在過去幾年，有線電視發(fā)展迅速，標清或高清數(shù)字電視機頂盒越來越多地進入居民家庭[1]。很多人在用遙控器關掉電視后便不再留意機頂盒這個設備，認為其耗電很少。但是通過實際測量發(fā)現(xiàn)，連接電視機的傳統(tǒng)機頂盒待機狀態(tài)下功耗為5.07 W左右，遠遠超過了空調、音響、電視機等這些高能耗電器的待機功耗。

    傳統(tǒng)機頂盒待機的一般技術方案是由機頂盒的電源模塊直接對各功能模塊供電，待機時僅禁止視頻輸出，所有模塊仍處于供電狀態(tài)，這使其待機狀態(tài)能耗較高，造成巨大的能源浪費，因此改進傳統(tǒng)機頂盒待機狀態(tài)下的能耗已刻不容緩[2-3]。
1 總體方案設計
    本方案是由單片機微處理器、紅外接收器以及繼電器等部分組成的一體化節(jié)能改進方案，具體結構如圖1所示。其基本原理是：在機頂盒遙控器發(fā)出一個待機或開機信號時，紅外接收部分接收到待機信號或開機信號，并將信號傳送給單片機處理器分析處理；確定是待機信號或開機信號后，向繼電器控制部分及紅外發(fā)射模塊分別發(fā)出控制指令；繼電器模塊接到指令后，切斷或接入電路電源，使機頂盒內(nèi)主芯片及高耗能外圍電路模塊停止或開始工作；紅外發(fā)射模塊接到單片機待機或開機指令后，向電視機紅外接收模塊發(fā)出待機或開機命令，實現(xiàn)遙控一體化待機和開機功能。各模塊功能如下：

    (1)紅外接收模塊：用于接收機頂盒遙控器發(fā)出的各種控制命令并將其傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊。該部分為原有電路模塊。
    (2)數(shù)據(jù)處理模塊：用于處理紅外接收模塊接收到的各種控制命令并將處理后的控制命令傳給相應執(zhí)行模塊。該部分為節(jié)能改進方案中增加的模塊。
    (3)繼電器模塊：用來執(zhí)行數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)出的待機或開機指令信號，進而接入或切斷機頂盒內(nèi)主芯片級外圍高耗能芯片，以實現(xiàn)機頂盒正常工作狀態(tài)或低功耗待機狀態(tài)。該部分為節(jié)能改進方案中增加的模塊。
    (4)紅外發(fā)射模塊：用來執(zhí)行數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)出的一體化開關機指令信號，其接收到待機或開機命令后，向電視紅外接收電路發(fā)出待機或開機命令，實現(xiàn)電視與機頂盒的一體化待機或開機。該部分為節(jié)能改進方案中增加的模塊。
2 電路實現(xiàn)
2.1 節(jié)能改進
    本改進方案是通過在主耗能芯片及外圍耗能電路與電源的接線處增加一個由繼電器和單片機最小系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。通過單片機控制繼電器的開關狀態(tài)來實現(xiàn)主耗能芯片和外圍耗能電路與電源的連接，實現(xiàn)機頂盒低功耗待機。其節(jié)能改進電路如圖2所示。

    當遙控器發(fā)出一個待機信號時，機頂盒紅外接收部分接收到待機信號并將信號傳送給單片機處理器分析處理，確定是待機信號后向繼電器模塊及電視機紅外待機模塊發(fā)出控制指令，切斷機頂盒主耗能芯片及外圍耗能電路。
2.2 遙控一體化
    據(jù)調查顯示，絕大多數(shù)數(shù)字電視的用戶都有同一個煩惱：機頂盒一個遙控器，電視機一個遙控器，操作很繁瑣。由于多種因素制約，機頂盒與電視機需要各自的遙控器分別進行遙控控制，這不僅使用戶操作繁瑣，而且容易產(chǎn)生誤操作。
    遙控器的核心元器件是編碼芯片，將需要實現(xiàn)的操作指令(如選臺、快進等)事先編碼，設備接收到信號后解碼，再控制有關部件執(zhí)行相應的動作。在設計時，接收電路和CPU是與遙控器的編碼一起配套設計的。編碼通過載波輸出，所有的脈沖信號均調制在載波上，載波頻率通常是38 kHz。載波通過用電信號驅動紅外發(fā)光二極管，將電信號變成光信號發(fā)射出去。在接收端，需要反過來通過光電二極管將紅外線光信號轉換成電信號，再經(jīng)放大、整形、解調等步驟，最后還原成最初的脈沖編碼信號，完成遙控指令的傳遞，這是一個十分復雜的過程[4]。
    通過調研發(fā)現(xiàn)，大部分用戶需要的遙控器一體化功能有：開機、待機、音量、信號源切換等常用功能，其他功能基本不需要集成。為此，本文設計了遙控器常用功能的一體化改進方案，其基本原理如圖3所示。本設計對原有機頂盒遙控器的體積、布局基本沒有影響，僅需較小的改進即可實現(xiàn)，在提升用戶使用體驗的同時又節(jié)省了電視機遙控器所需的電池開支，減少了能源消耗和環(huán)境污染。遙控器發(fā)射模塊及接收模塊改進電路如圖4所示。

3 功耗對比測試
    機頂盒內(nèi)部電路功耗分為工作功耗和待機功耗。工作功耗是指機頂盒在其實現(xiàn)正常工作時的必備功能及接口時的功耗；待機功耗是指機頂盒在完全待機狀態(tài)下的功耗。使機頂盒能夠正常顯示電視節(jié)目，工作15 min后，用功耗表測量被測機頂盒的工作功耗，測試時間不少于2 min，此測量值即為機頂盒的工作功耗；將機頂盒設置為待機狀態(tài)，待機15 min后用功耗表測量機頂盒的功耗，測量時間不少于2 min，此測量值即為機頂盒待機功耗[5]。
    為對機頂盒節(jié)能改進前后待機功耗效果進行對比，對機頂盒進行了功耗測試，測試結果如表1所示。

    測試結果表明，傳統(tǒng)機頂盒在實施節(jié)能改進后待機功耗僅為0.76 W，下降了近90%，節(jié)能效果明顯。若將此技術推廣到全國的傳統(tǒng)機頂盒節(jié)能改進中去，其每年將產(chǎn)生上億元的經(jīng)濟效益。同時，其與遙控一體化方案節(jié)省的干電池一起將帶來無法估量的環(huán)境效益。

    本文通過對傳統(tǒng)機頂盒內(nèi)部電路結構的研究，找到了其待機能耗過高的問題所在，通過添加由繼電器與單片機最小系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了其低功耗待機。本改進方案不僅實現(xiàn)了傳統(tǒng)機頂節(jié)能，對新研發(fā)低功耗待機機頂盒也具有重要參考價值。此外，本文提出的遙控一體化改進方案，既實現(xiàn)了用戶常用遙控功能的一體化，又克服了目前市場上其他遙控一體化方案帶來的改進成本高、改進方案復雜等不足。
參考文獻
[1] 宗翔，任偉.談談有線數(shù)字電視整體轉換的技術支撐[J].有線電視技術，2012(4)：114-115.
[2] 劉以農(nóng).盡快解決機頂盒待機能耗過高問題[J].北京觀察，2011(9)：36.
[3] 李鵬程.能效標準破解機頂盒能耗之困[N].中國電子報，2011-01-04.
[4] 王水成.遙控器檢修思路·技巧·實例[M].天津：天津科學技術出版社，2002.
[5] 崔巖，秦龔龍，張紅.高清晰度有線數(shù)字電視機頂盒技術要求和測量方法[J].廣播與電視技術，2010(3)：58-60.