【分析】智能家居电路保护解决方案设计

  智能家居的概念逐渐被多数消费者所接受，也开始主动去了解市场中的热销智能家居类产品。包括电源在内的供电系统的安全可靠性是保障所有通电产品的关键，因此，可以理解工程师尤为重视电源以及供电系统的电路保护。

　　智能家居由各种系统部件组成，其中供电系统是这一切智能设备的心脏，是各个控制系统正常运行的保障，小编这次就电源防护器件的选型来为大家详细分析智能家居供电系统电路保护解决方案。

　　首先，电源是用来把电能从一种形式转换成另一种形式，以使设备正确运行。常见的电源实例包括：把AC电压转换成稳定的DC电压的AC到DC转换器;把电池电源转换成要求的电压电平的DC到DC转换器。而其中智能家居的电源主要为主控电路、信号隔离和显示电路供电。电源方案为在输入端口处添加浪涌防护电路，确保电源电路工作的可靠性和稳定性。

　　行业间的协调和标准统一方面目前还不够成熟，这就要求只能家居系统更多地考虑产品的安全特性，另外智能家居的安装和布线可能是一次性的，所以系统最好具有极高的可靠性，对应用过程中可能出现的雷击浪涌、电网过电压、静电等能够及时防护。

　　实际应用中，智能家居系统的电源接口和信号接口极易受到雷击浪涌、电网电压波动、静电和老化短路、接线错误等过电压及过电流故障侵害，导致系统故障或损坏。为提高系统的安全性和可靠性，需要在设计时考虑对其相应接口做充分的保护。

　　在了解防护要点之后，就要对浪涌防护电路中所用到的电路保护元器件要有所了解，用于电源防护的电路保护器件有防雷限压陶瓷放电管、TVS二极管、压敏电阻、以及过流防护器件PTC自恢复保险丝等，其中陶瓷放电管、TVS二极管和压敏电阻都属于过压器件，以下是其选型要点：

　　过压保护器件选型应注意以下四个要点：

　　1)关断电压Vrwm的选择。一般关断电压至少要比线路最高工作电压高10%;

　　2)箝位电压VC的选择。VC是指在ESD冲击状态时通过TVS的电压，它必须小于被保护电路的能承受的最大瞬态电压;

　　3)浪涌功率Pppm的选择。不同功率，保护的时间不同，如600w(10/1000μs);300W(8/20μs);

　　4)极间电容的选择。被保护元器件的工作频率越高，要求TVS的电容要越小。

　　其中尤其要注意的是TVS二极管的选型，由于TVS二极管分为单向和双向的，因此工程师必须要根据不同的应用接口选择使用双向还是单向的TVS。直流电源接口一般使用单向的TVS;交流电源接口和通信接口一般使用双向的TVS。

　　PTC自恢复保险丝选型要点：

　　1.保持电流要略大于用户的正常工作电流。

　　2.Vmax要大于或等于用户的最大工作电压。

　　3.Imax要大于最大故障短路电流。

　　电路保护元器件必须能够提供在短路和过载条件下的安全保护。它们在外形因素、电流额定值、额定电压、断流容量和安装选项上有广泛的选择范围，也为设计工程师在设计上提供了灵活性。

　　在整个电源输入上的金属氧化物压敏电阻(MOV)提供过压钳位保护。它们的性价比高，且能最大程度地减少可能通入下游电子器件的瞬态电能。金属氧化物压敏电阻的选择基于一系列参数，包括额定电压、峰值脉冲电流、器件尺寸和导线配置。

　　MOV和保险丝需要形成一种协调的解决方案，以至于熔断保险丝元件所需的电能足够高，能在浪涌电压条件下允许MOV起作用，而不会使保险丝跳闸。换句话说，在浪涌电能钳制和耗散的条件下，保险丝不应打开。它只应在过载或短路情况发生时跳闸。

　　即使在交流输入中具有压敏电阻，也有电路在浪涌事件中不能幸免的实例。在这些情况下，可以在倒相极的输入电路添加一个TVS二极管。这个TVS二极管针对瞬变提供了二级保护。从压敏电阻上“允许通过”的电能将被这个TVS二极管进一步减少到不会使电路失效的水平。

　　随着智能家居产业逐渐扩大，需要优质的元器件来满足设计工程师与采购人员的需求。而电路保护元器件及高规格电路防护方案更是未来智能家居市场必不可少的重要需求之一。