案例名稱:智能家居產品電源解決方案_Wifi智能插座 ZigBee智能開關

[關鍵詞摘要]  智能家居  單火線取電 WIFI ZigBee 無線遙控 智能插座  智能開關　兩線墻制 低功耗待機  單火 微功耗  非隔離  小體積DC-DC  AC-DC 開關電源 電源模塊

一、    智能家居簡介

智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、 智能家居-系統設計方 案安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅 設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保 節能的居住環境。

一個遙控器就可以控制家里的所有燈關，還可以進行多變的場景燈光控制，電話遠程開關空調， 打開熱水器等，貼近居民家庭，真正做到科技改變生活。

智能家居基本組成：控制中心、智能開關、插座、智能調光 、家電（電視、音響）控制、空調控制、安防監控、燈光、插座控制系統;背景音樂系統;電動窗簾、電動門窗等;影音系統;安防系統;綜合布線系統等。

下面是智能家居的示意圖及結構圖。

二、智能插座

智能插座，通常指內置Wi-FI模塊，通過智能手機的客戶端來進行功能操作的插座，基本的功能是通過手機客戶端可以遙控插座通斷電流，設定插座的定時開關。智能插座現在不主打安全方面的功能，而是強調家居的智能化，智能插座通常與家電設備配合使用，以實現定時開關等功能。

 基本組成: 智能插座內部包含了AC-DC電源、無線通訊單元模塊、繼電器及MCU控制單元等。無線通訊單元可以根據使用場合選擇合適的通訊方式，其中有RF射頻技術、IR紅外技術、WIFI技術、藍牙技術和ZigBee技術等，目前主流的智能插座采用WIFI控制方式。

智能插座AC-DC電源需要在滿足智能開關工作時所需功率的情況下，還要滿足待機工作時的低功耗問題. 如何降低其能耗問題是產品開發人員遇到的技術難點之一。

智能插座供電電源要求: 節能環保低待機功耗。低待機功耗產品愈來愈受到了消費者的日益關注。據國際權威機構統計，待機能耗已占民用電力消耗的3%-13%。中標認證中心的調查顯示，家電待機能耗占中國家庭 電力消耗的10%左右，家庭中各種家電產品的平均待機能耗為15-30W之間。家電產品的待機功耗一直被大家忽略，經測試電腦、顯示器、打印機、電視機、DVD、音響功放的待機功耗在1.5w-30w。電器待機時電器元件處于長期工作狀態，也縮短了電器使用壽命，電網電壓過高時容易損壞電器。目前全國電視、電腦等家用電器已達幾億臺，一年全國總計耗電可高達幾百億度。不算不知道，一算嚇一跳：小小的關機、待機環節，竟然可能悄悄吞噬如此巨大的電力！在我國節能減排的大趨勢下,家用電器的待機能耗已經成為了一個不可忽視的問題。所以目前國內的消費電子產品也向著低功耗的方向發展,對于連接這些家電產品的智能插座就承擔起這個“零待機功耗”的重要任務。

二、  智能開關

智能開關，通常指微功耗單火線遙控開關，是一種新型的電子式墻壁開關系列產品。它采用單火線取電技術，接線方式簡單與普通墻壁開關完全相同，可與普通墻壁開關兼容、互換（真正實現免布線）；具有多種電子功能(開關、調光、定時、群控、場景等)，多種操控方式(觸摸式、聲光控、無線遙控、人體感應等)，可以滿足多種場合、人群的不同需要。它負載兼容性強，可以開關控制包括節能燈在內的各種電工或照明電路負載；可以滿足白熾燈泡、節能燈、熒光燈、鹵素燈、LED燈、吊扇（或電扇、排氣扇）等的開關、調光、調速控制工作。它采用微功耗工作方式，開關流暢、諧波極小，符合節能環保的理念。其功能包括開關的控制方式，控制效果和控制過程。

控制對象是照明、家電、門窗、防盜等全套電器，控制任務可以任意設置和改變，可以實現全開、全關、調光調速、定時程控、場景設置等復雜操作功能，為人們提供了方便、舒適、時尚、節能的生活方式。智能開關一般由中央控制系統、信息傳感器、終端執行器（開關驅動裝置），并采用信息總線、網絡、有線載波、無線電等方式通信相連接而進行工作。現在主流的控制方式是遠程無線控制, 比如RF射頻技術(315MHZ, 433MHZ對碼開關)、IR紅外技術、WIFI技術、藍牙技術和ZigBee技術等，ZWAVE智能開關(868MHZ)，以及ZIGBEE智能開關(2.4G)等, 由于ZigBee技術具有通訊距離長、穿墻能力較強、發射功耗較低的特點，比較適合智能家居應用場合，成為智能開關的主流控制方式。

智能開關的技術難點:　由于單火線開關取任意一點電都是要流過燈具的，所以當開關的耗電量大于約為220V/50uA左右的時候，當電量達到燈具內部電容充電需求的時候，形成瞬間電流，一個小功率W數燈，比如2W的LED，就勢必出現閃爍。因為2W的燈，它點亮的電流很小=2W/220V=9mA。這就是俗稱的“鬼火”，也就是燈具在關閉狀態下的閃爍現象(單線制電子開關帶節能燈(LED燈)會閃爍的原因)。

對于需要遠程控制的無線遙控智能開關，勢必需要更多的電量，又要平衡“鬼火”問題，所以這個就是單火線取電的難點。開關工作時需要的瞬間電流至少要2mA （315MHz)或 30mA(ZigBee). 所以對于電流需求偏大的ZigBee開關產品，單火線取電就更為困難。

四、小型化低功耗模塊電源在智能家居產品(智能插座,智能開關)中的應用

低功耗小功率電源特性：

（1）小體積，方便安裝于標準外殼內；

（2）超低功耗，降低智能插座的待機功耗或智能開關的“鬼火”現象

 (3) 效率高，發熱低；

（4）故障率低， 質量穩定可靠是產品的首要因素。

【單火線模塊選型】

1）XD301單火線開關模塊|適用于ZigBee/BLE Mesh單火開關

2）XD301F單火線開關模塊|適用于智能中控屏｜全面屏｜觸屏語音智能開關等

3）XD30A單火線開關模塊|適用于WiFi/NB-IOT單火開關

4）XD303單火線開關模塊|適用于開關型NB-IOT室溫采集器

5）XD501單火線串聯取電模塊|適用于開關型NB-IOT室溫采集器（開燈取電）