2024年4月26日发(作者：wifi免密码一键连接)

简单低成本的WIFI插座电源芯片推荐

WI-FI插座是最早的智能家居单品之一，第一代产品是2013年面世的，经历了几年产品

一直不温不火，但随着亚马逊Echo智能音箱的热潮，WI-FI插座的产品也逐渐升温，目前还

是以出口居多。相信随着天猫精灵音箱和京东叮咚音箱等智能音箱产品进入千家万户，WI-FI

智能插座在国内也将会讯速普及起来。

对比于从传统家电产品升级的智能家电产品而言，WI-FI智能插座的功能相对简单些，

下图是WI-FI插座的结构框框图，主要包含电源、WI-FI模组、继电器和计量电路。

WI-FI插座结构框图

1mΩ

图 1 WIFI插座结构框图

WIFI插座在传统插座的基础上增加了WI-FI模组，通过WI-FI模组接入网络，从而

使用户可以通过手机控制插座的开关，并可以在手机上显示接入插座的用电器的功率和

用电情况，同时可以了解用电器的运行状态。加入计量电路还可以增加过载和过流保护

功能，使家庭用电更加安全可靠。

电路分析

电源AC-DC:

负责整个电源系统的供电，一般提供2组电源信号，分别是5V和3.3V，5V用于继

电器和计量电路的供电，3.3V则用于WIFI模块的供电。

现在WIFI插座上面的非隔离芯片主要有PI的LNK304/LNK306,MPS的MP150和

MP174, 昂宝的OB2222和OB2225，还有芯朋的PN8015和PN8016，他们的价格也基本

上从高到低排列。

Wi-fi模组:

现在的WIFI模组一般用乐鑫的8266比较多，供电系统是3.3V，最大发射电流

约200mA。

计量电路:

一般用于测量负载电器的用电量、功能等电能参数，现在在WIFI插座上使用的计

量电路方案使用非隔离采样的方案比较多，因为非隔离采样方案是使用采样电阻(康铜

电阻)进行信号的采样，这种采样方案会比互感器采样方案的体积小不少。

继电器控制电路:

继电器的目的是连接或断开接入负载电器，一般选用5V继电器，需要的驱动电流

约30-50mA;

市面常用方案

对整个电路框架有了整体的了解后，其实就己经知道计量插座方案的电子核心部件：

电源芯片和WIFI模块。下面我们就来看看非隔离采样方案和隔离采样方案的区别。

P1

信号采样方式

:

非隔离采样电路

+

非隔离电源

Signal sampling method: Non-isolated sampling circuit

L

G

N

L

E

N

1

3

2

Plug AC Male

Relay1

继电器

+5V

R1

10KΩ

+5V

Q1

9013

GND

C2

33nf

C4

33nf

1

2

3

4

VDD

V1P

V1N

V2P

HLW8012

U1

SEL

CF1

CF

GND

8

7

6

5

SEL

VI_CF

P_CF

R7

GND

10KΩ

R9

20KΩ

R10

20KΩ

R2

1KΩ

R3

10KΩ

AGND

R5

10KΩ

1

3

2

J1

负载接口

+3.3V

VDD

GPIO

Plug AC Female

C10.1uF

A

R4

1K

电流信号采样电路

R6

0.001Ω/2W

B

GND

R11

470K

R12

470K

R13

470K

R8

1K

GND

CPU

INT2/PWM2

INT1/PWM1

NOTE:

1

、该电路采样方式非隔离采样方式

;

2

、该电路以

N

为参考电平，那么是

N

是

0V

，

L

对

N

的电压有效值是

220V;

3

、

A

、

B

、

C

三点对参考地（

N

）的最大电压

:

A

点电压

< 30.9mV

；

B

点电压

= 0V

；

C

点电压

< 495mV

；

4

、只测量电流，不测量电压，

PIN4

和

PIN3

需要短接，

不能悬空；

5

、

PIN8

引脚是输入选择

PIN

，输入高电平必须

>4.6V;

6

、电压采样信号选取

4

个

0805

封装的

470K

电阻，串联

分压得到

110mV

交流电压输入至

PIN4

进行测；

7

、

R6

采样电阻的选择请参考文档说明；

8

、如果要以

L

做参考地，只需把图中的

L

和

N

全部对调，

其它电路不用变动；

VSS

R14

470K

C

R15

1K

AGND

C5

33nF

D1

GND

C6

C7

2.2uF/10V

1nF/50V

VCC

FB

4

SOURCE

MP150

SOURCE

1

2

3

L1

1mH 320mA 8*10

电压信号采样电路

R16

4.99KΩ/1%

R17

4.99KΩ/1%

1N4007

C8

220nF/16V

+5V

3

U2

Vin

GND

1

AMS1117-3.3

Vout

2

C10

100uF/16V

C3

0.1uF

+3.3V

U3

L

R18

39Ω/1W

D2

1N4007

C9

2.2uF/400V

N

AGND

5

DRAIN

D3

US1J/600V.1A

C11

100uF/16V

R19

C12

620Ω

1uF/50V

AGNDAGNDAGND

图 2 非隔离采样方案

上图是非隔离采样方案，可以看到，非隔离采样方案的外围电路非常简单，电流采样是

以R6为主，计量芯片通过测量R6两端的电压来进行负载电流采样。R11-R14是将市电进行

电阻分压，计量芯片通过测量C点的分压电压的大小进行负载电压采样，这种方案的元器件

成本是最低的。

信号采样方式

:

隔离采样电路

Signal sampling method: Isolated sampling circuit

L

G

N

L

E

N

1

3

2

P1

Plug AC Male

Relay1

继电器

+5V

R1

10KΩ

+5V

Q1

9013

GND

C2

33nf

GND

R8

1K

GND

C3

33nf

1

2

3

4

VDD

V1P

V1N

V2P

HLW8012

U1

SEL

CF1

CF

GND

8

7

6

5

SEL

VI_CF

P_CF

R7

GND

10KΩ

R9

20KΩ

R10

20KΩ

R2

1KΩ

R3

10KΩ

GND

R6

10KΩ

1

3

2

J1

负载接口

+3.3V

VDD

GPIO

Plug AC Female

C10.1uF

T1

1

2

1

电流信号采样电路

2

A

R4

1K

R5

1Ω

B

CPU

INT2/PWM2

INT1/PWM1

Current transformer

VSS

GND

R11

20K

R12

20K

R13

20K

R14

20K

R15

20K

T2

R161KΩ

R17

50Ω

电流型电压互感器

电压信号采样电路

C4

33nF

L

GND

N

U2

1

LOUT

4

+5V

1

U3

IN

DC-DC

OUT

2

+3.3V

2

N

AC-DC

GND

3

GND

图 3 隔离采样方案

上图是隔离采样方案，通过互感器T1和互感器T2将交流信号转换成计量芯片可以测量

的信号。使用互感器的成本相对比较高，且体积也比较大。

因为插座的空间体积小，对于大多数插座而言，互感器的体积较大，且要同时放下两个

互感器非常困难，除非增大插座模具空间，但如果插座体积大，就不符合消费者的审美，所

以现在市面上基本上都选用非隔离采样方案，而不选用互感器方案。选用非隔离方案还有一

个最大的关键因素是成本相对于互感器方案而言，能低到2-4元。

建议的电源方案

非隔离AC-DC电源芯片降压电路，一般采用BUCK拓扑结构，常见于小家电控制板电源

以及工业控制电源供电。其典型电路规格包含5V/0.5A、12V/0.5A和24V/0.5A等，满足六级

能效要求。可通过EFT、雷击、浪涌等可靠性测试，可通过3C、UL、CE等认证。其特点是：

电路简单、BOM成本低（外围元件数目极少：无需变压器、电感、光耦）,电源体积小、无

噪音、发热低。

非隔离电源芯片的应用电路也非常简单，因为各家的电源IC在内部结构原理上差别不

大，所以应用电路也是基本类似的，下面就几种常用的非隔离电源AC-DC做个对表。

型号

封装

驱动电流

价格

PN8015

SOP8

200mA

低

OB2222MCP

SOP8

200mA

低

SY50281

SOT23-5

250mA

中

MP150

SOT23-5

200mA

中高

LNK304

SOP8

170mA

高

表 1 电源芯片对比表

从上表可以看出，PN8015和OB2222的性价比最高，所以建议在可以选用非隔离电源

芯片PN8015或OB2222来做为WIFI插座的电源芯片。

下图是以OB2222设计的应用电路方案

D1

R1

2MΩ/5%/1206

R3

2MΩ/5%/1206

R4

10Ω/1W

D2

1N4007/M7

5

6

7

8

U1

C

C

C

C

OB2222

R5

2KΩ/5%/1206

C5

0.1uF/50V

CS

VDD

GND

FB

4

3

2

1

R21Ω/1%/1206

4.7uF/25V

1N4007/M7

C1

1uF/25V

C2

L

L

L1

500uH/9*12

+5V

C3

2.2uF/400V

N

D3

ES1J

C4

100uF/16V

N

图 4 OB2222电源电路

下图是以SY50281设计的应用电路方案

L

L

R0

10Ω/1W

D2

1N4007/M7

R1

2MΩ/5%/1206

R2

2MΩ/5%/1206

C3

2.2uF/400V

C2

2.2uF/25V

U1

1

2

3

VSEN

VIN

GND

SY50281

ISET

4

R31Ω/1%/1206

R4

1Ω/1%/1206

LX

5

R6

2KΩ/5%/1206

R7

18KΩ/5%/1206

+5V

L1

470uH/9*12

D3

ES1J

C4

47uF/16V/C1206

C5

0.1uF/50V

R5

2KΩ/5%/1206

N

N

图 5 SY50281电源电路

下图是以PN8015设计的电源电路方案

图 6 PN8015电源方案

D1

R16

4.99KΩ/1%

R17

4.99KΩ/1%

1N4007

C8

220nF/16V

+5V

L1

1mH 320mA 8*10

U3

L

R18

39Ω/1W

D2

1N4007

C9

2.2uF/400V

N

AGND

5

4

DRAIN

SOURCE

MP150

VCC

FB

SOURCE

1

2

3

C6

C7

2.2uF/10V

1nF/50V

3

U2

Vin

AMS1117-3.3

Vout

2

C10

100uF/16V

+3.3V

D3

US1J/600V.1A

C11

100uF/16V

R19

C12

620Ω

1uF/50V

C3

0.1uF

GND

1

AGNDAGNDAGND

图 7 MP150电源电路

图4、图5、图6和图7是OB2222、SY50281、PN8015和MP150的非隔离电源方案，

从图4到图7可以看出，它们均采用的是同一种BUCK电路设计方案，使用的基本原理是一

致的，以上电源方案上述电源芯片都可以满足WIFI插座设计需求，用户可以根据电源电路

设计需求进行选择。