宽电压特种信号灯对AM波段产生低干扰的技术研究

论文摘要

与普通信号灯相比,爆闪式信号灯因其体积小,能在短时间内发出强光,信号传递效果好,被广泛应用于特种车辆（工程车、警车、消防车等）、道路交通、航空指示灯等场合。开关DC-DC变换部分是爆闪式信号灯的核心部分,它的设计决定了信号灯的工作频率、工作电压范围、功率损耗、电磁干扰强度等参数。所以如何实现信号灯宽输入电压、低功耗、对AM波段低干扰是本文研究的重点。为最大限度地减少对AM波段的干扰一是选定合适的工作频率;二是降低因频率多变所导致的干扰。在研究信号灯的10-100V宽输入直流电压时,采取两级变换措施,第一级采用同步模式工作的串联型开关电源,大大减少了频率改变量;第二级采用自耦变压器式反激型升压器,结构简单、体积小、升压速度快,为信号灯爆闪提供足够能量。基于频率同步的且按周期N倍的工作方式,有效保证了两级变换的同步,降低因频率多变所导致的干扰。为降低系统功耗,研究了利用二极管检测电流的新型专利技术,省去功率电阻,减小了体积,同时也提高了电流检测精度。在实现多种频闪控制模式时,本文提出利用单电容定时的方式。为了获得多个脉冲序列,采用在锯齿波上设定多个比较点,然后逐次进行比较后产生脉冲序列的方法,提高了控制模式的准确度。信号灯在实现声音报警时,功放设计采用2×10W音频功率放大器TDA2004,能够在较低的电源电压下得到较大的输出功率,低频特性好,稳定性高,低嗓音,低失真。报警音源采用HT36A4音乐微控制器,是8位高性能的为音乐应用而专门设计的微控制器。本文所研究的信号灯具有低干扰、宽输入电压、工作稳定、低功耗等特点,可广泛应用于多种需要警示的场合。这些优势扩大了产品使用范围,扩大了国际市场,提高了产品市场竞争力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 章节安排
• 第2章 相关理论和技术
• 2.1 电磁波理论
• 2.1.1 电磁波的产生
• 2.1.2 电磁波的性质
• 2.2 开关变换产生的电磁干扰
• 2.3 DC-DC变换
• 2.3.1 串联型开关电源的工作原理及优缺点
• 2.3.2 反激式变换器工作原理
• 2.3.3 传统恒频反激变换器控制原理
• 2.4 开关变换器的电流检测方法
• 2.4.1 串联电阻检测法
• 2.4.2 CMOS检测法
• 2.5 多种脉冲序列发生器
• 2.6 功率放大器
• 2.7 本章小结
• 第3章 信号灯总体方案及宽电压DC-DC变换器设计
• 3.1 信号灯总体方案设计
• 3.2 宽电压两级DC-DC变换器设计
• 3.2.1 对AM波段产生低干扰的实现
• 3.2.2 第一级同步模式工作的串联型开关电源设计
• 3.2.3 第二级自耦变压器式反激型升压器
• 3.3 本章小结
• 第4章 信号灯多种控制模式及声音报警部分设计
• 4.1 利用单电容定时实现多种控制模式
• 4.1.1 电路的组成
• 4.1.2 工作原理
• 4.2 声音报警部分的设计
• 4.2.1 功率放大器的设计
• 4.2.2 报警音源的设计
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 整体电路图
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢