智能家居控制器电源解决方案探讨

一、引言

图一是为某一智能家居结构示意图，从图中可以清晰的看到，智能家居由以下几个方面构成：灯光、插座控制系统;背景音乐系统;电动窗帘、电动门窗等;影音系统;安防系统;综合布线系统等。由于城市住房的紧凑性，因而这些系统的控制器有一个共性要求—小体积，体积大小一般类似为家庭常见的插排，因此要求系统的控制器供电电源也是小体积，才能符合控制器空间的布板要求。且小巧美观的控制器和控制面板更便于实现家居装饰的美观和舒适。

图一 智能家居结构示意图

二、方案对比

对于控制器电路的电源设计，在传统的设计方案中，工程师见到最多的方案一般有两种：RC阻容式降压和工频变压器降压，结合图二和图三来分析两种方案的特点。

图二为RC阻容式降压电路在控制板上的应用图，从图中可以看出，电源主要为主控电路、信号隔离和显示电路供电。电源方案为在输入端口处添加浪涌防护电路，确保电源电路工作的可靠性和稳定性;接着是RC阻容式降压电路进行电压的转换，最后经过LDO稳压芯片输出一个稳定的工作电压满足MCU和信号隔离的供电电源。而在电源的输出端口，设置的输出过流检测电路，在电源工作异常的情况下对后端负载进行保护。该方案的优点在于电路成本低，电源电路占板面积小，非常符合智能家居对小体积、低成本的要求。但是不足的地方在于电源的转换效率低，输入电压波动范围小，负载值容易受影响，电路调试相对比较复杂，最大的一点就是产品的输入端与输出端不隔离，容易造成触电，有可能危害人身的安全。

图二 阻容式电源解决方案

图三为变压器降压方案，输入端和输出端电路和RC阻容式降压方案一样，都需要对电压和后端负载做一定的保护，区别就是功率转换为变压器传输，由于输入电压为市电，市电的交流频率为50HZ，因此变压器的体积相对来说会很大，输入能量经过变压器传输降压后，通过整流滤波电路和LDO稳压，最终输出稳定的负载所需的供电电压。该方案的优点在于电源电路很好调试，电路结构也很简单，高压和低压部分经过变压器隔离，提高了安全等级，价格成本相对来说也比较低。但是输入电压的范围受限，最大的缺点就是体积太大，转换效率地，不满足智能家居控制器对小体积、节能环保的要求。

图四中采用了开关电源的方案替代RC阻容式降压和变压器的方案，通过开关电源本身参数的设计，实现稳压输出，且附带过流、短路等保护功能，从而实现外围电路简单，高效率、保护功能齐全的特点。由于开关电源采用高频控制的方式，内部变压器可以设计得很小，使得整个开关电源小型化，最终弥补了上述两种方案的缺点。

图四 开关电源解决方案

三、一款应用于智能家居的典型开关电源产品

LS 系列--是金升阳为客户提供的小型封装形式的高效绿色模块电源，该系列电源采用包封工艺，具有交直流两用、输入电压范围宽、高效率、高可靠性、低功耗、安全隔离等优点，可广泛适用于智能家居、电力仪表、工业、办公、民用等设备中。

图五 产品实物图