双运算放大器

· 共模抑制比高·共模输入范围宽

· 补偿简单·工作稳定

红外节能开关插座的比较电路负责对采样到的待机波形和工作波形进行对比判断，是开关插座能够完成自动关断功能的关键电路，其电路原理图的设计如图3所示。

从电路图中可以看出LM358放大器是比较电路的核心器件，LM358是适合于电池供电的低功耗器件，有两个独立的、高增益的、内部频率补偿的双运算放大器。两片LM358配合使用就能够将输入线圈的电流信号转换成双极性的电压信号输出，可以用于单片机控制的存储器中待机波形与实时采样波形数据的比较辨别。

为验证比较电路设计的实际效果，从线圈匝数为O.5匝的半成品中随机抽取50个试件进行测试。

红外遥控节能开关插座1.4 开关插头电路的EMC设计

欧美发达国家对产品电磁兼容的要求普遍较高，为满足出口红外节能开关插座的需要，其开关插头电路设计有抑制电磁干扰电路。开关插头电路中的抑制电磁干扰部分采用共模电感和电容串联方式构成噪声滤波器电路，如图4所示，C8、La和C9、Lb组成的两组低通滤波器，可以使线路上的电磁干扰信号被控制在规定水平。该噪声滤波器能有效地抑制外部电网电磁干扰信号通过开关插座进入负载电视机，增强电视机的收视效果，也能衰减负载电视机产生的电磁干扰信号污染外部电网，满足了红外节能开关插座的EMC设计初衷。

红外节能开关插座控制软件的设计既充分考虑了软件的实用性，又兼顾了代码的可靠性，进行了系统的三方测试。软件设计整体上可分为系统管理主程序、系统调用子程序、上电自检子程序、检测过程子程序、自动断电子程序、延时子程序、报警子程序和系统保护子程序等部分。

红外节能开关插座在第一次使用时，需要进行开机上电自检测，首先应把电视机电源插头插到开关插座上，再把红外开关插座插入外部电源插座，然后用遥控器把电视机置于待机状态下。此时红外节能开关插座将以指示灯闪烁表示系统的上电自检过程，软件流程如图5(a)所示。此时，开关插座将对电视机处于待机状态下的波形进行采样、辨别和存储。指示灯闪烁期间检测电路对待机波形进行采样;如果连续五个周期的采样波形完全相同，则以指示灯的闪烁结束来标识完成了对待机波形的辨别;指示灯处于常亮状态后，单片机将此波形记录为电视机的待机波形。然后等待一段时间，如果负载电视机始终没有处于工作状态，则系统检测到的波形与存储器中的波形一致，关断电路就切断外部电源。

电视机和红外节能开关插座的遥控器实现了相互兼容，用户可以用电视遥控器先将开关插座打开，再用遥控器打开电视机。当电视机处于正常开机状态时，图像、声音等视听功能被同时打开，使得电视机功耗增大，此时检测电路监测到的波形与记录在存储器中的待机波形差距较大，此刻系统管理主程序、系统调用子程序、检测过程子程序、报警子程序和系统保护子程序都在正常运行，保证了电视机在这种情况下不会发生自动关机现象。用户可以正常收看电视节目，这也是节能开关插座所必须具备的基本功能。

用户将电视机用遥控器关闭，使电视机处于待机状态后，自动断电子程序开始运行，其流程图如图5(b)所示，当检测到此刻的波形正好与存储器中记录的待机波形一致时，单片机就会控制切断电源，保证用户使用结束后能将电视机彻底关机，从而达到节约待机能耗的目的。

用户在以后的使用中，如果没有将电视机插头从红外节能开关插座中拔出，没有将红外节能开关插座从电源处拔出，就可自动完成待机状态的关断，最大限度地节约电视机的待机能耗。

红外遥控节能开关插座3.1 白盒测试

从智能开关插座的工作原理可知，检测电路能否采样到良好的待机波形，是红外节能开关插座设计是否成功的前提;比较电路能否明显辨别待机状态和工作状态的波形，是红外节能开关插座能否实现自动关断的基础。可见检测电路和比较电路就是自动开关插座的关键电路，白盒测试就是要针对这两个电路进行试验。

首先在测试架上对电路板进行测试，测试合格后从中随机选取1 000个电路板作为白盒测试的样本，对检测电路的白盒测试，其结果分为采到和没采到待机波形两种情况，而采样到待机波形又分为波形良好和波形有失真两种情况，具体的测试数据如表3所示。

对于通过上一步白盒测试的半成品，再从中抽取373试件，对比较电路进行白盒测试，得到如表4所示的数据。从实测数据可知，红外节能开关插座半成品的白盒测试合格率为98.66%，所以该批次达到了量产要求。

红外遥控节能开关插座3.2 黑盒测试

在红外节能开关插座的产品定型前，还必须进行整机功能的黑盒测试，以验证其节能功能。根据红外节能开关插座的使用环境，测试的严酷度等级可分成两种情况:第一，负载电视机没有闭路信号与声音，屏幕蓝屏状态下的高严酷度等级功能测试;第二，负载电视机的视听信号全部打开，用户欣赏节目状态下的低严酷度等级功能测试。

在黑盒测试的过程中，规定电视机的使用时间为5 min。从通过白盒测试的红外节能开关插座中，随机选取300个半成品试件，将它们装成整机进行黑盒功能测试。在第一种情况下，300台红外节能开关插座试件进行的测试得到277个功能正常的试件，15个检测时间超过三分钟(包含有3个指示灯一直闪烁和12个在检测阶段三分钟内指示灯不熄灭)，2个开机自动关机，6个1 min内不能自动断电，共有23个功能不良，具体如表5所示。

对上面发现的23个问题试件，进行了第二种情况下的黑盒测试，试验数据如表6所示，得到15个检测时间超过3 min的整机中，在电视机有闭路信号的条件下测试合格;而出现自动关机严重故障现象的2个试件，把它们放在任选的3台不同负载电视机上进行测试，其中有一个延时自动断电，而另一个查明是电路板上比较电路中的一个电阻损坏，经更换后测试功能正常;6个自动断电时间大于1 min的整机，有2个断电时间较长，其余4个在电视机有闭路信号的工作条件下均合格。

综上所述，进行黑盒测试的300个红外遥控节能开关插座整机，有296个功能完全正常，批次合格率达到98.67%。另有1个电路焊接故障和3个自动断电时间较长。综上所述，红外节能开关插座设计合格，达到了正式量产的要求。

电视机等家用电器由于没有定时控制，它们在待机状态浪费了大量的能源。红外节能开关插座固有的节能特性，实现了"用户自己不用时自动拔下插头，使用时自动接上插头"的功能，可以不规律设定断电和接电时间，达到了操作简便且节能的目的，对建设节约型社会起到了重要的推动作用。该红外节能开关插座具有的可靠性高、寿命长、功耗低、反应速度快等优点，使得即使存在当前的全球金融危机，它仍然获得了德国、英国、澳大利亚等国用户的青睐，仅2008年下半年就得到约4.6万余个的订单。