原创 一个可远程遥控的Wi-Fi智能插头量产方案

WiFi智能插头堪称家用电器控制器，用户通过智能手机和APP，就可以在全球任何地方远程控制家中的电器，例如，打开或者关闭指定的电器，实时查看电器工作状态等。

WiFi智能插头没有复杂的安装流程，即插即用。插头支持Android/ios主流操作系统，下载应用程序，就可以实现本地、远程自由控制。由于智能插头能让电器完全断电，对于电视机、电热水器等待机功率较大的电器，用智能插头控制后就能随用随开，可省下不少电费，将成为家用电器、智能电网和建筑自动化等领域的智能化基点，如本文介绍的“MSP430 + CC3200”可远程断电Wi-Fi插头方案。

方案特点

本方案采用MSP430i2040 MCU监视单个负载的能耗，并控制高压侧，再将数据传递到CC3200，用Wi-Fi将数据发送给LXN网络中的另一个设备，以及云服务器。

图1.新一代家用电器控制器：WiFi智能插头

系统由一个采用UCC28910D的简约高效型初级稳压自激PSU供电，固态继电器根据能耗情况控制系统负载。插头设计很容易与设备串联，并实时测量其能耗。插头的高压PCB固定在简易封套内，将用户与有潜在暴露可能的高压绝缘，实现较高的安全级别。主要特点包括：-可通过手机、平板或电脑的标准浏览器，连接IEEE-802.11b/g/n网络-单相能源测量，可计算RMS电流、RMS电压、功率银子和频率。-固态继电器提供遥控连接和断电功能。-低功率元件和高效电源，具有低系统功耗。-目标应用包括智能插头、电表、家电和家用监控。

电路及PCB布线

本系统的物理连接有AC电压输入、AC负载输出。在高压线路上，连接有驰返电源、负载控制继电器、计量传感器。

带有ΣΔADC的模拟前端MSP430i204x，由于引脚的输入电压不能超过±928mV，其输入的电压和电流必须缩小。Wi-Fi天线的发射和接收线路使用了一个10pF滤波电容（C33）和滤波器，并采用6.2pF电容器和5.6nH电感器组成一个50欧姆的负载匹配网络。CC3200 Wi-Fi SoC提供宽泛的电压选项，包括输入电压和电池支持功能，但本智能插头系统只有一个3.3V电源轨，因此本设计在标准设计基础上进行了优化，这样VBAT在任何时候都落在2.1－3.6V范围内。

BOM简介

本系统核心元器件包括MSP430i2040 MCU、CC3200 Wi-Fi SoC芯片、UCC28910D自激PSU、固态继电器。MSP430i204x工业级MCU具有集成的智能模拟设置，包括多达四个集成式Σ-Δ模数转换器（ADC），无需外部晶振的内部数控振荡器（DCO），适用于占位传感器、远程温度与压力变送器、电源监控等各种成本敏感型工业领域。

CC3200 Wi-Fi SoC芯片基于ARM Cortex-M4内核，运行频率为80MHz，外设包括一个快速并行摄像头接口、I2S、SD/MMC、UART、SPI、I2C和四通道ADC，支持基站、访问点和Wi-Fi直接模式。MCU支持广泛电源电压范围的集成直流-直流转换器，可启用低功耗模式，诸如具有RTC的休眠模式，所需电流少于4μA。UCC28910是具有初级侧控制功能的恒压恒流700V反激式开关，在无需光耦合器的情况下提供输出电压和电流稳压。此器件具有谷值开关的断续传导模式(DCM)被用来减少开关损耗，最大开关频率为115kHz，可在整个运行范围内限制次级和初级分量应力水平。BOM中的ANT1 2.4GHZ贴片式Wi-Fi天线由Taiyo Yuden提供，支持蓝牙、WLAN、Zigbee等无线协议；ECS-327SMO是32.7680kHZ CMOS输出的SMD晶振，驱动电平为1.5~6V；40MHZ石英晶体谐振器提供高频信号，匹配电容为6pF。