技术文章—如何攻克可视门铃中的设计障碍(5)

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设计任何使用家庭现有门铃电源的产品的主要考虑因素是：交流电源中没有针对这些产品的标准输出电压，其最初是为使用8 V至24 VAC之间的电压为电铃供电而设计的。为最大程度地降低以这种方式供电的产品的性能下降，有必要仔细注意一些参数，例如输出电压精度、电压纹波、满负载下的系统效率和散热。对于特别敏感的组件尤其如此，例如经常在可视门铃中使用的互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器。这些组件对噪声源特别敏感，例如电源波动、电磁干扰和温度变化。

为实现最佳性能，可视门铃需要一个电源。该电源可接受各种低压交流电，并为其各个子系统（传感器、I/O、音频、内存、UI等）产生干净、稳压良好的直流电，也可以放入产品紧凑型外壳中。如图3所示，这通常涉及多个降压转换器，最好是采用可在重负载下提供高效率的同步架构的转换器。在这种需要宽电压范围或大量分立电源的设计中，可使用单个降压稳压器为多个线性稳压器供电（理想的低压差）。

图3可视门铃的示例电源架构 （来源：德州仪器）

对于电池供电的应用，满载和轻载下的系统效率都是必需的；对于在密闭封装、通风很少或没有通风的情况下运行的线路供电产品，也是如此。对于可视门铃，必须仔细实现诸如用户界面、无线通信监视和运动检测之类的功能，以最大程度地提高电源效率。必须同样注意待机电流，例如电源的静态电流和关断电流，因为它们会严重影响电池寿命。低静态电流可极大延长电池的使用寿命，因为可视门铃大部分时间都处于睡眠/休眠模式。此外，同步转换器具有从其脉宽调制模式到省电模式的无缝过渡的能力，使其在满载和轻载时均保持相对高效。

可视门铃是具有严格尺寸限制（有时甚至是功率限制）的几种IoT产品之一，且必须在处理器愈加复杂的高功耗算法与有限的功率资源之间取得平衡。这些限制导致了一些独特的设计挑战，当前技术进步使得克服这些挑战成为可能。随着人工智能以语音、声音和面部识别的形式成为住宅安全系统的必备功能，这些挑战自然将变得越来越复杂。