电子电路设计总结(4)

2019-08-30 22:05

图3-1-1 电子日光灯原理图

图3-1-2 电子日光灯原理框图

3.1.2 电路原理

1.市电直接整流滤波电路

市电直接整流滤波电路如图3-3所示。交流220V电源不经过电源变压器而直接由整流二极管VDl - VD4桥式整流,再经滤波电容器Cl滤除交流成分后,在A端即可输出+310V(空载时)的直流电压,作为高频振荡器的工作电源。由于没有了变压器,故提高了电源的效率,缩小了电路体积。

图3-1-3 整流滤波电路原理

2.高压高频振荡电路

功率开关管VTl、VT2和高频变压器T等组成开关式自激振荡器,将310V直流电压变换为50kHz/270V的高频交流电压,作为日光灯管的工作电压,再通过C5和L组成的谐振启辉电路送往日光灯管。

接通电源后,VT2在启动电路的触发下导通,此时+310V直流电压经C4、灯管上端灯丝、C5、灯管下端灯丝、L、T3、VT2的集电极-发射极形成的回路,对谐振电容C5充电,充电电流I充如图3-1-4中虚线所示,C5上电压极性为上正下负。

图3-1-4 C5充电过程

由于高频变压器T各绕组的耦合作用,晶体管VT2很快由导通变为截止,晶体管VT1则由截止变为导通,此时谐振电容C5通过灯管上端灯丝、C4、VT1的集电极-发射极、T3、L、灯管下端灯丝放电,放电电流I放如图3-1-5中虚线所示,C5上电压极性也是上正下负。 同样由于高频变压器T各绕组的耦合作用,VT1很快也由导通变为截止,VT2则又由截止变为导通,如此周而复始,VT1、VT2交替导通形成振荡,其振荡频率取决于电容C5、电感L组成的串联谐振电路。电容C4的作用是隔直流通交流:阻止+310V的直流电压直接进入日光灯管,允许 50kHz的高频交流电压通过。R3、VD6和R4、VD7分别接在VT1和VT2基极回路,为T1和T2提供负半周时的泄放通道。

图3-1-5 C5放电过程

3.谐振启辉电路

日光灯管的工作原理为:先有一个高电压作用于其两端,使其启辉,然后再将电压降低到能够维持点亮即可。在普通铁芯镇流器日光灯中,由启辉器完成这一任务。在电子日光灯中,则采用了谐振启辉电路,高压高频振荡电路产生的50kHz/270V的交流电压,加在C5、L串联谐振回路两端并产生谐振,于是在谐振电容C5两端即产生高电压加在日光灯管两端将日光灯内的气体击穿而使其启辉。

当日光灯管被点亮后,其内阻急剧下降,该内阻并联于C5两端,使C5、L串联谐振电路n值下降,故C5两端下降为正常的工作电压(约8OV),维持日光灯管稳定地正常发光。

4.启动电路

由于功率开关管VT1、VT2的基极偏置电压均取自高频变压器T的振荡反馈电压,电路未

起振时两管均因无基极偏置电压而截止,因此在刚接通电源时必 须由启动电路使电路起振。

图3-2中,接通电源后,+ 310V直流电压开始经 R1对C2充电,当C2上电压上升到双向二极管VD8的阀值时,VD8导通,向VT2基极提供偏置电压使其导通,引起振荡。VT2导通后通过VD5将C2上已充得的电压放掉,不影响电路正常振荡。

3.2 防丢器的设计

3.2.1 电路框图

电路框图如图3-2-1所示,左边是子机,右边是母机。不是同一套的子母机编码不一样,不会相互干扰,无线发射频率采用315MHz或433MHz,子机由编码电路和无线发射电路组成,母机由再生式接收、解码、报警和电源等电路组成。再生式接收电路如接收到315MHz的无线信号,经检波还原出编码信号,送至解码电路解码,解码电路解出信号,送至报警电路。超过限定距离,收到信号过弱,解码电路解不出信号,报警电路报警。电源、电路的作用是把1.5V直流电压升至3V或5V,给接收检波解码电路供电。

图3-2-1 电路框图

3.2.2 子机电路

电路如图3-2-2所示,子机电源采用3V的扣式电池,以减小体积,电源若采用1.5V的7号干电池,则还要加一个升压电路。电路主要由多谐振荡器、编码器、发射电路等组成。

图3-2-2 子机电路

多谐振荡器是由门电路组成的不对称多谐振荡器,振荡周期T=2.2R4C4=2.2×1MΩ×0.47μF=1s。多谐振荡器的作用是间歇地给U1供电,当振荡器输出高电平时,U1得电工作,编码器、发射电路只有此时才工作,大大节省了电能的消耗.编码器用P2262,采用贴片封装,可减小整机体积,P2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,P2262/2272 有8位(AO-A7)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供6561个地址码,PT2262最多可有4位(DO - D3)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出。PT2262/2272的编码必须一致,地址码不同将不能解码。 编码芯片

PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,当多谐振荡器输出低电平时,PT2262不接通电源,其17脚为低电平,315MHz的高频发射电路也不工作,当多谐振荡器输出高电平时,PT2262得电工作,其第17脚输出经调制的串行数据信号,当1脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号,当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡,所以高频发射电路完全受控于P2262的17脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控(ASK调制)相当于调制度为100%的调幅。V1为指示灯,发射电路工作时,会亮起。 图中L2采用板载电感。

3.2.3 接收电路

接收电路由高放、超再生式检波电路和放大电路等组成,图3-3-3中V1及外围电路组成高放,V2和外围电路为超再生式检波电路,L2调节接收频率,调节它可使电路接收频率为315MHz。C2是滤除高频载波,放大电路由两级运放组成,R7外接电位器,可调节第一级运放 的放大倍数,实际上就调节了接收距离。如果接收电路收不到子机的信号,接收电路输出为无规则的杂波,相反,接收电路如果收到子机的信号,接收电路输出波形与子机编码的波形相同。

图3-2-3 接收电路

3.2.4 解码电路

图3-2-4解码电路中,Rl是调节接收灵敏度的电位器。R9是振荡电阻,其阻值必须与PT2262的R7对应,有多种组合方式。解码芯片PT2272的14脚接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,OUT脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,这时V4导通,发光二极管V7亮,表示收到子机的信号,V4的集电极电位为低电平。如果解码芯片PT2272接收不到信号,OUT脚为低电平,V4截止,V4的集电极电位为高电平,发光二极管V7不亮,表示收不到子机信号。

图3-2-4 解码电路

3.2.5 报警和电源电路

报警电路主要由一个多谐振荡器和输出电路组成,图3-3-5中当S1右掷时,为防丢状态,若图3-3-4解码电路收到信号,图3-3-4电路输出低电平,这个低电平连至图3-3-5的IN端,则多谐振荡器被V5短路接地而不能起振,报警电路不工作。相反图3-3-4解码电路收不到子机信号,图3-2-5的IN端高电平,V5截止,图3-2-5中的多谐振荡器起振,间歇输出高电平,高电平时,V1、V2和V3导通,蜂鸣器发声,振动器振动,以提醒主人。

图3-2-5 报警和电源电路

当S1中掷时,为关机状态。S1左掷时,为寻找子机状态,报警电路处于相反工作状态,即收到子机信号,发出 报警声,适当调节接收灵敏度,能逐渐接近子机,直至最后找到子机。

电源电路为一个高效率、低纹波的高频PFM升压DC-DC变换器,工作频率最高为500kHz,输出最大电流约400mA,最高效率约87%,外围电路元件很少,型号为QX2302L50,50表示输出电压5V。

整机电路应采用贴片封装的元件,以减小整机的体积。

3.2.6 采用单片机控制

如果用单片机实现这个电路,电路会更简单。单片机可用PIC12C508,贴片封装,只有8只引脚。电路如图3-2-6和图3-2-7所示。

图3-2-6 子机电路

图3-3-6是子机电路,发射部分不变,脉冲编码用 PIC12C508,编码时可编一定数量的


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