艾賽斯IXYS無(wú)線和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新正在將常見(jiàn)的非智能設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓭椭脩衾梦锫?lián)網(wǎng)（IoT）的智能設(shè)備。這種趨勢(shì)正在我們的家庭，工作場(chǎng)所和建筑物中發(fā)生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已進(jìn)入家庭，創(chuàng)造了具有便利性，安全性，照明控制，娛樂(lè)和環(huán)境控制功能的產(chǎn)品的智能家居。

 

    艾賽斯IXYS為了實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，傳統(tǒng)上非智能的設(shè)備（例如調(diào)光器，繼電器和電源插座）必須是智能的，并已在最新的住宅和建筑設(shè)計(jì)中被廣泛采用。艾賽斯IXYS智能電源插座市場(chǎng)正以％左右25復(fù)合增長(zhǎng)率1，市場(chǎng)估計(jì)達(dá)到45M臺(tái)/年2024年智能調(diào)光器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在超過(guò)15％的生長(zhǎng)2和是預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)到1500萬(wàn)臺(tái)/年。

 

    艾賽斯IXYS諸如接地故障電路繼電器（GFCI）/電弧故障電路繼電器（AFCI）和USB插座之類的其他設(shè)備正在變得越來(lái)越智能。估計(jì)GFCI/AFCI設(shè)備的市場(chǎng)增長(zhǎng)率約為5％，而USB市場(chǎng)的增長(zhǎng)率估計(jì)為10％。用過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)保護(hù)所有這些設(shè)備對(duì)于長(zhǎng)期的可靠性和安全性至關(guān)重要。

 

    是什么使設(shè)備智能化？

 

    智能設(shè)備具有可實(shí)現(xiàn)控制，系統(tǒng)協(xié)調(diào)和狀態(tài)反饋的電子電路。可以通過(guò)音頻（語(yǔ)音），手動(dòng)或電子控制對(duì)智能設(shè)備進(jìn)行編程。IoT智能設(shè)備可以通過(guò)無(wú)線通信協(xié)議（例如，蜂窩，WIFI或藍(lán)牙）進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)和編程。您的個(gè)人計(jì)算機(jī)，平板電腦，智能手機(jī)或虛擬助手可以輕松地與這些智能設(shè)備進(jìn)行通信。

 

    安全性和可靠性設(shè)計(jì)

 

    設(shè)計(jì)人員需要確保這些新的智能設(shè)備安全可靠，因?yàn)橄M(fèi)者希望獲得高可靠性而不會(huì)中斷服務(wù)。因此，即使在遭受各種環(huán)境危害（例如雷電浪涌，感應(yīng)電涌，靜電放電和電快速瞬變）的情況下，設(shè)備也需要過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)來(lái)維持運(yùn)行。本文向設(shè)計(jì)人員告知要使用的組件類型以及應(yīng)在電路體系結(jié)構(gòu)中將其應(yīng)用的位置。

 

    連接到電源線的智能設(shè)備的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

 

    智能插座連接到交流電源線，需要滿足代理標(biāo)準(zhǔn)和可靠性要求。通常，保險(xiǎn)絲用于過(guò)電流保護(hù)。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)超過(guò)額定電流，保險(xiǎn)絲將中斷。選擇保險(xiǎn)絲時(shí)，請(qǐng)考慮正常工作電流，應(yīng)用電壓，環(huán)境溫度，過(guò)載電流條件，最大故障電流，電阻和代理商的認(rèn)可。

 

    雷擊會(huì)在電源線上產(chǎn)生感應(yīng)電涌，從而產(chǎn)生過(guò)電壓瞬變，從而導(dǎo)致故障。為了保護(hù)起見(jiàn)，設(shè)計(jì)人員通常選擇金屬氧化物壓敏電阻（MOV）和/或瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS）。MOV和TVS均旨在吸收瞬態(tài)電流浪涌。TVS二極管的響應(yīng)時(shí)間短于皮秒，并且MOV可以吸收更多的能量，具體取決于所選的特定組件。正確的組件選擇取決于確切的系統(tǒng)布局和系統(tǒng)中的其他組件。需要考慮工作電壓，鉗位電壓，浪涌要求和組件成本。

 

    主保險(xiǎn)絲參數(shù)：

 

    目前評(píng)級(jí)、最大工作電壓、額定電流中斷、串聯(lián)電阻

 

    主要MOV參數(shù)：

 

    吸收最大瞬態(tài)能量、最大峰值浪涌電流、最大持續(xù)工作電壓、鉗位電壓、工作溫度范圍

 

    主要TVS二極管參數(shù)：

 

    反向隔離電壓、峰值脈沖功耗、擊穿電壓

 

    艾賽斯IXYS保護(hù)無(wú)線通信微處理器免受靜電釋放（ESD）的影響

 

    用于智能插座的無(wú)線通信電路要暴露在包括人為觸摸在內(nèi)的外部環(huán)境中，并且應(yīng)該主要具有防ESD的保護(hù)。選擇最佳的抑制技術(shù)取決于威脅級(jí)別，系統(tǒng)架構(gòu)和外形。

 

    艾賽斯IXYSESD抑制組件既保護(hù)無(wú)線芯片組又保護(hù)無(wú)線接口后面的數(shù)字電路。TVS二極管陣列和聚合物ESD抑制器是兩種解決方案。TVS二極管陣列的優(yōu)點(diǎn)是可能的最低鉗位電壓和最小的封裝尺寸。兩種元件均具有低泄漏電流和低于1pF的低電容。根據(jù)IEC61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)，用于該應(yīng)用的典型TVS二極管將承受+/-12kVESD。

 

    艾賽斯IXYSTVS二極管陣列和聚合物ESD抑制器都具有較小的占位面積，并占用少量寶貴的印刷電路板空間。最重要的是，這些設(shè)備（取決于所選的組件）可以承受高達(dá)30kV的直接接觸和高達(dá)30kV的空中傳輸電壓（符合IEC61000-4-2）。聚合物ESD器件可在納秒內(nèi)響應(yīng)ESD電壓，而TVS二極管可在皮秒內(nèi)響應(yīng)。如果主要考慮尺寸，則聚合物ESD器件的最大占位面積（焊盤長(zhǎng)度）為3mm，而TVS二極管的最大占位面積為9mm。

 

    主要聚合物ESD參數(shù)

 

    隔離電壓、鉗位電壓、觸發(fā)電壓、電容、漏電流

 

    艾賽斯IXYS智能調(diào)光器和智能電源插座的保護(hù)和控制

 

    智能調(diào)光器和智能電源插座均從電源線獲取電源。因此，它們需要電源線保護(hù)。兩種設(shè)備都具有無(wú)線通信接口，因此需要防靜電保護(hù)。在生產(chǎn)和安裝過(guò)程中，還需要ESD保護(hù)，以保護(hù)電路免受手動(dòng)控制的開(kāi)關(guān)和其他觸點(diǎn)的影響。圖1顯示了過(guò)流保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)和電源控制的典型選項(xiàng)。

 

    艾賽斯IXYS智能調(diào)光器和電源插座的電源控制

 

    智能插座使用肖特基整流器對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行整流，該開(kāi)關(guān)電源為直流電路供電。肖特基整流器的正向電壓低。低正向電壓提高了功率轉(zhuǎn)換效率。此外，肖特基二極管具有快速的開(kāi)關(guān)速度，可使開(kāi)關(guān)電源在高頻下工作，從而進(jìn)一步提高效率。

 

    艾賽斯IXYS在調(diào)光器中，可控硅用于控制輸出到光的交流波形的百分比。對(duì)于低負(fù)載電流，LED，TRIAC等光源的保持電流可低至6mA。控制光源的另一種選擇是MOSFET。MOSFET具有快速開(kāi)關(guān)時(shí)間和低導(dǎo)通電阻，可最大程度地降低功率損耗并提高從輸入到輸出的功率傳輸效率。柵極驅(qū)動(dòng)器控制MOSFET，并確保MOSFET的有效導(dǎo)通和關(guān)斷。

 

    肖特基二極管的主要參數(shù)

 

    正向電壓、正向電流、反向電壓、反向恢復(fù)時(shí)間

 

    TRIAC的主要參數(shù)

 

    導(dǎo)通電流、額定電壓、保持電流、通態(tài)電流上升率

 

    初級(jí)MOSFET參數(shù)

 

    漏源電流、導(dǎo)通電阻、切換時(shí)間

 

    初級(jí)MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器參數(shù)

 

    輸入電壓、輸出電流

 

    確保對(duì)GFCI，AFCI和USB插座的保護(hù)和控制

 

    家用的原始智能設(shè)備是GFCI和AFCI。GFCI感應(yīng)何時(shí)在熱線上傳遞的負(fù)載電流不在中性線上返回。如果電流不平衡量超過(guò)預(yù)定的跳閘水平，則GFCI會(huì)斷開(kāi)電源，以防止觸電危險(xiǎn)。AFCI會(huì)檢測(cè)到電弧情況，并從插座上拔下電源以防止起火。

 

    具有USB充電功能的電源插座在住宅和公共場(chǎng)所越來(lái)越普遍。這些插座可以將USB充電與歷史電源插座組合在一起，也可以在單個(gè)設(shè)備中使用多個(gè)USB充電器。GFCI，AFCI和USB充電器需要防止瞬變的保護(hù)。圖4顯示了GFCI，AFCI和USB充電插座所需的推薦保護(hù)和控制組件。

 

    GFCI和AFCI的框圖如圖5所示。智能調(diào)光器和智能插座的保護(hù)組件相似。推薦的功率控制組件是SCR。當(dāng)檢測(cè)到電流不平衡時(shí)，SCR激活繼電器，斷開(kāi)交流主輸入電源到輸出的連接。而且，SCR可提供各種通孔和表面貼裝封裝。它們還將具有高達(dá)2500Vrms的隔離電壓。