基于紅外遙控的開關(guān)電源(編輯修改稿)
2025-07-21 00:59 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 on=Ioff+Vin*Ton/L (1)Ioff=Ion(VoVin)*Toff/L (2) 由(1)(2)兩式可得：Vo=Vin*T/(TTon)=Vin*1/(1D) 上式即為開關(guān)電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。 在導(dǎo)通期間電路消耗的能量為：Eon=∫P(t)dt=∫i(t)Vindt=∫(Ioff+Vin*t/L)Vindt= Pout*T，得:Ioff=(Pont*TVin2Ton2/2L)/Vin*Ton 在開關(guān)電路的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)期，電感的電流應(yīng)是連續(xù)的，需滿足：Ioff=0則：L=Vin2Ton2/2PoutT=Vin2D2/2Poutf 當(dāng)D=1/2時(shí)，Vo=2Vin,上式右邊取最大值，此時(shí)：L=Vo2/32Poutf 假定輸入電壓Vin的范圍是15V到21V,輸出電壓Vo的范圍是30V到36V。 由于經(jīng)整流濾波后電壓會(huì)有所提高，一般滿足： Vinmin=15*=18V Vinmax=21*=28V Vomin=30V Vomax=36V 于是： Dmin=1Vin/Vo=128/30= Dmax=1Vin/Vo=118/38=，可知占空比要達(dá)到50%。 若取f=100kHz,Iomin=。 控制電路選用TL494來產(chǎn)生PWM波形，控制開關(guān)管的導(dǎo)通。 TL494是一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關(guān)電源。內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)，其振蕩頻率如下： RT選擇24K，CT 選擇102，根據(jù)此公式計(jì)算出頻率為44KHZ。軟啟動(dòng)電路有14腳和4腳接電阻和電容實(shí)現(xiàn)，通過充放電來實(shí)現(xiàn)。采用單管輸出，進(jìn)一步降低芯片內(nèi)部功耗。原理圖如圖3。圖3 控制電路 TL494內(nèi)置兩個(gè)放大器，本設(shè)計(jì)中一個(gè)用來控制輸出電壓的變化，一個(gè)用來采集采樣電阻上的電壓，起到過流保護(hù)的作用。TL494內(nèi)部有5V的基準(zhǔn)電壓，過流保護(hù)電路，就是基于此電壓來設(shè)計(jì)的。 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 為提高驅(qū)動(dòng)電路的可靠性，本設(shè)計(jì)MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路選用橋式集成電路IR2110。IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4 [12]。圖4 IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 本論文設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路如圖5圖5 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路 開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，是傳統(tǒng)線性電源的理想換代產(chǎn)品。但因其存在輸出紋波大、電磁干擾強(qiáng)的不足，而嚴(yán)重影響了它在通訊設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。為此，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波電路。 開關(guān)電源的輸出紋波主要來自輸入交流電源噪聲、高頻噪聲、寄生參數(shù)引起的共模噪聲和功率開關(guān)器件開關(guān)過程中產(chǎn)生的高頻噪聲。 高頻無源濾波措施主要是針對(duì)超高頻噪聲和高頻噪聲而設(shè)計(jì)的,如圖6所示因這兩種電源噪聲的頻率較高，采用無源濾波時(shí)，L、C的取值較小，因而濾波器的體積也較小。本開關(guān)電源采用的濾波電路是3階π型濾波器結(jié)構(gòu)。這中濾波器的設(shè)計(jì)較為容易，但在元件制作和選取時(shí)，應(yīng)注意寄生參數(shù)的影響；繞制高頻電感時(shí)，應(yīng)避免線圈重疊，且要均勻分布，以減少寄生電容；選擇電容時(shí)，應(yīng)采用高頻性好的陶瓷電容，且安裝時(shí)要盡量靠近看，以減少分布參數(shù)。圖6 高頻無源濾波措施第4章 紅外遙控模塊設(shè)計(jì) 紅外通信原理 紅外遙控系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是一串編碼脈沖，也就是一組連續(xù)的串行二進(jìn)制碼。遙控器發(fā)出的二進(jìn)制編碼信號(hào)一般需要持續(xù)十幾個(gè)毫秒的時(shí)間，通常一串編碼包括十位到數(shù)十位二進(jìn)制編碼，換言之，每一位二進(jìn)制編碼的位長（持續(xù)時(shí)間）在幾毫秒左右，這種編碼信號(hào)的頻率不高，不適宜直接進(jìn)行遙控通訊，通常將這些信號(hào)調(diào)制到數(shù)10KHz（通常采用38KHz）頻率的載波上。由于常用的紅外遙控器的載波頻率是所用的陶瓷振蕩器的振蕩頻率的1/12，而最常用的陶瓷振蕩器的頻率規(guī)格是455KHz，故最常用的載波頻率就是455KHz/12=，簡稱38 KHz載波。此外還有480 KHz（40 KHz），440KHz（37 KHz），432KHz（36KHz）等規(guī)格。紅外信號(hào)接收器是設(shè)計(jì)成以載波為中心頻率的帶通濾波器，只允許指定頻率的載波信號(hào)通過[1314]。紅外通訊過程包括二進(jìn)制信號(hào)的編碼、調(diào)制、發(fā)射、接收、解調(diào)和解碼。二進(jìn)制信號(hào)的編碼即二進(jìn)制信號(hào)的表示方法，表示方式有多種：（1）PPM（脈沖位置調(diào)制）方式，利用不同周期的脈沖來表示“0”和“1”，而保持脈沖寬度不變，如圖7（a）所示；（2）PWM（脈沖寬度調(diào)制）方式，采用不同寬度的脈沖來表示“0”和“1”，而脈沖周期不變，如圖7（b）所示；（3）雙相調(diào)制方式，脈沖的上升沿代表“1”，而下降沿代表“0”，在載波上雙相調(diào)制；（4）還有一種脈沖周期相同，利用不同相位來表示“0”和“1”的方式，如圖7（c）所示。圖7紅外編碼方式 經(jīng)過調(diào)制的二進(jìn)制編碼便可以通過紅外發(fā)光器件發(fā)射，為了與其他的紅外遙控系統(tǒng)加以區(qū)別每個(gè)系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)格式，一串二進(jìn)制編碼信號(hào)通常由起始碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼和結(jié)束碼等信號(hào)組成，如圖8所示。起始碼的脈沖寬度要比其它碼的脈沖寬度長得多，用來標(biāo)志遙控編碼脈沖信號(hào)的開始。系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別于其它遙控系統(tǒng)，這樣做可以防止各遙控系統(tǒng)之間相互干擾。數(shù)據(jù)碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收器中的控制器可根據(jù)數(shù)據(jù)碼的數(shù)值去完成各種功能的操作。系統(tǒng)反碼與數(shù)據(jù)反碼分別是系統(tǒng)碼與數(shù)據(jù)碼的反碼，加入反碼是為了能校對(duì)接收器在傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯(cuò)。結(jié)束碼標(biāo)志著一組紅外信號(hào)的結(jié)束。圖8紅外遙控編碼格式結(jié)構(gòu) 由于紅外通訊領(lǐng)域沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)完整的
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