【成功案例】高可靠性线性稳压器+WIFI模块实现低功耗智能安全插座的远程控制
现如今，越来越多的家庭产品都开始向着智能和节能的观念发展，如智能台灯，智能时钟，扫地机器人和智能插座等。它们的出现已经很大程度的改变大家对家庭电器设备的认识，同时这些产品也逐渐改变人们的生活习惯。
下面和大家分享智能插座的方案：
这是笔者之前做过的产品，为了实现控制家庭电器的用电。伴随着时代的发展，人们对设备的智能化需求也越来越高。传统的插座迎来了新的变化，它可以上网告诉你家电在通电。将无线技术融合到传统插座上，带来强大的功能。
（一）硬件框架介绍
下图是硬件框架图（图1）
根据这个图笔者简单介绍一下产品的设计思路：首先需要搭建一个稳定的供电系统。智能开关这个产品是在市电的场景，所以直接从市电中取电。根据用电端的继电器（工作电压5v）和WIFI模块（工作电压3.3v）的工作电压，选择变压器后端的输出电压为5v。再将5v转换为3.3v，给wifi模块供电。通过app给wifi模块发送命令，wifi模块控制继电器开启和关断，间接控制家电的供电。
（1） 220V如何交流转5V直流
笔者选用的继电器工作电压是5V，为了简化设计，直接用小型变压器将220V交流转5V直流。输出的5V电压后端需要加大容量的电解电容和钳位二极管，这样可以保证稳定的5V输出且对后端起到保护作用。
（2） 5V如何转3.3V
市面上的LDO的种类很多，可以选择的空间很多。但是从设计稳定性，产品库存和供货稳定性等因素考虑的话，最好选择一款使用面比较广的ldo。研发可以不需要频繁试验新物料，避免不可预知的风险，加快设计。笔者选用是圣邦微的线性稳压器SGM2205-ADJXTDB8G/TR。圣邦微的SGM2205-ADJXTDB8G/TR是一个高可靠性的ldo，纹波抑制比非常好（根据不同的输入输出电压需要微调电容值）。它能给WIFI设备提供干净的电源（它最大800ma的输出电流），可以很好的应付WIFI连接时出现的大电流。它的输出电压可以根据fb电阻来配置，给设计带来方便。并且它输入输出电压范围很广（输入 2.5v-18v 输出1.8v - 15v ），对于ldo的应用场景来说，满足大部分的需求。
下图是SGM2205的原理图（图2）
（二） 智能控制设计介绍
智能安全插座，是一种全新理念的安全插座。它可以实现远程控制，节能和定时功能。
这些功能都是基于WIFI模块WF121实现的。WIFI模块控制继电器实现插座的开启和关断，配合外部的家电设备实现很多使用的功能，从而可以将家里打造成智能家居。
在选型确定之前，笔者测试了一些wifi模块的demo。测试demo中，绝大部分只能作为wifi设备，性能上基本都差不多。但是WF121内部集成一个mcu，可以作为简单系统的控制器，非常适合做简单的智能家居设备。笔者选用WF121-A-V2模块实现WIFI和控制功能。下面就介绍一下这个模块：
（1）WF121的性能参数
1 SILICON LABS的WF121是一个性价比很高的WIFI模块，内部集成好WIFI射频和ARM M3的低功耗MCU（拥有I2C SPI USB 接口）。
2 WF121 WIFI模块内部集成MCU芯片，节省硬件成本和减小pcb面积。
3 300-500米的传输距离，满足一般消费使用。
4 WF121 WIFI模块具有稳定的WIFI的协议栈，确保数据在传输中的稳定性。
5 模块内部自带网络接口，不需要气压的外设连接到云端。
6 模块通过CE,FCC,IC,韩国和日本认证，节约产品的认证成本和时间
（2）智能控制设计
下图是WF121WIFI模块的原理图（图3）
见图3，这个是WIFI模块WF121的原理图，外围器件不多，但可以保证正常的wifi工作。设计时，使用内部晶振，可以定时和计数功能。引脚JDQ1_EN和JDQ2_EN是控制外设继电器的开启和关断的，外设连接图见图4。图4 是用三极管和mos管搭建的一个稳定的开关电路，当JDQ1_EN拉高时，q900mos管开启，T34输出5v，继电器开启。
下图是继电器的控制原理图（图4）
（3）layout设计
1 WIFI模块WF121设计注意点：（见图5）手册中已给出了摆放示例，设计时根据示例摆放基本就没有问题。制板时注意阻抗匹配。
下图是WIFI模块WF121摆放示例（图5）
2 强电和弱电做好合理排布，注意摆放距离，保证强电不能干扰弱电。
3 继电器属于强电和弱电之间的中间件，两边走线尽量粗，确保供电和控制信号稳定。
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