一文详解单片机驱动红外发射管的电路设计

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。

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。