智能家居系統(tǒng)電路保護

摘要：本文介紹了一種智能家居的電路保護系統(tǒng)，并且分電源接口和信號接口兩個方向介紹，針對系統(tǒng)電源口防護、DC口供電保護、信號線保護等問題提出解決方案，并付諸于實踐。

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展，傳統(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)融合已是大勢所趨。智能家居這一概念已產(chǎn)生多年，近年來伴隨建筑、家電、安全防護、互聯(lián)網(wǎng)和通信以及IT等行業(yè)的快速成長，智能家居行業(yè)開始呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。由于智能家居系統(tǒng)涉及多個行業(yè)，如建筑、裝潢、家電、互聯(lián)網(wǎng)等，行業(yè)間的協(xié)調(diào)和標準統(tǒng)一方面目前還不成熟，這要求智能家居系統(tǒng)更多地考慮產(chǎn)品的安全特性，例如對于施工現(xiàn)場可能出現(xiàn)的錯接、短路等誤操作具有極強的保護性且維修成本低;另外智能家居的安裝和布線可能是一次性的，所以系統(tǒng)最好具有極高的可靠性，對應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的雷擊浪涌、電網(wǎng)過電壓、靜電等能夠及時保護。

　　實際應(yīng)用中，智能家居系統(tǒng)的電源接口和信號接口極易受到雷擊浪涌、電網(wǎng)電壓波動、靜電和老化短路、接線錯誤等過電壓及過電流故障侵害，導致系統(tǒng)故障或損壞。為提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，需要在設(shè)計時考慮對其相應(yīng)接口做充分的保護。

1 系統(tǒng)電源口防護

　　對于存在交流供電輸入口的產(chǎn)品，供電口常見的可能出現(xiàn)的異常輸入包括雷擊、電源零線丟失、輸入電壓錯誤、電力線感應(yīng)等過電壓故障和錯接、短路等過電流故障。這些故障可能會使智能家居這類的低功率系統(tǒng)損壞，可以通過單獨或聯(lián)合采用PPTC或Fuse(保險絲)以及MOV(金屬氧化物壓敏電阻)等器件實現(xiàn)保護。

　　如圖1所示的典型應(yīng)用電路所示，由PPTC和MOV耦合而成的2Pro產(chǎn)品，在發(fā)生偶然的瞬態(tài)過壓時，并聯(lián)于電路中的MOV導通泄放故障能量，而其過程中如果存在過高的電流或熱量會使耦合的PPTC進入高阻狀態(tài)，從而降低MOV元件失效的風險;同時串聯(lián)于電路中的PPTC則可以對可能過電流故障進行及時的保護。從圖2所示的典型雷擊浪涌響應(yīng)曲線可以看出，2Pro產(chǎn)品可以及時地保護下游設(shè)備免遭浪涌瞬時過電壓的破壞。2Pro的耦合集成設(shè)計比單一的分立器件設(shè)計對過電壓、過電流及過溫有著更可靠的保護效果，如圖3所示，這是因為在某些故障條件下，如零線丟失，即便上游使用的分立的保險絲或功率電阻，MOV也可能會過熱而燒毀從而導致災(zāi)難性后果。

2 DC口供電保護

　　對于直流口，供電口常見的可能出現(xiàn)異常輸入包括錯接電源、反接電源等過電壓故障和短路等過電流故障。這些故障可能會使智能家居這類低功率系統(tǒng)損壞，如果通過其他的方案來實現(xiàn)這些保護，可能會用到PPTC或Fuse、二極管、場效應(yīng)管、IC及阻容等，需要的周邊器件比較多，成本及空間要求高。而TE的PolyZEN產(chǎn)品在更可靠地解決這些問題的同時，可以有效節(jié)約設(shè)計空間和成本，器件的可恢復特性則大大地有利于后期維護。

　　PolyZEN由PPTC和Zener管耦合而成，在輸入電壓異常的情況下，PolyZEN能夠輸出較為穩(wěn)定的電壓，可以保護輸入電源錯誤或反接電源的故障情形;在回路電流異常的情況下，PPTC可以有效地“切斷”電路，使得下游電子設(shè)備得到有效的保護。圖4是PolyZEN典型的應(yīng)用示意圖。