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智慧家居系統的電路保護

2015年10月26日  | 王茂範

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隨著互聯網技術的高速發展,傳統產業與互聯網產業融合已是大勢所趨,其中,智慧家居早已是行之多年的概念,而近年來伴隨著建築、家電、安全防護、互聯網和通訊以及IT等產業的快速成長,智慧家居產業開始呈現蓬勃發展的態勢。


但是由於智慧家居系統牽涉到多個產業,如建築、裝潢、家電和互聯網等等,產業間的協調和標準統一目前還不成熟,這使得智慧家居系統對產品的安全性要有更多考慮,例如對於施工現場可能出現的錯接、短路等誤操作要具有極強的保護性,且維修成本也要低;另外智慧家居的安裝和佈線可能是一次性的,所以系統最好具極高的可靠性,能夠針對應用過程中可能出現的雷擊浪湧、電網過電壓、靜電等事件提供及時的保護。


在實際應用中,智慧家居系統的電源介面和訊號介面極易受到雷擊浪湧、電網電壓波動、靜電和老化短路、接線錯誤等過電壓及過電流故障侵害,導致系統故障或損壞。為提高系統的安全性和可靠性,需要在設計時考慮對各個介面提供相應的充分保護。


系統電源介面防護

對於有著交流供電輸入介面的產品,供電介面常見的異常輸入包括雷擊、電源零線丟失、輸入電壓錯誤、電力線感應等過電壓故障,以及錯接、短路等過電流故障。這些故障可能會使智慧家居這類低功率系統損壞,可以通過單獨或聯合採用PPTC或保險絲(fuse)及MOV等元件提供保護,而TE的2Pro產品則可以為這些問題提供更可靠的解決方案,而且這些元件的可恢復特性能夠大幅地降低維護成本。


圖1所示的典型應用電路是由PPTC和MOV耦合而成的2Pro產品,在發生偶然的瞬態過壓時,並聯於電路中的MOV導通泄放故障能量,而在其過程中如果存在過高的電流或熱量,便會使耦合的PPTC進入高阻狀態,從而降低MOV元件失效的風險;同時串聯於電路中的PPTC可以對可能的過電流故障提供及時的保護。


圖1 2Pro產品的典型應用電路
圖1 2Pro產品的典型應用電路

從圖2所示的典型雷擊浪湧回應曲線可以看出,2Pro產品可及時地保護下游設備,以免遭受浪湧暫態過電壓的破壞。與單一的分立器件設計比較,2Pro的耦合整合式設計對過電壓、過電流及過溫提供更可靠的保護效果,如圖3所示,這是因為在某些故障條件下,如零線丟失,即便上游使用的分立的保險絲或功率電阻,MOV也可能會過熱而燒毀,導致災難性的後果。


圖2 2Pro產品的典型雷擊浪湧回應曲線
圖2 2Pro產品的典型雷擊浪湧回應曲線

圖3 異常故障電壓(400Vrms,4Asc)下各保護方案的比較
圖3 異常故障電壓(400Vrms,4Asc)下各保護方案的比較

(未完,請參閱下頁更多內文及附圖)

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