一文詳解單片機驅動紅外發射管的電路設計

紅外發射是日常生活中最常見的一種通信方式，使用頻率很高，廣泛應用于電視、風扇、空調等家用電子設備。很多人家里有多個遙控器，每個遙控器上的常用按鍵其實就幾個，可以將這幾個常用按鍵集中在一個其他品牌（避免干擾）的遙控器上，對所有電器進行集中控制。

信號傳遞過程是：解碼其他品牌遙控器的信號，經單片機處理完成后，通過紅外發射二極管發射我們需要的信號，去控制對應的設備。這里涉及到紅外編碼（單片機）、紅外發射（紅外發射二極管）、紅外解碼（一體化接收頭）三個技術問題，本文探討的是其中紅外發射二極管的驅動問題。

流過紅外發射二極管的電流越大，有效控制距離越遠。單片機的輸出或者灌入電流一般最大也就20mA，不足以實現遠距離控制，因此，要用三極管進行電流放大。常用單片機引腳上電默認輸出高電平，所以要選用低電平使能控制方式驅動。驅動電路如圖1所示。

圖1紅外發射二極管驅動電路

其中VCC為5V電源正，GND為電源負，CONTROL為單片機控制引腳輸出，CONTROL為低電平時紅外發射二極管向外發射紅外光。R15選用1kΩ電阻，R5選用10Ω電阻，Q5選用常用的三極管9012（理論放大倍數＝180，飽和時UEB＝0.7V，UEC＝0.3V），D5為紅外發射二極管（典型壓降＝1.4V）。則：

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）

這樣的電路參數，使得三極管Q5工作于截止和飽和兩個工作區。如果在CONTROL連接上拉電阻，三極管的工作區切換將會更快。在實際電路中，330mA的電流會使紅外發射二極管擊穿，所以在CONTROL中經常引入38kHz的方波，以降低等效電流。有時甚至可以通過降低占空比的方式來進一步降低等效電流，有的編碼格式將占空比降至30%。

實際應用時，上述電路還是存在控制距離短的問題。為什么呢？因為發射時的連續電流過大，電源來不及提供電能。改進的辦法是在電源兩端并聯一個電解電容。改進后的電路如圖2所示。