IoT의 급속한 발전이 홈 보안을 변화시키고 있습니다. 새로운 감지 기술과 Wi-Fi 같은 무선 프로토콜은 접근 시스템부터 가전제품, 조명, 엔터테인먼트까지 모든 것을 모니터링하고 제어하는 다양한 장치를 가능하게 합니다. 그림 1은 IoT가 스마트 홈 기능의 폭을 어떻게 확장하는지 보여줍니다.
주거용 보안 카메라 시장이 급속히 확장되고 있습니다. 출하량은 2018년 5,400만 대에서 2023년 1억 2,000만 대로 성장할 것으로 예상됩니다. 이는 인상적인 17% CAGR입니다(MarketsandMarkets, 2020년 4월). 이 성장은 더 높은 신뢰성과 고급 보호를 제공하는 혁신적인 제품에 비옥한 토양을 만듭니다.
시장 점유율을 확보하기 위해 스마트 홈 보안 제품은 예외적인 신뢰성을 제공해야 합니다. 경쟁이 심화되고 제품 차별화가 좁아짐에 따라, 소비자는 과부하, 과도현상, ESD에 대한 견고성을 기준으로 품질을 점점 더 판단합니다. 다음 권장사항은 설계자가 유선 및 무선 카메라, 유선 초인종 카메라의 핵심 회로를 보호하고 제어하는 부품을 선택하는 데 도움이 됩니다.
유선 보안 카메라는 일반적으로 외부 또는 내부 구역을 모니터링하는 고정 마운트 시스템입니다. AC 라인 전원을 수신하므로 라인 측 과부하, 과도현상, 정전기 방전(ESD)에 취약합니다. 그림 2는 일반적인 유선 카메라와 핵심 보호 구성 요소를 보여줍니다.
설계자는 카메라 회로를 이러한 위험으로부터 보호해야 합니다. 그림 3은 견고한 유선 카메라를 위한 권장 보호 및 제어 구성 요소를 통합한 블록 다이어그램을 제시합니다.
전원 어댑터는 AC 메인과 카메라 내부 회로 사이의 다리입니다. 전류 서지와 전압 스파이크로부터 보호하는 것이 필수적입니다. 일반적인 솔루션에는 과부하 보호를 위한 슬로우-블로우 퓨즈, 고에너지 과도현상을 클램핑하기 위한 금속 산화물 바리스터(MOV), 빠른 전압 억제를 위한 과도전압억제(TVS) 다이오드가 포함됩니다. 퓨즈 시간-전류 곡선, MOV 에너지 정격, TVS 클램핑 전압과 같은 올바른 매개변수 선택은 어댑터가 낙뢰, 라인 측 서지, ESD를 귀찮은 트립 없이 견딜 수 있도록 합니다.
핵심 선택 팁:
DC 입력 단계는 제어 보드, 모터 드라이브, 이미지 센서 인터페이스에 전원을 공급합니다. 이 단계를 기존 퓨즈 또는 리셋 가능 폴리머 양온도계수(PPTC) 퓨즈로 보호하세요. 둘 다 콤팩트한 표면 실장 패키지로 제공됩니다. 표면 실장 TVS 다이오드는 최소 보드 공간을 차지하면서 최대 5kW 피크 펄스 전력으로 과도 보호를 제공할 수 있습니다.
제어 보드에는 MCU, 비디오 메모리, PoE(Power-over-Ethernet) 인터페이스가 있습니다. 두 서브시스템(유선 인터페이스와 메모리 모듈)은 전용 보호가 필요합니다:
팬-틸트 모터는 노이즈와 과도현상을 피하기 위해 깔끔하게 제어되어야 합니다. 제로-크로싱과 전류 제한 기능이 있는 광학적으로 절연된 솔리드 스테이트 스위치가 바운스 없는 작동을 제공하고 스톨 모터 조건으로부터 보호합니다.
무선 카메라는 실내 공간을 모니터링하는 콤팩트하고 쉽게 배치 가능한 장치입니다. 그림 5는 일반적인 무선 카메라를, 그림 6은 블록 다이어그램과 권장 보호 구성 요소를 보여줍니다.
USB 어댑터는 무선 카메라에 전원을 공급하며 유선 카메라의 전원 어댑터처럼 과전류와 전압 과도현상으로부터 보호되어야 합니다. 퓨즈, MOV, TVS 다이오드를 포함하세요. 설계가 USB 타입-C를 사용하는 경우, 단락 조건을 감지하고 온도가 정상화되면 자동으로 리셋하는 열 감지 요소를 포함하세요.
배터리 팩은 셀 고장으로 인한 과전류를 모니터링해야 합니다. 200% 과부하에서 1초 미만으로 트립하는 리셋 가능 PPTC 퓨즈가 연쇄 손상을 방지합니다. ESD 보호를 위해 낮은 클램핑 전압의 다층 MOV(0402 패키지 제공)가 콤팩트하고 견고한 차폐를 제공합니다. USB 타입-C가 사용될 때 어댑터의 열 센서와 동일한 것이 USB 소켓을 보호합니다.
무선 카메라의 제어 보드도 견고한 보호가 필요합니다. 누설 0.5µA 미만, 0201 표면 실장 풋프린트의 30kV 제너 TVS 다이오드가 신뢰할 수 있는 ESD 억제를 제공합니다.
무선 인터페이스는 인체 접촉과 주변 ESD에 노출됩니다. 폴리머 ESD 억제기는 15kV 공기 방전과 8kV 인체 접촉을 처리하며, 신호 무결성을 보존하는 0.2pF 미만의 정전용량을 가집니다.
유선 초인종 카메라는 원격 방문자 모니터링으로 점점 인기를 얻고 있습니다. 그림 7은 예시 장치를, 그림 8은 권장 보호 및 제어 구성 요소가 있는 블록 다이어그램을 보여줍니다.
다른 공급 장치처럼 초인종의 전원 장치는 과부하 보호를 위한 퓨즈와 최대 4kW의 과도 전력을 흡수할 수 있는 TVS 다이오드를 포함해야 합니다. 광학적으로 절연된 솔리드 스테이트 릴레이는 하류 회로를 라인 측 노이즈로부터 추가로 격리할 수 있습니다.
제어 보드와 사용자 인터페이스용 백업 배터리 팩은 무선 카메라에서 사용된 것과 동일한 과전류와 과도 보호의 혜택을 받습니다. TVS 다이오드를 추가하고, 해당하는 경우 USB 타입-C 준수를 위한 열 감지 요소를 추가하세요.
인간 상호작용은 ESD 위험을 도입합니다. TVS 다이오드로 UI를 보호하세요. 유럽 시장의 경우 솔리드 스테이트 릴레이가 도어 차임을 카메라로부터 분리하여 프라이버시 규정을 충족하고 기계적 바운스와 EMI를 제거할 수 있습니다.
초인종 카메라의 이 서브시스템은 무선 카메라의 것과 유사하며 동일한 보호 구성 요소가 적용됩니다.
제조사들은 이제 방문자 체온을 은밀하게 모니터링하기 위해 적외선 열 감지를 통합하고 있습니다. 이는 미래 스마트 홈 보안 시스템에서 표준 기능이 될 가능성이 높습니다. 이러한 카메라가 새로운 건강-안전 기능을 채택함에 따라 견고한 회로 보호가 더욱 중요해집니다.
IEC 62368-1(오디오/비디오 통신 장비)과 IEC 62311-2(리튬 셀 안전) 준수는 필수입니다. 이 표준을 충족하지 못하면 비용이 많이 드는 재설계, 인증 지연, 프로젝트 비용 증가로 이어질 수 있습니다.
표 1. 감시 카메라가 있는 제품의 안전 표준
설계 주기 초기에 보호 및 감지 구성 요소를 통합하고 표준과 정렬하면 신뢰할 수 있는 스마트 홈 보안 시스템의 비용 효율적인 개발이 가능합니다. 부품 비용은 다양하지만, 견고한 보호에 대한 더 높은 초기 투자는 종종 총소유비용을 줄이고 시장 진입을 가속화합니다. 평판 좋은 부품 공급업체의 엔지니어링 전문성을 활용하세요. 이 파트너십은 시간을 절약하고 위험을 완화합니다.
신뢰성과 효율성은 브랜드 평판을 구축하여 시장 점유율, 매출, 수익성 증가로 이어집니다.
부품 선택에 대한 더 깊은 통찰을 위해 Littelfuse의 회로 보호 선택 가이드와 감지 제품 선택 가이드를 참조하세요.
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