(jié)能環(huán)保低待機(jī)功耗。低待機(jī)功耗產(chǎn)品愈來(lái)愈受到了消費(fèi)者的日益關(guān)注。據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，待機(jī)能耗已占民用電力消耗的3%-13%。中標(biāo)認(rèn)證中心的調(diào)查顯示，家電待機(jī)能耗占中國(guó)家庭 電力消耗的10%左右，家庭中各種家電產(chǎn)品的平均待機(jī)能耗為15-30W之間。家電產(chǎn)品的待機(jī)功耗一直被大家忽略，經(jīng)測(cè)試電腦、顯示器、打印機(jī)、電視機(jī)、DVD、音響功放的待機(jī)功耗在1.5w-30w。電器待機(jī)時(shí)電器元件處于長(zhǎng)期工作狀態(tài)，也縮短了電器使用壽命，電網(wǎng)電壓過(guò)高時(shí)容易損壞電器。目前全國(guó)電視、電腦等家用電器已達(dá)幾億臺(tái)，一年全國(guó)總計(jì)耗電可高達(dá)幾百億度。不算不知道，一算嚇一跳：小小的關(guān)機(jī)、待機(jī)環(huán)節(jié)，竟然可能悄悄吞噬如此巨大的電力！在我國(guó)節(jié)能減排的大趨勢(shì)下,家用電器的待機(jī)能耗已經(jīng)成為了一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。所以目前國(guó)內(nèi)的消費(fèi)電子產(chǎn)品也向著低功耗的方向發(fā)展,對(duì)于連接這些家電產(chǎn)品的智能插座就承擔(dān)起這個(gè)“零待機(jī)功耗”的重要任務(wù)。

二、  智能開(kāi)關(guān)

智能開(kāi)關(guān)，通常指微功耗單火線遙控開(kāi)關(guān)，是一種新型的電子式墻壁開(kāi)關(guān)系列產(chǎn)品。它采用單火線取電技術(shù)，接線方式簡(jiǎn)單與普通墻壁開(kāi)關(guān)完全相同，可與普通墻壁開(kāi)關(guān)兼容、互換（真正實(shí)現(xiàn)免布線）；具有多種電子功能(開(kāi)關(guān)、調(diào)光、定時(shí)、群控、場(chǎng)景等)，多種操控方式(觸摸式、聲光控、無(wú)線遙控、人體感應(yīng)等)，可以滿足多種場(chǎng)合、人群的不同需要。它負(fù)載兼容性強(qiáng)，可以開(kāi)關(guān)控制包括節(jié)能燈在內(nèi)的各種電工或照明電路負(fù)載；可以滿足白熾燈泡、節(jié)能燈、熒光燈、鹵素?zé)簟?/span>LED燈、吊扇（或電扇、排氣扇）等的開(kāi)關(guān)、調(diào)光、調(diào)速控制工作。它采用微功耗工作方式，開(kāi)關(guān)流暢、諧波極小，符合節(jié)能環(huán)保的理念。其功能包括開(kāi)關(guān)的控制方式，控制效果和控制過(guò)程。

控制對(duì)象是照明、家電、門窗、防盜等全套電器，控制任務(wù)可以任意設(shè)置和改變，可以實(shí)現(xiàn)全開(kāi)、全關(guān)、調(diào)光調(diào)速、定時(shí)程控、場(chǎng)景設(shè)置等復(fù)雜操作功能，為人們提供了方便、舒適、時(shí)尚、節(jié)能的生活方式。智能開(kāi)關(guān)一般由中央控制系統(tǒng)、信息傳感器、終端執(zhí)行器（開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置），并采用信息總線、網(wǎng)絡(luò)、有線載波、無(wú)線電等方式通信相連接而進(jìn)行工作。現(xiàn)在主流的控制方式是遠(yuǎn)程無(wú)線控制, 比如RF射頻技術(shù)(315MHZ, 433MHZ對(duì)碼開(kāi)關(guān))、IR紅外技術(shù)、WIFI技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee技術(shù)等，ZWAVE智能開(kāi)關(guān)(868MHZ)，以及ZIGBEE智能開(kāi)關(guān)(2.4G)等, 由于ZigBee技術(shù)具有通訊距離長(zhǎng)、穿墻能力較強(qiáng)、發(fā)射功耗較低的特點(diǎn)，比較適合智能家居應(yīng)用場(chǎng)合，成為智能開(kāi)關(guān)的主流控制方式。

智能開(kāi)關(guān)的技術(shù)難點(diǎn):　由于單火線開(kāi)關(guān)取任意一點(diǎn)電都是要流過(guò)燈具的，所以當(dāng)開(kāi)關(guān)的耗電量大于約為220V/50uA左右的時(shí)候，當(dāng)電量達(dá)到燈具內(nèi)部電容充電需求的時(shí)候，形成瞬間電流，一個(gè)小功率W數(shù)燈，比如2W的LED，就勢(shì)必出現(xiàn)閃爍。因?yàn)?/span>2W的燈，它點(diǎn)亮的電流很小=2W/220V=9mA。這就是俗稱的“鬼火”，也就是燈具在關(guān)閉狀態(tài)下的閃爍現(xiàn)象(單線制電子開(kāi)關(guān)帶節(jié)能燈(LED燈)會(huì)閃爍的原因)。

對(duì)于需要遠(yuǎn)程控制的無(wú)線遙控智能開(kāi)關(guān)，勢(shì)必需要更多的電量，又要平衡“鬼火”問(wèn)題，所以這個(gè)就是單火線取電的難點(diǎn)。開(kāi)關(guān)工作時(shí)需要的瞬間電流至少要2mA （315MHz)或 30mA(ZigBee). 所以對(duì)于電流需求偏大的ZigBee開(kāi)關(guān)產(chǎn)品，單火線取電就更為困難。

四、小型化低功耗模塊電源在智能家居產(chǎn)品(智能插座,智能開(kāi)關(guān))中的應(yīng)用

低功耗小功率電源特性：

（1）小體積，方便安裝于標(biāo)準(zhǔn)外殼內(nèi)；

（2）超低功耗，降低智能插座的待機(jī)功耗或智能開(kāi)關(guān)的“鬼火”現(xiàn)象

 (3) 效率高，發(fā)熱低；

（4）故障率低， 質(zhì)量穩(wěn)定可靠是產(chǎn)品的首要因素。

【單火線模塊選型】

1）XD301單火線開(kāi)關(guān)模塊|適用于ZigBee/BLE Mesh單火開(kāi)關(guān)

2）XD301F單火線開(kāi)關(guān)模塊|適用于智能中控屏｜全面屏｜觸屏語(yǔ)音智能開(kāi)關(guān)等

3）XD30A單火線開(kāi)關(guān)模塊|適用于WiFi/NB-IOT單火開(kāi)關(guān)

4）XD303單火線開(kāi)關(guān)模塊|適用于開(kāi)關(guān)型NB-IOT室溫采集器

5）XD501單火線串聯(lián)取電模塊|適用于開(kāi)關(guān)型NB-IOT室溫采集器（開(kāi)燈取電）