스마트 홈 보안 애플리케이션을 위한 회로 보호, 제어 및 감지 설계 고려 사항

IoT 기술의 발전으로 소비자에게 보안, 편의성, 에너지 효율성을 제공하는 스마트 홈 보안 시스템의 개발이 가능해졌습니다. 무선 LAN(Wi-Fi)과 같은 새로운 감지 기술과 무선 프로토콜은 보안 장비, 출입 통제 장비, 가전제품, 에너지 관리 장비, 전원 콘센트, 조명 및 엔터테인먼트 시스템을 모니터링하고 제어할 수 있는 광범위한 장치를 만들어냈습니다. 그림 1은 스마트 홈을 가능하게 하는 IoT 기술의 폭을 보여줍니다.

스마트홈 보안 시장은 역동적인 시장이다. 주거용 보안 카메라의 출하량은 2018년 5,400만 개에서 2023년 1억 2,000만 개로 증가할 것으로 예상됩니다. 이는 연평균 복합 성장률(CAGR) 17%를 의미합니다. 이 시장에는 혁신과 신제품을 위한 중요한 기회가 있습니다.

스마트 홈 보안 제품은 시장 점유율을 확보하려면 신뢰성이 높아야 합니다. 더 많은 공급업체가 시장에 진입하고 제품 차별화가 좁아짐에 따라 제품 품질이 소비자에게 더 큰 결정 요인이 될 것입니다. 따라서 제품은 과부하 및 과도 전류에 대해 견고해야 합니다. 다음 단락에서는 홈 보안 시스템 설계자에게 회로를 보호하고 제어하는 ​​구성 요소를 사용하고 선택하기 위한 권장 사항을 제공합니다. 다음 제품을 보호하기 위한 구성 요소가 제공됩니다.

유선 보안 카메라 시스템은 일반적으로 거주지 주변 지역을 모니터링하기 위한 고정형 보안 시스템입니다. 그림 2는 유선 보안 카메라와 카메라 보호 및 제어를 위한 권장 구성 요소를 보여줍니다. 이 카메라는 AC 라인으로 전원이 공급되며 AC 전원 라인에 전파되는 과부하 및 과도 전류의 영향을 받을 수 있습니다. 또한 외부 환경과의 모든 연결에는 정전기 방전(ESD)이 발생합니다.

설계자는 이러한 위험한 조건으로 인해 카메라 회로가 손상되지 않도록 보호해야 합니다. 그림 3은 유선 보안 카메라의 블록 다이어그램과 견고한 제품을 보장하기 위해 권장되는 보호 및 제어 구성 요소를 보여줍니다.

전원 어댑터는 AC 전력선과 연결되며 전력선 전류 서지 및 과도 전압으로부터 보호해야 합니다. 과부하 보호를 위한 퓨즈, 과도 전류 서지 보호를 위한 MOV(금속 산화물 배리스터), 과도 전압 보호를 위한 TVS(과도 전압 억제기) 다이오드를 제안합니다. 특정 설계에 맞게 선택된 매개변수를 포함하는 이 세 가지 구성 요소는 전원 어댑터가 과부하 및 과도 전류에 대해 견고함을 보장합니다.

스위칭 공급 돌입 전류로 인한 성가신 퓨즈 개방을 방지하려면 슬로우 블로우 퓨즈를 선택하십시오. 그러나 전원 어댑터 회로의 손상을 방지하려면 몇 초 내에 200% 과부하에 도달하는 등 지속적인 과부하에 신속하게 반응하는 퓨즈를 선택하십시오. 퓨즈를 선택할 때 다른 주요 매개변수를 간과하지 마십시오. 퓨즈의 정격 전압이 전원 공급 장치에 표시되는 최대 라인 전압을 초과하는지 확인하십시오. 또한 차단 정격이 회로에 발생할 것으로 예상되는 최악의 전류 과부하보다 높은지 확인하십시오.

적절한 차단 정격은 AC 라인의 큰 일시적인 과부하로 인한 퓨즈의 물리적 손상을 방지합니다. 전원 공급 장치의 공간은 매우 중요하므로 요구 사항을 충족하는 소형 퓨즈를 찾으십시오. 마지막으로, UL/IEC 인증을 받은 퓨즈를 사용하여 제품 안전 규정 준수 인증을 단순화하고 가속화하세요.

예를 들어 번개로 인해 발생하는 대규모 고에너지 서지의 경우 공급 장치 입력에 최대한 가깝게 위치한 MOV(금속 산화물 배리스터)를 사용하여 공급 장치를 보호하십시오. MOV는 최대 10kA의 서지 전류를 흡수할 수 있으며 500J 이상의 피크 펄스 에너지를 흡수할 수 있습니다. MOV는 전력선과 접촉되어 있으므로 UL/IEC 인증을 받은 부품을 사용하십시오.

고려해야 할 세 번째 보호 요소는 과도 전압으로부터 다운스트림 회로를 보호하는 TVS(과도 전압 억제기) 다이오드입니다. TVS 다이오드는 1ps 미만으로 매우 빠르게 과도 상태에 반응합니다. 과도 현상을 억제할 때 TVS 다이오드는 민감한 회로를 보호하기 위해 출력을 낮은 전압으로 고정합니다. TVS 다이오드는 단방향 또는 양방향 버전으로 제공되며 10V만큼 낮은 클램핑 전압 범위를 갖습니다.