鉅大LARGE | 點擊量:1305次 | 2020年08月31日
控制器電路的兩種電源設(shè)計方法比較
一、引言
智能家居由以下幾個方面構(gòu)成:燈光、插座控制系統(tǒng);背景音樂系統(tǒng);電動窗簾、電動門窗等;影音系統(tǒng);安防系統(tǒng);綜合布線系統(tǒng)等。由于城市住房的緊湊性,因而這些系統(tǒng)的控制器有一個共性要求-小體積,體積大小一般類似為家庭常見的插排,因此要求系統(tǒng)的控制器供電電源也是小體積,才能符合控制器空間的布板要求。且小巧美觀的控制器和控制面板更便于實現(xiàn)家居裝飾的美觀和舒適。
二、方法比較
關(guān)于控制器電路的電源設(shè)計,在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中,工程師見到最多的方法一般有兩種:RC阻容式降壓和工頻變壓器降壓,結(jié)合來分析兩種方法的特點。
RC阻容式降壓電路在控制板上的應(yīng)用圖,可以看出,電源重要為主控電路、信號隔離和顯示電路供電。電源方法為在輸入端口處添加浪涌防護電路,確保電源電路工作的可靠性和穩(wěn)定性;接著是RC阻容式降壓電路進行電壓的轉(zhuǎn)換,最后經(jīng)過LDO穩(wěn)壓芯片輸出一個穩(wěn)定的工作電壓滿足MCU和信號隔離的供電電源。而在電源的輸出端口,設(shè)置的輸出過流檢測電路,在電源工作異常的情況下對后端負(fù)載進行保護。該方法的優(yōu)點在于電路成本低,電源電路占板面積小,非常符合智能家居對小體積、低成本的要求。但是不足的地方在于電源的轉(zhuǎn)換效率低,輸入電壓波動范圍小,負(fù)載值容易受影響,電路調(diào)試相比較較復(fù)雜,最大的一點就是產(chǎn)品的輸入端與輸出端不隔離,容易造成觸電,有可能危害人身的安全。
變壓器降壓方法,輸入端和輸出端電路和RC阻容式降壓方法相同,都要對電壓和后端負(fù)載做一定的保護,差別就是功率轉(zhuǎn)換為變壓器傳輸,由于輸入電壓為市電,市電的交流頻率為50HZ,因此變壓器的體積相對來說會很大,輸入能量經(jīng)過變壓器傳輸降壓后,通過整流濾波電路和LDO穩(wěn)壓,最終輸出穩(wěn)定的負(fù)載所需的供電電壓。該方法的優(yōu)點在于電源電路很好調(diào)試,電路結(jié)構(gòu)也很簡單,高壓和低壓部分經(jīng)過變壓器隔離,提高了安全等級,價格成本相對來說也比較低。但是輸入電壓的范圍受限,最大的缺點就是體積太大,轉(zhuǎn)換效率地,不滿足智能家居控制器對小體積、節(jié)能環(huán)保的要求。
采用了開關(guān)電源的方法替代RC阻容式降壓和變壓器的方法,通過開關(guān)電源本身參數(shù)的設(shè)計,實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出,且附帶過流、短路等保護功能,從而實現(xiàn)外圍電路簡單,高效率、保護功能齊全的特點。由于開關(guān)電源采用高頻控制的方式,內(nèi)部變壓器可以設(shè)計得很小,使得整個開關(guān)電源小型化,最終彌補了上述兩種方法的缺點。
三、一款應(yīng)用于智能家居的典型開關(guān)電源產(chǎn)品
LS系列--是金升陽為客戶供應(yīng)的小型封裝形式的高效綠色模塊電源,該系列電源采用包封工藝,具有交直流兩用、輸入電壓范圍寬、高效率、高可靠性、低功耗、安全隔離等優(yōu)點,可廣泛適用于智能家居、電力儀表、工業(yè)、辦公、民用等設(shè)備中。
產(chǎn)品特點:
●超寬輸入電壓:100~400VDC(85~264VAC)
●輸出短路和過流保護
●高效率、高功率密度
●低功耗、綠色環(huán)保
●超小體積
●滿足UL/CE安規(guī)認(rèn)證
基本工作介紹原理:
正常工作狀態(tài)下,輸入電壓在輸入端的1和3引腳引入,經(jīng)過整流濾波后到達功率隔離變壓器,由高壓開關(guān)器件和控制器控制能量從功率隔離變壓器的初級傳輸?shù)酱渭墸詈蠼?jīng)輸出整流濾波電路得到所需的輸出電壓。當(dāng)產(chǎn)品的輸出后端出現(xiàn)異常導(dǎo)致過流或短路時,控制器檢測到電路工作異常,關(guān)斷輸出電壓,且當(dāng)過流或短路消失后,輸出電壓自動恢復(fù)正常。
四、開關(guān)電源應(yīng)用于智能窗簾控制器
小體積開關(guān)電源產(chǎn)品在智能窗簾控制器中的應(yīng)用,系統(tǒng)工作情況如下:
輸入端:由于供電端是交流市電220VAC,市電屬于不太穩(wěn)定的供電電壓,正常情況下都會有±10%波動范圍,而在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)嚴(yán)重的情況下會達到±30%波動的范圍,因此就要開關(guān)電壓要有較寬的輸入電壓范圍,LS03-10B05R2產(chǎn)品的工作電壓范圍是85~264VAC,很好的滿足電網(wǎng)波動的范圍,使產(chǎn)品工作不受影響。另一方面,電網(wǎng)都不會單純的只給一個設(shè)備供電,還會有其他電子設(shè)備,假如接入的是功率很大的設(shè)備一起使用該電網(wǎng),那么大功率設(shè)備啟動或工作的過程中就有很大可能導(dǎo)致周圍其他設(shè)備受到干擾,類似于EMC中的快速瞬變脈沖群、浪涌等情況,所以在輸入端都會建議新增防護電路,保證系統(tǒng)不受外界干擾影響。
輸出端:由于LS03-10B05R2產(chǎn)品本身就具備了過流保護和短路保護功能,因此無需在輸出端設(shè)計保護電路就可以直接給負(fù)載電路供電,處理器通過處理按鍵或無線接收模塊等輸入信息,然后通過光耦等信號隔離器件把控制信息傳輸給繼電器組,進而控制馬達來改變窗簾的狀態(tài)。
五、小結(jié)
金升陽AC-DC模塊電源LS系列產(chǎn)品通過技術(shù)人員的不懈努力,在超小體積的基礎(chǔ)上滿足了安規(guī)設(shè)計規(guī)范,同時,在無浪涌、脈沖群等EMC要求的條件下,LS01-XX/LS03-15BXXSR2只要按照推薦電路在輸入和輸出端外接一個濾波電容便可以實現(xiàn)AC輸入與DC輸入兩用??梢詽M足電力儀表、智能家居等不同行業(yè)客戶的應(yīng)用,為廣大工程師在設(shè)計布局上供應(yīng)了很大的便利。在《今日電子》主辦的電源產(chǎn)品評獎活動中,根據(jù)在技術(shù)或應(yīng)用方面取得顯著進步、創(chuàng)新設(shè)計、性價比顯著提高的原則下,榮獲TOp-10電源產(chǎn)品獎;同時為了表彰填補國內(nèi)技術(shù)空白的貢獻,喜獲自主創(chuàng)新獎。責(zé)任編輯:tzh