无线通讯、互联网和电子电路的开展推动了智能设备的开展。物联网技能正在向智能设备（物联网）开展。供给电源操控、安全、环境操控和文娱功用的智能设备在家庭中越来越遍及。现在有智能版别的非智能电源操控设备包含调光器、电源插座和接地毛病电路中止器（GFCI）/电弧毛病电路中止器（AFCI）。

　　尽管非智能设备只能手动操控或一向通电，但智能设备具有答应自动操控和状况反应的电子设备和固件。智能设备是物联网范畴的一个组成部分，对来自个人计算机、平板电脑、智能手机或虚拟帮手的操控作出呼应。这些产品运用无线通讯协议（如蜂窝、Wi-Fi或蓝牙）拜访智能设备。

　　规划者面对的应战是保证这些新的智能设备安全牢靠，这样顾客就能够在没有中止服务风险的状况下具有高牢靠性。因而，设备需求过电压维护和过电流维护，以坚持运转，即便在遭到广泛的环境危害时，如雷电冲击、感应功率浪涌、静电放电（ESD）和电快速瞬变。本文为规划者供给了维护和低功耗操控元件的主张，这些元件既能避免过载损坏灵敏电路，又能最大极限地前进器材功率。

　　调光器和电源插座衔接到沟通电源线上，并遭到沟通线路上或许呈现的过电流和瞬时过电压条件的影响。比如雷击、由负载浪涌引起的电源线电压改变、电机发动或封闭发生的感应瞬变以及静电放电（ESD）等瞬变会损坏操控智能调光器和智能电源插座的电子电路。

　　图1显现了为维护电子电路和有用操控调光器和智能电源插座而引荐的维护和操控组件。

　　调光器是家庭中操控照明设备照明的常用设备。智能调光器答应准确遥控或守时操控灯具或一组灯。图2显现了电子调光开关的框图，并显现了运用引荐的维护和操控元件的详细电路块。

　　沟通输入维护电路块直接与沟通电源线衔接，需求过电流和瞬态电压维护。规划人员应熔合电路板，以避免过电流对下流电路板形成损坏。咱们主张运用慢熔断保险丝，以避免因开关电源等浪涌电流而形成毛病停机。保险丝的额外电压应超越额外沟通线路电压。

　　保险丝的一个要害参数是它的中止额外值。保证所选保险丝在大过载期间不会熔化或蒸腾。估量电源线的最大电流容量，并挑选中止额外值超越潜在可用电流的保险丝。额外电流为100kA的熔断器。

　　为了维护沟通输入维护电路不受沟通线路瞬变的影响，咱们主张运用金属氧化物变阻器（MOV）。MOV能够接受瞬态的最大电压，并能吸收瞬态电压引起的电流浪涌。咱们主张你考虑一个MOV，它能吸收10000 a的电流脉冲和400 J的瞬态能量。杰出的规划实践是将MOV尽或许接近pc板的输入，以避免瞬态传达到电路中。

　　在沟通输入维护电路的二次侧，运用瞬态电压按捺二极管（TVS）维护下流次级电路。您能够挑选单向或双向二极管，这取决于电路或许一起遭到正和负瞬态的影响。TVS二极管对瞬态呼应非常快，在1ps以下。它们能够吸收1500 W的峰值脉冲功率，而且具有低钳位电压以维护低压电子电路。

　　开关电路操控灯具的输出。最大极限地下降功耗能够最大极限地前进电路的功率，并最大极限地削减调光器中的热量积累。咱们主张运用低坚持电流的双向晶闸管。

　　双向晶闸管可用于坚持电流低于10毫安。它们还能够在超越100°C的结温下安全运转。为了进一步前进功率，考虑运用MOSFET来操控TRIAC的功率。挑选低RDS（on）电阻小于0.5Ω、开关时刻快的功率MOSFET，以削减器材转化过程中的功率损耗和MOSFET处于导通状况时的功耗。

　　你能够用一个单片栅极驱动器来简化驱动mosfet的办理。栅极驱动芯片能够包含两个驱动放大器来操控高侧、低侧功率mosfet并使其开关速度最大化。挑选一个具有满足电流容量的栅极驱动器来驱动mosfet。最终，用MOV维护电路不受已传达到开关电路的线电压浪涌的影响，MOV能够接受与主张用于沟通输入维护电路的MOV类似的量。

　　无线通讯电路运用无线LAN（Wi-Fi）协议与PC、平板电脑或智能手机进行通讯，以远程操控调光器。该电路与外部环境相衔接，并遭到静电放电的影响，主要由智能调光器的用户引起。

　　咱们主张运用双向TVS二极管阵列（如图3所示）或聚合物ESD维护装置来维护无线通讯电路。

　　这两种器材都能够维护I/O端口，因为电容低于1 pF，对电路功能的影响最小。此外，两个组件都有外表贴装包装，以节约有限的pc板空间。此外，它们的漏电流小于1µA，然后下降了电路的功率负载。最重要的是，依据IEC 61000-4-2 ESD规范，任何一个设备都能接受±12 kV的ESD冲击。

　　本地开关答使用户手动操控调光器的输出功率。与无线通讯电路相同，该电路与外部环境相衔接，极有或许遭到静电放电的冲击。该电路需求与无线通讯电路相同的维护元件。再次挑选二极管阵列或聚合物ESD维护装置。

　　图4显现了智能插座中的电路块以及供给维护和有用操控的引荐组件。与智能调光开关相同，智能插座具有沟通输入模块、AC-DC转化电源模块、无线通讯电路和手动开关操控电路。

　　沟通输入和维护电路衔接到沟通电源线，而且像调光器开关的沟通输入维护块相同，会遭到大的过电流冲击和高过电压瞬态的影响，这些都会在电源线上感应和传达。因而，智能插座电路的沟通输入需求一个保险丝、一个MOV和一个TVS二极管，其特性与灯火调光器输入电路的引荐特性相同。

　　考虑到智能插座的空间和功率，主张运用开关电源来发生操控电路所需的直流电压。咱们主张运用高频规划最大极限地前进功率。考虑在电路中运用肖特基整流二极管。这些器材通常在0.5伏的作业频率下作业，能够节约高电压降。

　　与智能调光开关相同，无线通讯和本地开/关开关电路暴露在外部环境中，并遭到静电放电的影响。用TVS二极管阵列或聚合物ESD按捺器维护这些电路不受ESD的影响。

　　自20世纪70年代以来，GFCI插座一向用于维护个人免受湿润环境的影响。自2014年和2015年以来，《国家电气规范》和《加拿大电气规范》别离要求AFCI在新建住所设备和住所时运用。当带电线路上传输的负载电流不回来中性线时，GFCI会感应到。

　　假如电流不平衡超越预先确定的跳闸水平，GFCI会堵截电源插座的电源，以避免触电风险。AFCI检测到电弧状况并堵截电源插座以避免火灾。图5显现了GFCI、AFCI和带USB充电端口的电源插座的主张维护和操控组件。

　　图6显现了GFCI和AFCI中的电路块。GFCI具有电流不平衡检测电路，而AFCI具有电弧检测电路。与智能调光器和智能插座相同，这两个设备衔接到沟通电源线，需求过电流和瞬态电压维护。

　　这些设备中的每一个都需求一个电路来操控能够中止出口电源的继电器。这是焚烧电路。咱们主张您考虑运用可控硅来操控机电继电器。有了可控硅，你能够规划一个简略的操控电路，既高效又紧凑。SCR是一个巩固的组件，能够接受高达100A的大电流浪涌，而且能够支撑超越600V的电压。假如继电器线圈的功率耗费很低，那么您能够运用外表装置版别的组件。

　　USB插座为运用USB电缆的便携式设备供电或从头充电供给了便当。用户不需求USB电源适配器块，因为插座供给直流充电电流。USB插座需求与沟通电源线接口的其他智能设备相同的熔断和瞬态电压维护。图7显现了带有USB充电端口的USB电源插座的框图。

　　USB插座中的开关电路为插座供给直流输出。经过运用低正向电压肖特基二极管和高频开关规划，能够最大极限地前进电路的功率。此外，考虑运用功率MOSFET和集成栅极驱动器来进一步前进DC功率操控电路的功率。

　　因为每个智能插座都与沟通电源线相连，因而它们有必要契合保险商实验室（UL）和世界电工委员会（IEC）公布的适用国家和世界安全规范。适用于各种智能插座的规范如图8所示，如表1所示。

　　咱们主张将这些规范的要求包含在产品界说中，以便在规划项目期间经济有用地规划维护组件。挑选UL认可的沟通电源线途径中的维护组件。根据规范要求的规划和测验结合运用UL认可的组件，既削减了认证时刻，又避免了认证失利。

　　物联网技能的前进融入了新产品中，如智能插座，使家庭更安全、更环保、更便利。为了保证这些智能产品的成功选用，它们需求强健、牢靠和安全。规划人员能够经过保证他们的规划具有过流维护、过电压维护和低功耗操控组件来保证产品的强健和安全。

　　规划师还能够使用这些元件制造商的使用专业常识，例如Littelfuse，他们能够协助规划师引荐电路装备、安全规范常识和元件挑选，然后节约很多的时刻和精力。您的尽力将使产品取得牢靠性、安全性和收入增加的名誉。

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