智能家居安全应用的@@电路保护@@@@、控制和@@传感@@@@设计注意事项@@

作者@@:Ryan Sheahen, Littelfuse

本文探讨了智能家居安全应用中保护@@和@@控制电路的@@@@188足彩外围@@app ,特别是用于保护@@有线和@@无线安全摄像头以及有线门铃摄像头的@@@@188足彩外围@@app 。

物联网@@技术@@的@@进步推动了智能家居安全系统的@@发展@@,该@@系统可为消费者提供安全性@@、便利性和@@能源效率@@。新的@@传感@@技术@@和@@无线协议@@@@(如无线局域网@@@@(Wi-Fi))已经创造了一系列器件@@,可以监控安全设备@@@@、门禁@@设备@@@@、家用电器@@、能源管理设备@@@@、电源插座@@@@、照明和@@娱乐系统@@。图@@1说明了支持智能家居的@@物联网@@技术@@的@@广度@@。

智能家居技术@@的@@优势包括对娱乐@@、家电@@、门禁@@、电源和@@能源以及安全的@@控制@@

图@@1.智能家居技术@@的@@优势包括对娱乐@@、家电@@、门禁@@、电源和@@能源以及安全的@@控制@@。

智能家居安防市场是一个充满活力的@@市场@@。住宅安全摄像头的@@单位出货量预计将从@@2018年的@@@@5400万台增长到@@2023年的@@@@1.2亿台@@。这意味着@@17%的@@大幅复合年增长率@@(CAGR)。在这个市场上有很大的@@创新和@@新产品的@@机会@@。

可靠等于安全@@

智能家居安防产品需要高度可靠才能赢得市场份额@@。随着越来越多的@@厂商进入市场并且产品差异化程度缩小@@,产品质量将成为消费者更大的@@决定因素@@。因此@@,产品需要对过载@@和@@瞬变具有高可靠性@@。以下段落将为家庭安全系统的@@设计人员提供使用@@和@@选择保护@@@@和@@控制其电路的@@@@188足彩外围@@app 的@@建议@@。用于保护@@以下产品的@@@@188足彩外围@@app 将被介绍@@:

  • 有线和@@无线安全摄像机@@@@
  • 有线门铃摄像机@@@@

有线安全摄像机@@

有线安全摄像机@@系统通常是固定安装的@@安全系统@@,用于监视住宅周围的@@区域@@。图@@2显示了有线安全摄像头以及用于保护@@和@@控制摄像头的@@推荐@@188足彩外围@@app 。这些摄像机由交流线路供电@@,容易受到交流电源线上传播的@@过载@@和@@瞬变的@@@@影响@@。此外@@,所有与外部环境的@@连接都会受到静电放电@@(ESD)的@@影响@@。
设计人员将需要保护@@其摄像机电路免受这些危险条件的@@损害@@。 图@@3显示了有线安全摄像机@@以及为确保产品可靠而推荐使用@@的@@保护@@@@和@@控制@@188足彩外围@@app 的@@框图@@@@。

有线安全摄像机@@示例以及推荐的@@保护@@@@和@@控制@@188足彩外围@@app

图@@2.有线安全摄像机@@示例以及推荐的@@保护@@@@和@@控制@@188足彩外围@@app

有线安全摄像机@@方框图@@@@,显示电路及其推荐的@@保护@@@@和@@控制@@188足彩外围@@app

图@@3.有线安全摄像机@@方框图@@@@,显示电路及其推荐的@@保护@@@@和@@控制@@188足彩外围@@app 。

电源适配器@@@@

电源适配器@@@@与交流电源线连接@@,并且需要保护@@以防止电源线电流浪涌和@@电压瞬变@@。 我们建议使用@@熔断器进行过载@@保护@@@@,使用@@金属氧化物变阻器@@(MOV)来保护@@@@瞬态电流浪涌@@,并使用@@瞬态电压抑制器@@@@(TVS)二极管@@来保护@@@@瞬态电压@@。 这三个@@188足彩外围@@app 以及为您的@@设计选择的@@参数@@,将确保电源适配器@@@@对过载@@和@@瞬变具有高可靠性@@。
选择慢速熔断器@@,以避免由于@@开关电源浪涌电流而造成熔断器损坏@@。 但是@@,为避免损坏电源适配器@@@@电路@@,请选择能够对连续过载@@@@(例如@@在几秒钟内达到@@@@200%过载@@)快速响应的@@熔断器@@。 选择熔断器时@@@@,请不要忽略其它关键参数@@。确认熔断器的@@额定电压是否超过电源可以达到@@的@@最大线路电压@@。 另外@@,请确保分断额定值高于电路可能遇到的@@最坏情况下的@@电流过载@@@@。

适当的@@分断额定值将避免由于@@交流线路产生较大的@@瞬时@@过载@@而对熔断器造成物理损坏@@。 由于@@电源空间@@有限@@,因此@@请寻找满足要求的@@小型熔断器@@。 最后@@,使用@@具有@@UL / IEC认证的@@@@保险丝来简化和@@加快产品安全合规性鉴定@@。

例如@@,对于雷电引起的@@大的@@高能量浪涌@@,请使用@@金属氧化物变阻器@@@@(MOV)来保护@@@@电源@@,该@@金属变阻器的@@位置应尽可能靠近电源的@@输入@@。 MOV可以吸收高达@@10 kA的@@浪涌电流@@,并且可以吸收超过@@500 J的@@峰值脉冲能量@@。 由于@@MOV与电源线接触@@,因此@@请使用@@@@UL / IEC认证的@@@@188足彩外围@@app 。

您要考虑的@@第三个保护@@@@188足彩外围@@app 是瞬态电压抑制器@@@@(TVS)二极管@@,用于保护@@下游电路免受电压瞬变的@@@@影响@@。TVS二极管@@对瞬变的@@@@响应速度极快@@,不到@@1ps。在抑制瞬变时@@@@,TVS二极管@@将其输出钳位在低电压@@,以保护@@敏感电路@@。TVS二极管@@有单向和@@双向两种版本@@@@,钳位电压范围很广@@,最低可达@@10V。

直流输入级@@

直流输入级@@为控制板@@@@、电机驱动@@器和@@图@@像传感@@器接口提供直流电压@@。我们建议此电路同时@@使用@@电流过载@@保护@@和@@暂态电压保护@@@@。传统熔断器或@@可复位聚合物@@正温度系数@@(PPTC)熔断器都是可选的@@@@。这两种类型的@@熔断器都有表@@面贴装版本@@可供选择@@,因此@@占用的@@@@PCB空间@@最小@@。TVS二极管@@可同样采用节省空间@@的@@表@@面贴装封装@@,可承受@@峰值脉冲功率高达@@5000 W的@@瞬变@@。

控制板@@

控制板@@包含摄像机智能电路@@。控制板@@包括@@MCU、视频@@存储器和@@有线接口电路@@,有线接口电路使用@@@@PoE协议@@在交流电源线上传输信息@@。控制板@@的@@两个电路应具有@@保护@@@@188足彩外围@@app 。这两个电路是有线接口和@@存储电路@@。

有线接口与外部环境连接@@,应具有电流过载@@和@@暂态电压保护@@@@。与直流输入级@@一样@@,选择常规熔断器或@@可复位熔断器进行电流过载@@保护@@@@。为了防止电压瞬变@@,我们推荐一种特殊的@@@@188足彩外围@@app ,TVS二极管@@阵列@@。TVS二极管@@阵列@@保护@@@@PoE I/O线路免受@@ESD和@@其它高压瞬变的@@@@影响@@。

图@@4显示了与齐纳二极管@@相结合的@@双向二极管@@阵列@@@@,可承受@@±30 kV的@@ESD冲击@@。这些二极管@@具有较低的@@@@1pF/端口@@电容@@,可将其对@@PoE协议@@传输和@@接收信号的@@影响@@降至最低@@。如图@@@@4所示的@@二极管@@阵列@@配置可采用表@@面贴装封装@@,它们占用的@@@@PCB空间@@最少@@。

设计用于多个@@I / O端口@@ESD保护@@的@@@@TVS二极管@@阵列@@

图@@4. 设计用于多个@@I / O端口@@ESD保护@@的@@@@TVS二极管@@阵列@@

电机驱动@@

电机驱动@@模块具有一个平移和@@倾斜电机电路@@,可将摄像机定位以跟踪运动@@。 对于此电路@@,我们建议使用@@一个控制@@188足彩外围@@app ,即@@光电隔离固态开关@@。 光学隔离可防止电机噪声和@@瞬变耦合回平移和@@倾斜控制电路中@@。 固态开关可提供无抖动开关@@,以实现对电机的@@平稳控制@@。 寻找具有零交叉开关的@@固态开关@@,以最大程度地减少电动机的@@启动瞬变@@。 另外@@,寻找具有限制电流功能的@@开关@@,以防止电机停转@@。

无线安全摄像机@@

为了监视内部空间@@@@,无线安全摄像机@@体积很小@@,可以轻松放置在任何地方@@。 有关无线摄像机的@@示例@@,请参见图@@@@5。 图@@6显示了无线摄像机的@@方框图@@@@以及该@@设备@@的@@推荐保护@@和@@控制@@188足彩外围@@app 。

带有推荐保护@@@@188足彩外围@@app
的@@无线安全摄像机@@示例@@

图@@5.带有推荐保护@@@@188足彩外围@@app 的@@无线安全摄像机@@示例@@

无线安全摄像机@@的@@方框图@@@@以及推荐的@@保护@@@@和@@传感@@@@188足彩外围@@app

图@@6.无线安全摄像机@@的@@方框图@@@@以及推荐的@@保护@@@@和@@传感@@@@188足彩外围@@app

适配器@@

USB适配器@@是无线安全摄像机@@的@@电源@@。 由于@@USB适配器@@连接到交流电源@@,因此@@必须保护@@其免受电流过载@@和@@电压瞬变的@@@@影响@@。 与为有线安全摄像机@@供电的@@电源适配器@@@@类似@@,USB适配器@@应具有用于过电流保护@@的@@@@熔断器@@,用于雷击的@@@@MOV和@@用于@@ESD保护@@的@@@@TVS二极管@@。

如果@@设计将使用@@@@USB Type-C协议@@,那么@@USB Type-C高密度连接器需要热感应来检测连接器引脚之间的@@短路@@。符合@@USB Type-C设计的@@热敏@@188足彩外围@@app 将避免在灰尘或@@污垢使相邻的@@连接器针脚短路时@@损坏电缆和@@连接器@@。请参阅@@USB Type-C 标准@@2。在纠正导致温度升高的@@问题后@@,传感@@188足彩外围@@app 会以低电阻复位@@。

电池组@@

如果@@电池组@@在短路状态下发生故障并过热@@,则应监控电池组@@的@@过电流情况@@。此外@@,电池管理单元和@@@@USB可以经受静电放电@@(ESD)。我们建议使用@@可复位熔断器@@,即@@PPTC表@@面贴装保险丝@@,以防止因电池组@@故障而产生的@@过电流@@。达到@@200%的@@过载@@时@@@@,PPTC熔断器将在不到@@一秒的@@时@@间内动作@@,以防止一个短路的@@电池对多个电池造成损坏@@。
电池管理装置和@@@@USB电路应具有@@ESD保护@@。我们建议使用@@钳位电压低的@@多层金属氧化物压敏电阻来保护@@@@半导体@@188足彩外围@@app 。当节省@@PCB空间@@是一个重要的@@考虑因素时@@@@,可以使用@@节省空间@@的@@@@0402表@@面贴装封装的@@多层@@MOV版本@@。

如果@@USB电路符合@@@@USB Type-C协议@@,则应使用@@和@@推荐用于@@USB适配器@@相同的@@热敏@@188足彩外围@@app 来保护@@@@USB电路中匹配的@@@@USB插座@@。有关将热敏指示器设计为@@USB Type-C电路的@@更多详细信息@@,请参阅@@我们的@@设计和@@安装指南@@3。

控制板@@

控制板@@包含用于控制摄像机并保存视频@@数据的@@数字电子@@设备@@@@。 控制板@@需要针对瞬态和@@静电放电@@(ESD)的@@保护@@@@。 对于此电路@@,我们建议使用@@一个可承受@@@@±30 kV的@@齐纳@@TVS二极管@@。 该@@TVS二极管@@的@@泄漏电流低于@@0.5 µA,只从电路中汲取最少的@@功率@@。 该@@二极管@@还占用少量@@PCB空间@@,可以安装在@@0201表@@面贴装封装中@@。

无线接口@@

无线接口@@与外部无线设备@@@@(例如@@计算机@@,智能手机和@@移动平板电脑@@)进行通信@@。 由于@@该@@电路暴露在内部环境中@@,因此@@该@@电路容易受到@@ESD的@@影响@@。 在这种情况下@@,请考虑使用@@聚合物@@@@ESD抑制器@@。 聚合物@@ESD抑制器@@可保护@@电路免受高达@@+/- 15 kV的@@ESD冲击@@(通过空气@@)和@@±8kV的@@人体接触@@。 此外@@,其低于@@0.2 pF的@@低电容不会降低信号传输或@@接收的@@性能@@。
门铃摄像机@@

有线门铃摄像机@@@@已经成为一款非常受欢迎的@@产品@@,可以远程查看访客@@。图@@7显示了门铃摄像机@@示例@@,图@@8显示了带有推荐保护@@@@和@@控制@@@@188足彩外围@@app 的@@方框图@@@@。

有线门铃摄像机@@@@示例以及推荐的@@保护@@@@和@@控制解决方案@@

图@@7.有线门铃摄像机@@@@示例以及推荐的@@保护@@@@和@@控制解决方案@@

带有推荐保护@@@@和@@控制@@188足彩外围@@app
的@@有线门铃摄像机@@@@方框图@@@@

图@@8. 带有推荐保护@@@@和@@控制@@188足彩外围@@app 的@@有线门铃摄像机@@@@方框图@@@@

电源装置@@

电源装置@@与来自交流电源线的@@降压交流电压连接@@,可承受@@电流过载@@和@@电压瞬变@@,如雷电引起的@@瞬变@@@@。与其它电源电路一样@@,熔断器可以防止电流过载@@@@。为了防止交流线路上的@@电压瞬变@@,请选择能吸收功率高达@@4kW瞬变的@@@@TVS二极管@@。考虑使用@@光学隔离固态继电器来控制其它电路的@@电源@@,并防止电源线上的@@噪声和@@瞬态传播到下游电路@@。

电池组@@

电池组@@为控制板@@和@@用户界面@@提供备@@用电源@@。电池组@@及其子单元@@、电池管理单元和@@@@USB电路需要使用@@为无线摄像机中的@@相同电路推荐的@@类似@@188足彩外围@@app 进行过电流和@@瞬态保护@@@@。增加一个@@TVS二极管@@将确保抑制电压瞬变和@@@@ESD冲击@@。与无线摄像机中的@@电池组@@一样@@,如果@@USB Type-C协议@@是设计要求@@,我们建议对@@USB电路进行热感应@@。

用户界面@@

用户界面@@会受到人为接触的@@静电放电的@@影响@@@@。 使用@@TVS二极管@@来保护@@@@用户界面@@免受@@ESD的@@影响@@。 如果@@门铃摄像机@@将在欧洲销售@@,则需要在激活门铃和@@摄像机之间进行切换@@,以符合@@欧洲隐私法规@@。请考虑使用@@固态继电器来消除机械继电器触点弹跳和@@电磁干扰@@(EMI)的@@产生@@。

控制板@@和@@无线接口@@@@

门铃摄像机@@的@@控制板@@和@@无线接口@@@@电路的@@功能与无线摄像机相同@@。为无线摄像机中的@@这些电路推荐的@@保护@@@@@@188足彩外围@@app 将适用于门铃摄像机@@中的@@相同电路@@。

新冠肺炎大流行正在影响安全摄像机的@@设计@@

一些安全摄像机制造商正在适应新冠肺炎大流行带来的@@@@“新常态@@”。他们正在将红外热感测技术@@添加到摄像机中@@,这样就可以对到家里或@@企业的@@访客的@@温度进行离散监控@@。温度测量可能成为未来智能家居安防系统的@@标准@@功能@@。随着安全摄像头越来越复杂@@,包括这方面的@@健康安全@@,结合适当的@@电路保护@@有助于开发更可靠和@@强大的@@设备@@@@。

安全摄像头增加了热扫描功能来监控体温以防止新冠肺炎@@ 

图@@9.安全摄像头增加了热扫描功能来监控体温以防止新冠肺炎@@ 

家用安全摄像机的@@适用标准@@@@

表@@1所示的@@两个安全标准@@定义了对音频@@/视频@@通信技术@@设备@@和@@电池@@(例如@@锂电池@@)的@@要求@@。IEC 62368-1涉及了监控设备@@的@@安全要求@@;第二个标准@@@@IEC 62311-2规定了确保锂电池和@@电池安全的@@要求@@@@。锂电池的@@不当组装和@@操作可能会导致火灾@@;因此@@,对这些类型的@@电池进行监控至关重要@@。不遵守这些标准@@将导致重新设计工作和@@再次向标准@@机构提交认证@@。项目成本将会增加@@,产品的@@推出可能会推迟@@。

表@@1.具有监控摄像机的@@产品的@@安全标准@@@@

具有监控摄像机的@@产品的@@安全标准@@@@

保护@@的@@@@价值@@

通过将保护@@和@@感测@@188足彩外围@@app 作为设计目标@@,并在项目早期将标准@@合规性纳入其中@@,您可以经济高效地开发出强大而可靠的@@智能家居安全系统@@。当然@@,您的@@设计总是在性能和@@总拥有成本之间进行权衡@@。虽然有些技术@@的@@成本可能比其它技术@@高@@,但其它因素可能表@@明@@,最低的@@总拥有成本需要成本更高的@@@@188足彩外围@@app 技术@@。选择保护@@@@,控制和@@传感@@@@188足彩外围@@app 时@@,请充分利用@@188足彩外围@@app 制造商的@@工程专业知识@@。使用@@值得信赖的@@供应商可以节省您的@@时@@间和@@资源@@。

可靠性和@@效率提高@@了您的@@智能家居安全系统的@@声誉@@。 高质量的@@声誉可以导致市场份额的@@增长和@@收入的@@增长@@。 从而提高@@了盈利能力@@。

有关电路保护@@@@、传感@@器件和@@@@188足彩外围@@app 选择标准@@的@@更多信息@@,请参阅@@Littelfuse提供的@@@@《电路保护@@选择指南@@》和@@《传感@@产品选择指南@@》。