Este documento es un informe de ingeniería que describe un interruptor de pared inteligente Bluetooth Low Energy (BLE) de 2 hilos (sin neutro) que utiliza el LinkSwitch-TN2 LNK3202D. Esta placa de demostración pretende ser una plataforma de evaluación de uso general para LinkSwitch-TN2.
Bloque LinkSwitch-TN2
- etapa de entrada – La entrada es rectificada en media onda por el diodo D1. La resistencia R1 reduce la corriente de entrada máxima, reduciendo efectivamente la corriente RMS de entrada. Se eligió un valor de 30 kΩ para proporcionar la máxima reducción de corriente capaz de entregar la potencia de carga requerida. Durante el arranque en frío, puede haber una gran corriente de entrada. El diodo Zener VR4 puede pasar por alto la resistencia de entrada R1 en el arranque para que el circuito funcione correctamente. La clasificación de voltaje de Zener se elige para que sea más alta que la caída de voltaje en R1 con carga nominal. El condensador C2 proporciona almacenamiento de energía y filtrado EMI. El fusible RV1 proporciona protección contra sobretensiones.
- Comportamiento de la línea LinkSwitch-TN2 – El controlador IC U1 está configurado como un regulador de interruptor flyback no aislado. Se eligieron los convertidores flyback en lugar de los convertidores reductores debido al mejor rendimiento del factor de potencia del primero, que reduce inherentemente la corriente RMS de entrada. El riel flyback principal está formado por el controlador U1, el transformador T1, el diodo D2 y el capacitor C6. El condensador C18 ayuda a reducir la ondulación de salida en la salida de 3,8 V. Durante el funcionamiento normal, el IC se alimenta desde el pin DRENAJE (D), cargando el capacitor C4 en el pin BYPASS (BP). Un capacitor pin BP con un valor de 100 nF programa el límite de corriente para aumentar el modo para entregar mayor potencia aunque el transformador T1 sea muy pequeño.
- suministro de sesgo – Los transformadores T1, D3 y C13 proporcionan un suministro auxiliar de 12 V para polarizar externamente BP a través de R3. El valor de R3 se ajusta para proporcionar la corriente de entrada sin carga más baja configurando la corriente BP entre 80 µA y 100 µA. El suministro de polarización también carga el condensador C9 a D13 y proporciona energía a la bobina del relé.
- comentario – El voltaje de salida es muestreado por el pin FEEDBACK (FB) a través de las resistencias de retroalimentación R4 y R5. El condensador C5 proporciona filtrado de ruido.
bloque regulador de caída baja
El regulador de 3,3 V consta de C12, U3 y C11. Cuando el relé está apagado, la entrada al LDO proviene de LinkSwitch-TN2 a través de D11. Cuando el relé está encendido, la energía proviene del regulador Q2 a través de D9 y R11.
bloque de circuito de relé
Se utilizó un relé de enclavamiento RL1 (ADW1203HT) de 12 V y 2 bobinas de Panasonic. A diferencia de los relés tradicionales, el tipo de enclavamiento recuerda su último estado cuando se pierde la energía, al igual que un interruptor de pared normal.
Otra ventaja de usar relés de enganche es el bajo consumo de energía. La bobina solo debe activarse durante unos 10 ms y puede desactivarse tan pronto como se enganche el relé.
Los transistores Q5, R21, R22 apagan el relé y Q4, R15, R33 encienden el relé. Los diodos D8 y D12 protegen contra patadas inductivas. El diodo Zener VR3 evita daños en la bobina si el voltaje excede la clasificación máxima. Cuando el relé está apagado, la bobina se energiza desde LinkSwitch-TN2 a través de D13. Cuando el relé está encendido, se alimenta desde el regulador Q2 a través de D14.
bloque de circuito regulador
Cuando el relé está apagado, el LinkSwitch-TN2 proporciona salidas de 3,3 V y 12 V para alimentar el módulo Bluetooth y el relé, respectivamente. Sin embargo, tan pronto como el relé se enciende, el LinkSwitch-TN2 se apaga porque la entrada al dispositivo proviene del voltaje de contacto del relé de 0 V. Se requiere un circuito regulador auxiliar para proporcionar energía cuando el relé está encendido. .
Hay varias formas de implementar el circuito regulador. La consideración más importante es el rendimiento térmico. Q2 está en serie con la línea y debe manejar corrientes de carga de hasta 5 A. El bloque de circuito del amplificador operacional U2 permite un bajo consumo de energía al controlar la conmutación de Q2 para encender completamente el MOSFET cuando se cruza el umbral. Supera el valor fijado por VR1 + 3,3 V. El período de ENCENDIDO se establece en aproximadamente 10 ms ajustando la red RC R10 y C10, ajustando C8 y usando la histéresis en la entrada que consta de Q7, R14, R41, R42 y R43. Se agrega el diodo D18 para evitar que la corriente de carga pase a través del diodo del cuerpo Q2 cuando el MOSFET está apagado. El diodo debe estar clasificado para manejar la corriente de carga. R8 es la resistencia de puerta en serie.