【導讀】近年來，因插頭功率過載而引發火災的情況不在少數。據不完全統計
，中國近10年發生的火災中，約30%是shi由you劣lie質zhi插cha頭tou引yin起qi的de。此ci外wai因yin插cha頭tou外wai露lu而er導dao致zhi孩hai童tong觸chu電dian，引yin發fa生sheng命ming危wei險xian的de事shi故gu也ye頻pin頻pin發fa生sheng。如ru何he提ti高gao使shi用yong插cha頭tou的de安an全quan性xing呢ne？這zhe不bu得de不bu引yin起qi大da家jia的de思si考kao。

隨著科技的飛速發展，電子產品智能化在逐步走進我們的生活，其中就包含著智能插頭。這些智能產品可以使我們的生活和工作更安全
、更舒適、更便捷。同時，也讓我們更好的享受生活。那麼
，智能插頭到底如何“智能”
？

其(qi)實(shi)，智(zhi)能(neng)插(cha)頭(tou)就(jiu)是(shi)將(jiang)原(yuan)有(you)的(de)普(pu)通(tong)插(cha)頭(tou)接(jie)入(ru)到(dao)物(wu)聯(lian)網(wang)平(ping)台(tai)之(zhi)中(zhong)

，在(zai)保(bao)證(zheng)原(yuan)有(you)的(de)功(gong)能(neng)正(zheng)常(chang)前(qian)提(ti)之(zhi)下(xia)，使(shi)其(qi)帶(dai)有(you)聯(lian)網(wang)的(de)屬(shu)性(xing)
，方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)遠(yuan)程(cheng)控(kong)製(zhi)智(zhi)能(neng)插(cha)頭(tou)
，從(cong)而(er)控(kong)製(zhi)接(jie)在(zai)智(zhi)能(neng)插(cha)頭(tou)上(shang)的(de)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)，降(jiang)低(di)引(yin)發(fa)危(wei)險(xian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)並(bing)提(ti)高(gao)人(ren)們(men)的(de)生(sheng)活(huo)質(zhi)量(liang)。

智能插頭的內部構造大致由電源轉換、MCU控製、繼電器、無線通信、外圍保護電路等部分組成，其中無線通信，MCU控kong製zhi的de方fang案an已yi經jing較jiao為wei成cheng熟shu，方fang案an廠chang家jia基ji本ben上shang都dou會hui提ti供gong一yi套tao完wan整zheng的de方fang案an供gong其qi開kai發fa。但dan是shi在zai電dian源yuan供gong電dian，繼ji電dian器qi控kong製zhi和he外wai圍wei電dian路lu保bao護hu等deng電dian路lu都dou是shi需xu要yao硬ying件jian工gong程cheng師shi們men根gen據ju自zi己ji公gong司si和he實shi際ji應ying用yong場chang景jing來lai自zi行xing進jin行xing設she計ji和he開kai發fa的de。

為此
，東芝為了幫助客戶可以快速地完成產品設計與研發，將產品快速推出

，在電源供電、繼電器控製以及外圍保護電路方麵提供了完整的電路方案參考。

圖1 智能插頭的結構組成

在電源方麵，東芝針對智能插頭的應用環境的不同和內部元件所需要的工作電壓不同而推出了小型貼片式LDO穩壓器，該LDO穩(wen)壓(ya)器(qi)具(ju)有(you)九(jiu)個(ge)係(xi)列(lie)
，包(bao)含(han)四(si)種(zhong)特(te)性(xing)，可(ke)以(yi)輸(shu)出(chu)多(duo)種(zhong)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)
，不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)勝(sheng)任(ren)智(zhi)能(neng)插(cha)頭(tou)之(zhi)中(zhong)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)需(xu)求(qiu)
，還(hai)可(ke)以(yi)將(jiang)快(kuai)速(su)推(tui)進(jin)產(chan)品(pin)小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)進(jin)程(cheng)。

圖2 LDO穩壓器係列

在zai繼ji電dian器qi控kong製zhi方fang麵mian依yi據ju控kong製zhi電dian流liu的de大da小xiao不bu同tong
，東dong芝zhi提ti出chu了le四si種zhong解jie決jue方fang案an，分fen別bie為wei機ji械xie式shi繼ji電dian器qi的de交jiao流liu開kai關guan電dian路lu
，光guang繼ji電dian器qi的de交jiao流liu開kai關guan電dian路lu（小於0.3A），光伏輸出光耦和MOSFET的交流開關電路（約0.3A至1A）與雙向可控矽和雙向可控矽輸出光電耦合器的交流開關電路（1A或以上）。常用的為機械式繼電器交流開關電路。

大(da)家(jia)都(dou)知(zhi)道(dao)，繼(ji)電(dian)器(qi)控(kong)製(zhi)的(de)話(hua)是(shi)需(xu)要(yao)電(dian)流(liu)驅(qu)動(dong)的(de)，因(yin)為(wei)普(pu)通(tong)控(kong)製(zhi)器(qi)輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)流(liu)一(yi)般(ban)是(shi)不(bu)能(neng)直(zhi)接(jie)驅(qu)動(dong)繼(ji)電(dian)器(qi)
，同(tong)時(shi)，繼(ji)電(dian)器(qi)內(nei)部(bu)構(gou)造(zao)一(yi)般(ban)都(dou)是(shi)由(you)線(xian)圈(quan)

，銜(xian)鐵(tie)與(yu)金(jin)屬(shu)觸(chu)點(dian)等(deng)構(gou)成(cheng)
，在(zai)驅(qu)動(dong)其(qi)工(gong)作(zuo)時(shi)會(hui)出(chu)現(xian)自(zi)感(gan)應(ying)電(dian)動(dong)勢(shi)
，如(ru)果(guo)不(bu)用(yong)續(xu)流(liu)二(er)極(ji)管(guan)加(jia)以(yi)保(bao)護(hu)，很(hen)容(rong)易(yi)損(sun)壞(huai)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)
，造(zao)成(cheng)不(bu)可(ke)挽(wan)回(hui)的(de)損(sun)失(shi)。東(dong)芝(zhi)在(zai)此(ci)方(fang)案(an)的(de)驅(qu)動(dong)繼(ji)電(dian)器(qi)與(yu)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)方(fang)麵(mian)可(ke)謂(wei)是(shi)做(zuo)足(zu)了(le)功(gong)課(ke)。在(zai)驅(qu)動(dong)方(fang)麵(mian)推(tui)薦(jian)采(cai)用(yong)小(xiao)信(xin)號(hao)N溝道MOSEFT實現繼電器的驅動。這裏東芝推薦使用SSM3K36FS或SSM3K56FS。該MOSEFT封裝都采用SOT-416封裝
，Vdss最大支持20V，導通電流分別為0.5A與0.8A。功率耗散均為0.15W，在4.5V時，RDS(ON)最大值分別為0.66Ω和0.235Ω。在電路保護方麵，東芝推薦使用CRS係列肖特基二極管CRS03與CRS13
，兩種二極管均采用較小的S-FLAT™，有助於縮小PCB占板麵積。CRS03的反向峰值電壓最大為30V

，適合應用在30V以下的電路之中，CRS13的反向峰值電壓最大為60V


，適合應用在60V以下的電路之中。二者最大正向平均電流均可以達到1A
，可以很好的解決繼電器的自感應電動勢損壞電路的問題。

圖3 機械式繼電器交流開關電路

在小電流交流開關電路方麵，東芝也有方案供其參考。在控製交流小於0.3A的用電設備時，可以采用東芝自研的光繼電器TLP3549，其采用DIP8封裝，具有良好的散熱條件，同時具有最大0.6A的導通電流，控製電流最大為25mA，隔離電壓為2500V，可以較好的保護後級電路不受強電損壞。

圖4 光繼電器交流開關電路

在控製0.3A-1A的交流用電器時
，可以參考東芝推出的光耦與MOS組合實現的交流控製電路。這裏東芝推薦采用TLP係列光耦TLP3906與TLP3910。TLP3906采用SO6封裝，TLP3910采用SO6L封裝，均可以減少PCB尺寸，同時
，其控製電流最大均為30mA
，功耗卻低至12μA。在隔離方麵，TLP3906的隔離電壓最大可以達到3750V，爬電距離最小可以達到5mm，而TLP3910的隔離電壓最大可以達到5000V，爬電距離最小達到8mm。

圖5 光伏輸出光耦和MOSFET的交流開關電路

在1A以上電流的控製時，可以采用東芝雙向可控矽輸出光耦實現的交流開關電路控製。雙向可控矽輸出光耦可采用TLP265J、TLP266J
、TLP267J和TLP268J，這四種可控矽輸出光耦均采用4pin的SO6封裝，在降低PCB大小的同時，還支持引腳兼容。其VDRM均為600V，TLP265J與TLP266J的最大IFT為10mA，TLP267J和TLP268J的最大IFT為10mA
，IT(RMS)均為70mA，同時隔離電壓均為3750V。

圖6 雙向可控矽輸出光耦的交流開關電路

在(zai)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)方(fang)麵(mian)，由(you)於(yu)智(zhi)能(neng)插(cha)頭(tou)需(xu)要(yao)被(bei)人(ren)們(men)所(suo)接(jie)觸(chu)

，難(nan)免(mian)會(hui)遇(yu)到(dao)靜(jing)電(dian)方(fang)麵(mian)的(de)影(ying)響(xiang)

，東(dong)芝(zhi)在(zai)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)這(zhe)方(fang)麵(mian)考(kao)慮(lv)的(de)十(shi)分(fen)周(zhou)到(dao)，並(bing)為(wei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)了(le)多(duo)種(zhong)參(can)數(shu)的(de)TVS二極管來實現不同電路的保護方案供其參考。

這裏東芝主要推薦采用DF2B係列TVS二極管
，具體型號為：DF2B7ASL、DF2B5M4SL、DF2B6M4SL與DF2B6M4BSL。該係列二極管具有SOD-962小型封裝，具有四種ESD電壓防護等級，以及3.6V與5.5V兩種反向工作峰值電壓。最小結電容僅為0.2pF
，可以減少對保護電路的信號傳輸影響。

圖7 外圍保護電路

東(dong)芝(zhi)半(ban)導(dao)體(ti)在(zai)電(dian)路(lu)方(fang)案(an)的(de)研(yan)究(jiu)與(yu)半(ban)導(dao)體(ti)產(chan)品(pin)的(de)研(yan)發(fa)都(dou)具(ju)有(you)十(shi)分(fen)豐(feng)富(fu)的(de)市(shi)場(chang)經(jing)驗(yan)。推(tui)出(chu)的(de)方(fang)案(an)都(dou)極(ji)具(ju)參(can)考(kao)價(jia)值(zhi)並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)幫(bang)助(zhu)客(ke)戶(hu)進(jin)行(xing)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)，為(wei)客(ke)戶(hu)排(pai)憂(you)解(jie)難(nan)並(bing)助(zhu)力(li)客(ke)戶(hu)快(kuai)速(su)的(de)將(jiang)產(chan)品(pin)推(tui)出(chu)，占(zhan)領(ling)市(shi)場(chang)先(xian)機(ji)。

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