智慧家庭的建構與智慧裝置應用與保護

2016/05/30 - DIGITIMES企劃

利特(Littelfuse)應用工程經理許孝成，介紹1927年於美國芝加哥創立的利特，早期提供航太工業所需的保護元件；1970年後走向國際化，像在墨西哥設廠，80年向亞太擴展並設立新加坡分公司，2000-2006在歐亞洲併購8家公司，2010在大陸無錫設立晶圓╱封測廠，2012年買下Accel進入車用感測器市場，2015買下Hamlin、太克(TE)，取得磁簧開關及PTC熱敏電阻技術，成為全球第一大電路保護及電源控制╱感測元件供應商。營收比例有47%在電子保護元件，38%在車用保護元件；電力能源佔15%。

利特提供防雷擊(感應雷)、ESD靜電、電感性負載裝置等過壓防護(Overvoltage Supression)元件，像瞬態抑制二極體(TVS Diode)、壓敏電組(Varistor)、雙向順態過電壓保護器(SIDACtor)、惰性氣體放電管(Gas Discharge Tube, GDT)、矽防護陣列(SPA)與聚合物、PTC熱敏電阻與一般╱可回復保險絲等避免電路零組件損害的防護元件。可應用於電視、機上盒、遊戲機、數位相機、可攜周邊、桌上型/筆記型電腦、週邊與外接儲存裝置、手機、平板、DSL Modem、以太集線器、閘道器/路由器、白色家電、智慧家電，以及逆變器、智慧電錶、LED照明等節能/控制的應用。

許孝成指出，從幾萬年前洞穴、帳篷/蒙古包、磚造房屋的居家進化，電力與自來水的引入是智慧家居的第一階段，接著電視、音響、洗衣機、微波爐等家電的導入是第二階段。筆記型電腦、平板、手機及無線分享器╱閘道器的進入，開啟智慧家居第三階段。現今談到的智慧家庭，是前述階段的所有裝置，藉由智慧化網路相互連接並透過雲端來控制。房子裡面網路線的佈設，有有線(Electrical Wiring)、電力(Power Wiring)以及其它連線(Misc. Wiring)方式。

許孝成認為智慧家庭的三大應用區塊是通訊(有線╱無線╱寬頻設備)、系統平台(如HomeKit/Thread/All Seen/OIC)與應用╱服務。平台部份像可使用Siri語音觸發的蘋果專屬封閉式HomeKit，Google主導的開放式、具銀行級加密、IPv6/6LoWPAN技術為根基的Thread，由高通主導、以手機串連、控制各物聯╱智慧家庭的AllSeen，以及由Intel為首、要建立IoT裝置硬體溝通規範的OIC(後更名為OCF)。

大家也關心從物聯網串連、透過雲端控制時如何確保安全性(Secure)的問題。而台灣中華電信(CHT)、美國AT&T都有提供以寬頻網路，搭配無線閘道器，以及各種IoT感測裝置，來感測瓦斯、煙霧、防入侵(動作感測/聲音)、恆溫與其它居家環境情境控制應用的月租服務。

針對IoT/智慧家庭需求的防護元件方案

他也探討應用在智慧家庭的Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee等無線通訊技術，各有其傳輸速率、傳輸距離或低功耗的特別優勢。智慧裝置也必然具備微控制器(MCU)以做到可控制、排程、自動化與可程式化。據北美一項對30-40歲未來最想購買的智慧家庭裝置的統計，有72%需要可自我調控的恆溫器，71%需要可遠端遙控上鎖的門，68%需要遠端做居家情境控制，65%則需要居家視訊監控，以及戶外照明的自動控制。

利特針對感測方案上，提供磁簧開關(Reed Switch)、可作定位的磁簧感測器(Reed Sensor)，像防火安全門、窗戶關到定點時自動上鎖，或應用於像Gogoro電動機車的電池抽換，當電池插入到一定點時開始接通導電。戶內的過電壓防護方案上則提供瞬態抑制二極體(TVS Diode)、二極體陣列、多層/金屬氧化壓敏電阻(MLV/MOV)、脈衝防護元件、GDT、SIDACtor，可應用於一般電源供應器、xDSL/Cable Modem、PoE集線器。戶外過電壓/雷擊防護方案上，則提供由PTC、MOV、TVS Diode組成的浪湧防護模組(Surge Protection Devices, SPD)。

利特針對像Wi-Fi、USB 2.0/3.0/3.1、HDMI/DP等高速高頻(>100Mbps)應用上，容抗低的RF2193(0.13~0.25pF/2A/20kV)、RF3077(0.2pF/2A/20kV)與XGD10402 (0.04pF/24V/30kV)，超小裝置的SP1013(30pF/40A/8A/30KV)、SP1014(6pF/40A/2A/15KV)、SP1020(20pF/40A/5A/30KV)、SP1021(6pF/40A/2A/12KV)，低頻(<100Mbps)的SP1005(30pF/40A/10A/30KV)、SP4020(2.5pF/750W/30A/30KV)等ESD防護元件。

過電流方案上，利特提供各種正溫度係數(Positive Temperature Coefficient, PTC)熱敏電阻、SMD保險絲(SMD Fuses)與保險絲管(Cartridge Fuse)。在電力╱電源控制方案，則提供固態繼電器(Solid State Relay, SSR)、最大可耐1,000V與100A的TRIAC、QUADRAC、SIDAC設計的晶體閘流管(Thyristor)，以及智慧轉接插座(Smart Outlet)。他最後總結智慧家庭強調整合、行動裝置的遠端控制、智慧化管理與自動化控制，通訊的安全性，並從新興市場去尋找更多創新應用與業務商機。


圖說：利特(Littelfuse)應用工程經理許孝成