艾賽斯IXYS無線和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新正在將常見的非智能設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓭椭脩衾梦锫?lián)網(wǎng)（IoT）的智能設(shè)備,。這種趨勢正在我們的家庭,，工作場所和建筑物中發(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智能電源插座市場正以％左右25復(fù)合增長率1,，市場估計(jì)達(dá)到45M臺/年2024年智能調(diào)光器市場預(yù)計(jì)將在超過15％的生長2和是預(yù)計(jì)到2024年將達(dá)到1500萬臺/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)備正在變得越來越智能。估計(jì)GFCI/AFCI設(shè)備的市場增長率約為5％,，而USB市場的增長率估計(jì)為10％,。用過壓和過流保護(hù)保護(hù)所有這些設(shè)備對于長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?？梢酝ㄟ^音頻（語音）,，手動或電子控制對智能設(shè)備進(jìn)行編程。IoT智能設(shè)備可以通過無線通信協(xié)議（例如,，蜂窩,，WIFI或藍(lán)牙）進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和編程。您的個人計(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)備也需要過壓保護(hù)和過流保護(hù)來維持運(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)絲用于過電流保護(hù),。如果在規(guī)定的時間內(nèi)超過額定電流，保險(xiǎn)絲將中斷,。選擇保險(xiǎn)絲時,，請考慮正常工作電流，應(yīng)用電壓,，環(huán)境溫度,，過載電流條件，最大故障電流,，電阻和代理商的認(rèn)可,。

 

    雷擊會在電源線上產(chǎn)生感應(yīng)電涌，從而產(chǎn)生過電壓瞬變,，從而導(dǎo)致故障,。為了保護(hù)起見，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)：

 

    目前評級,、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)取決于威脅級別,，系統(tǒng)架構(gòu)和外形,。

 

    艾賽斯IXYSESD抑制組件既保護(hù)無線芯片組又保護(hù)無線接口后面的數(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)備都具有無線通信接口，因此需要防靜電保護(hù),。在生產(chǎn)和安裝過程中,，還需要ESD保護(hù)，以保護(hù)電路免受手動控制的開關(guān)和其他觸點(diǎn)的影響,。圖1顯示了過流保護(hù),，過壓保護(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開關(guān)電源進(jìn)行整流,，該開關(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關(guān)速度，可使開關(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,。對于低負(fù)載電流,，LED,，TRIAC等光源的保持電流可低至6mA?？刂乒庠吹牧硪环N選擇是MOSFET,。MOSFET具有快速開關(guān)時間和低導(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MOSFET參數(shù)

 

    漏源電流,、導(dǎo)通電阻,、切換時間

 

    初級MOSFET柵極驅(qū)動器參數(shù)

 

    輸入電壓、輸出電流

 

    確保對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預(yù)定的跳閘水平,，則GFCI會斷開電源,，以防止觸電危險(xiǎn),。AFCI會檢測到電弧情況,，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所越來越普遍,。這些插座可以將USB充電與歷史電源插座組合在一起,，也可以在單個設(shè)備中使用多個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)檢測到電流不平衡時,，SCR激活繼電器,，斷開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,。