智能家居高效开关电源解决方案

2022年，智能家居进入了互联新时代，人们的注意力从关注房子本身转向提升生活品质的“体验消费”。智能扬声器、带有 Type-C/USB-PD 端口的墙壁插座、智能电器、连接的电灯开关等设备现在已经在家庭中无处不在。《“十四五”数字经济发展规划》提出要引导智能家居产品互联互通，促进家居产品与家居环境智能互动，丰富“一键控制”、“一声响应”的数字家庭生活应用，推动打造智慧共享的新型数字生活。

6月30日，PI在由电源网主办的线上直播中带来了智能家居高效开关电源解决方案，PI 资深技术培训经理Jason Yan为观众带来《新一代由传感器、互联性及无适配器充电构成的智能家居供电解决方案》的全面解读。带领观众了解 LinkSwitch-TNZ 和新的 InnoSwitch4-CZ IC 系列产品，探讨如何利用 PowiGaN 实现高达95%效率的电源解决方案，以及分享一些助力工程师缩短设计周期的实用工具信息。

 

知识要点回顾

在直播中，PI资深技术培训经理Jason Yan指出，目前智能家居供电面临四大挑战，包括机械开关、插座和断路器变得越来越智能化，新的建筑效率和安全标准带来新的要求，无适配器充电功率的提升，以及智能音箱家庭网关功率的提升，PI正在通过家庭自动化和无适配器充电两方面的高效开关电源方案来帮忙解决。

在家庭自动化方面，要实现电器自动化，要先解决智能墙壁开关的供电问题。通常，老房子的墙壁开关内只有火线连接（即开关只有两条线连接 / 无零线），多数设备的漏电流会流经负载，某些产品会使用地线供电，针对这些问题，Jason Yan推荐LinkSwitch-TNZ IC 产品系列。LNK33x2-33x7D实现的辅助电源可支持反激、降压型及降压 - 升压型拓扑，待机状态的电源漏电流 <100µA，空载功耗 <20mW，VAC 过零信号 (ZCS) (LNK330x)和X 电容放电功能及过零检测 (ZCS) (LNK331x)的功能集成于 IC 内部还可以减少待机损耗，可应用于两线调光器、开关、占用传感器，具有继电器 / 可控硅开启控制的设备，交流供电检测器以及家用电器。

DER-865 参考设计 : 无需零线连接的蓝牙控制智能调光开关

内含LinkSwitch-TNZ (LNK3302D)，Nordic nRF52832 蓝牙模块，拥有90-305VAC 输入，非隔离降压型拓扑 (Buck) 电源，过零信号用于调光控制，230VAC 输入使用蓝牙的情况下漏电流<200μA，用户可选择前沿或后沿调光方式，支持 3W 至 250W 的负载‍。

RDK-866 参考设计 : 5V/500mA 输出的 Wi-Fi 供电电源

内含LinkSwitch-TNZ (LNK3307D)，可使用现成电感的非隔离电源，拥有用于继电器和无线连接电路的供电5V/500mA 输出，90 – 300VAC 的宽电压输入，3.18cm x 3.18cm x 1.52cm紧凑型解决方案，过零信号输出，经优化可闻噪声性能 <10dB，空载输入功率 <50mW，可应用在Wi-Fi 控制智能插头、三线智能墙壁开关和调光器、家庭自动化产品中的 Wi-Fi 供电电源上。

在无适配器充电方面，具有充电端口的壁式插座使得功率变换面临诸如空间有限，空气不流通，温度高达 70°C 的内部环境，以及具有 30W 输出功率 USB-C 端口的插座已成为标准配置，已经有 60W 输出能力的插座出现等的新挑战。

为解决此问题，Jason Yan推荐InnoSwitch4-CZ芯片组有源钳位 ZVS 反激方案。该方案包括InnoSwitch4-CZ ZVS 反激控制器，ClampZero  低侧收发器直接与InnoSwitch4-CZ 接口连接，以及内部集成高侧驱动电路及钳位用 MOSFET。

DER-949 参考设计 : 70W 输出电源

内含InnoSwitch4-CZ (INN4075C-H182)，拥有5V/6.5A, 9V/5A, 15V/3A, 20V/3.5A 输出，100 – 132VAC 输入，满载效率 >94%，50°C 环境温度下，元件温度 <100˚C，尺寸大小为6.55cm x 2.90cm x 1.78cm，待机功耗 <20mW，并且满足 EMI 和 2kV 雷击测试要求，可应用在墙壁插座、浪涌保护器和电源排插板上。

此外，Jason Yan还介绍了InnoSwitch3-Pro，它可在双端口输出的插座应用当中实现独特的均流架构。它有三大优点：1.单级转换——相较于传统拓扑效率增加 4%，端到端效率 92%，元件数目极少；2.极佳的散热性能，无集中发热点；3.无需第二级高频 DC-DC 变换器，降低辐射 EMI。

DER-916 参考设计 : 65W 输出具备均流功能的多口输出设计

内含 PowiGaN 氮化镓开关的 InnoSwitch3-Pro(INN3370C)，双 C 口输出，具备均流功能，拥有100 – 132VAC 输入，两个 C 输出口均可输出 65W 输出功率，无需第二级 DC-DC 变换器，>92% 的端到端满载效率，两个输出口均支持 5V/9V/15V/20V 输出，50°C 环境下元件温度低于 110˚C，尺寸大小为6cm x 4cm x 2.03cm，可应用于墙壁插座、浪涌保护器和电源排插板上。

 

总结

Power IntegraTIons, Inc.是一家专注于高压电源管理及控制领域的高性能电子元器件及电源方案的供应商，提供一系列高度集成的高压IC，可从交流电源为智能家居和智能建筑提供最高能效的动力支持。这些IC在一个单芯片上集成了功率MOSFET以及控制和保护电路，可帮助客户设计出元件数非常少的电源方案，并大幅缩短上市时间。其部分主要优势有：利用EcoSmart技术极大降低待机功耗；通过创新的FluxLink技术省去典型的光耦器，在安规隔离带之间进行反馈控制；利用频率调制技术降低EMI；提供故障保护；以及通过内置的热关断提高可靠性。

　　审核编辑：汤梓红