一文详解单片机驱动红外发射管的电路设计

出处:电子报 发布于:2021-06-07 14:58:30

       红外发射是日常生活中  常见的一种通信方式,使用频率很高,广泛应用于电视、风扇、空调等家用电子设备。很多人家里有多个遥控器,每个遥控器上的常用按键其实就几个,可以将这几个常用按键集中在一个其他品牌(避免干扰)的遥控器上,对所有电器进行集中控制。
    信号传递过程是:解码其他品牌遥控器的信号,经单片机处理完成后,通过红外发射二极管发射我们需要的信号,去控制对应的设备。这里涉及到红外编码(单片机)、红外发射(红外发射二极管)、红外解码(一体化接收头)三个技术问题,本文探讨的是其中红外发射二极管的驱动问题。
    流过红外发射二极管的电流越大,有效控制距离越远。单片机的输出或者灌入电流一般  大也就20mA,不足以实现远距离控制,因此,要用三极管进行电流放大。常用单片机引脚上电默认输出高电平,所以要选用低电平使能控制方式驱动。驱动电路如图1所示。


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    图1红外发射二极管驱动电路
    其中VCC为5V电源正,GND为电源负,CONTROL为单片机控制引脚输出,CONTROL为低电平时红外发射二极管向外发射红外光。R15选用1kΩ电阻,R5选用10Ω电阻,Q5选用常用的三极管9012(理论放大倍数=180,饱和时UEB=0.7V,UEC=0.3V),D5为红外发射二极管(典型压降=1.4V)。则:
    IC=180*IB=180*(5-0.7)/1000=0.774(A)=774(mA)
    ICmax≈(5-0.3-1.4)/10=0.33(A)=330(mA)
    这样的电路参数,使得三极管Q5工作于截止和饱和两个工作区。如果在CONTROL连接上拉电阻,三极管的工作区切换将会更快。在实际电路中,330mA的电流会使红外发射二极管击穿,所以在CONTROL中经常引入38kHz的方波,以降低等效电流。有时甚至可以通过降低占空比的方式来进一步降低等效电流,有的编码格式将占空比降至30%。
    实际应用时,上述电路还是存在控制距离短的问题。为什么呢?因为发射时的连续电流过大,电源来不及提供电能。改进的办法是在电源两端并联一个电解电容。改进后的电路如图2所示。


   

    图2加大控制距离的驱动电路
    电路中,C4为100uF的电解电容,将其与电源并联,相当于一个存储池,为红外线的发射提供电能保障,从而加大遥控器的控制距离。

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