言勐 楊悟宇 馬良 葛運龍

摘要：由于傳統(tǒng)的CQB模擬對抗系統(tǒng)中缺乏實時有效的懲罰措施，導(dǎo)致在組織進行對抗訓(xùn)練過程中，參訓(xùn)人員重視程度不夠，本文以LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器為主要元器件的電擊裝置。該電擊裝置能夠有效控制電壓電流的輸出。為懲罰措施提供了一種思路。

關(guān)鍵詞：CQB;LM2596;電擊

1 ?設(shè)計背景

由于真人CS所提供的模擬對抗環(huán)境能增加團隊人員的有效溝通，形成積極協(xié)調(diào)的組織氛圍，樹立互相配合，互相支持的團隊精神和意識，各國軍警均將其應(yīng)用于CQB戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練中。但從實際運用效果來看，此類模擬設(shè)備與真實戰(zhàn)場環(huán)境貼合效果并不好。在模擬對抗訓(xùn)練組織過程中，參訓(xùn)人員“受傷”后沒有實時懲罰措施，導(dǎo)致其思想重視程度不夠，使對抗過程流于形式，訓(xùn)練效果大打折扣。電擊是較為簡單能夠產(chǎn)生痛覺的方式之一，但其難以控制的特性，使得鮮少有人對其進行研究。本文利用新型LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計了一款可有效利用電擊的裝置，通過控制電路得到穩(wěn)定的輸出電壓和輸出電流，使其達(dá)到預(yù)計輸出設(shè)想。

2 ?整體設(shè)計方案

本文以LM2596-ADJ開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器作為穩(wěn)壓電路的主要元器件，利用精密穩(wěn)壓可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)輸出電壓，可通過STC15W408AS單片機配合IRF3205 N型場效應(yīng)管進行控制。LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V，可調(diào)版本可以輸出小于37V的各種電壓。該器件內(nèi)部集成頻率補償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波原件。由于該器件只需4個外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這更優(yōu)化了LM2596的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計。該器件還有其他一些特點：在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在±4%的范圍內(nèi)，振蕩頻率誤差在±15%的范圍內(nèi);可以用僅80μA的待機電流，實現(xiàn)外部斷電;具有自我保護電路。

3 ?具體電路設(shè)計

根于設(shè)計思路和設(shè)計要求，本設(shè)計對輸出電壓要做到較為精確的控制，因此選用LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器作為供電電路的核心芯片。LM2596具有3.3V、5V、12V的固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出，根據(jù)設(shè)計要求，選擇可調(diào)電壓輸出，其測試電路及其布線方案如圖1所示：

根據(jù)圖2，由E·T值和最大的負(fù)載電流值的交叉處確定一個電感區(qū)域，每個區(qū)域都有一個電感值表征。由圖可得11.22（V·μ_S）的水平線和1A的垂直線的交叉處所確定的電感為47μH。

3.3輸出輸入電容的選擇（C_OUT和C_IN）。輸出電容使用82μF～820μF低等效電阻的電解電容或固態(tài)鉭電容效果最好。該電容可用來對輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性。根據(jù)上述設(shè)計要求選取330μF電解電容作為輸出電容。輸入電容是一個位于輸入端與地之間的鋁或鉭電容。作為旁路電容，其作用是防止在輸出端出現(xiàn)大的暫態(tài)電壓。該電容在設(shè)計時需要靠近LM2596調(diào)節(jié)器。另外，輸入電容電路的均方根值至少要為直流負(fù)載電流的一半。在本設(shè)計中負(fù)載電流為3A。那么，輸入電容的電流均方根至少為1.5A。利用圖3所示的曲線圖可以選擇合適的電容。在曲線圖中，注意到50V的電壓線所對應(yīng)的電流均方根值大于1500mA的電容。所以選出一個680μF/50V或470μF/50V的電容。在此，選擇470μF的電解電容作為此設(shè)計的輸出電容

結(jié)語：

本設(shè)計涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，為CQB模擬對抗系統(tǒng)的實時懲罰裝置提供了一種行之有效的思路。

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（作者單位：武警警官學(xué)院）