淺淡投影機斷電保護電路的設(shè)計

鄧月明

摘要 投影機在使用過程中意外斷電的情況時有發(fā)生，機內(nèi)的熱量得不到及時散發(fā)容易導(dǎo)致投影機損壞，本電路正是針對此問題而設(shè)計。電路實物體積小，線路簡單，制作費用低廉，而且兼容性強，便于安裝。經(jīng)多次測試，該電路可有效地保護投影機，且性能穩(wěn)定，耗能低，值得推廣。

關(guān)鍵詞 電路；原理；散熱風(fēng)扇

中圖分類號TH741 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0048-02

隨著科技的發(fā)展，學(xué)校教學(xué)環(huán)境的現(xiàn)代化，投影機已成為學(xué)校重要的電教設(shè)備。由于它使用率高，格價較為昂貴，如何降低其損壞率，是各學(xué)校目前共同探討的問題。根據(jù)投影機的工作原理，投影機關(guān)機后，散熱風(fēng)扇還需對其冷卻約5min才可切斷電源，以確保其使用壽命。而投影機在使用中出現(xiàn)意外斷電時，機內(nèi)高溫的燈泡、光路及電子元件得不到及時散熱而提前老化或損壞的現(xiàn)象時有發(fā)生，經(jīng)實踐應(yīng)用，裝有該電路的投影機可有效降低燈泡及光路的損壞率。

1 電路工作原理

從電路圖可知，該電路主要由散熱風(fēng)扇維持運行電路，蓄電池節(jié)能電路，蓄電池充電電路三部分組成。電路主要功能：當(dāng)投影機意外斷電時，機內(nèi)12V電源停止了輸出，繼電器K由于線圈失去供電，觸點K-1得到釋放而接通，蓄電池及時向散熱風(fēng)扇供電，使其繼續(xù)運行，該電路置有散熱風(fēng)扇延時斷電功能，可使散熱風(fēng)扇運行約5min后自行關(guān)閉，整個電路既可讓投影機得到及時散熱又有效節(jié)約蓄電池電能。由于蓄電池在使用過程中電能不斷消耗，因此增設(shè)了蓄電池充電電路。

1.1 散熱風(fēng)扇維持運行電路

從電路圖可知，當(dāng)投影機突然斷電時，繼電器K也隨投影機斷電而失去供電，觸點K-1得到釋放而接通。剛接通電源時，A1的3腳（OUT）為高電平，Q2、Q3、Q4均為導(dǎo)通，蓄電池的電流從蓄電池的正極流出，流經(jīng)三端穩(wěn)壓集成A2后，再經(jīng)過導(dǎo)通的三級管Q2、Q3、Q4流經(jīng)過各路散熱風(fēng)扇到地端（蓄電池負(fù)極），形成閉合回路。因此，投影機出現(xiàn)意外斷電時，散熱風(fēng)扇可由蓄電池及時供電，而持續(xù)運轉(zhuǎn)。當(dāng)投影機恢復(fù)交流供電時，繼電器k也恢復(fù)供電而吸合，觸點K-1斷開，為投影機下一次意外斷電作準(zhǔn)備。

1.2 蓄電池節(jié)能電路

由于投影機關(guān)機后其散熱風(fēng)扇只需繼續(xù)運行約5min即可完成散熱，因此，當(dāng)投影機斷電時，蓄電池只需向散熱風(fēng)扇供電約5min即可，時間過長就造成了電能的浪費，所以本電路還加設(shè)了蓄電池節(jié)能電路。

從電路圖可知，電池節(jié)能電路由時基電路NE555、二極管D3、電阻R2、R3、R4、及電容C2、C3組成。電路主要利用555集成電路第5腳（CON端）的控制功能實現(xiàn)的。我們知道在555集成電路的內(nèi)部有由3只阻值均為5KΩ的電阻器構(gòu)成的分壓器，VC端（第5腳）就接在第1只與第2只電阻之間，5腳電位就被固定在2/3電源電壓上，所以時基電路的復(fù)位電平為2/3電源電壓。若通過外部電路來提高第5腳的電平從而使復(fù)位電平增高，就能實現(xiàn)規(guī)定時間的延時。

我們通過二極管D3來提高第5腳的電平，設(shè)二極管壓降為0.7V，則第5腳電平就被固定在12-0.7=11.3V。由于電容C2兩端的電壓不能突變，剛通電時，A1的2腳（TRI端）為低電平，A1被觸發(fā)置位，3腳（OUT端）輸出高電平，三極管Q2、Q3、Q4的B極也處于高電平而導(dǎo)通，電流流經(jīng)各散熱風(fēng)扇，而至使其運行。以此同時，電源通過電阻R4向電容C3充電，使閾值端THR（第6腳）電平不斷升高，升至第5腳（CON端）的電平時，內(nèi)部電路復(fù)位，三腳（OUT）輸出低電平，因此三極管Q2、Q3、Q4關(guān)閉，關(guān)斷電流，散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)。我們可根據(jù)RC充電公式Vc=E（1-e（-t/R*C）來計算電阻R4和電容C3的大小而得出閾值（6腳）電平電升至5腳（VC端）的時間。

結(jié)合原理圖及實際要求得知，電容C3和電阻R4串聯(lián)，組成RC充電電路，接到12V電源E上，延時約5min，電容上電壓VC達到11.3V，C3和R4的取值計算如下：

Vｃ= E(1-e（-t/RxC）→11.3=12（1-e（-5/RxC）→11.3/12=1-e（-5/RxC）

→0.7/12= e（-5/RxC）→Ln（0.7/12）=-5/ RxC→-2.84=-5/RxC

→R x C=5/2.84→R x C=1.76 ，其中R的單位為歐姆，C的單位為法拉。

1.3 蓄電池充電電路

由于蓄電池在使用過程中電能會下降，如不及時充電，電池電能最終耗盡，因此，本電路增設(shè)了蓄電池充電電路。

從電路圖可知，電路由變壓器T、二極管VD1-VD4、電容C1、電阻R1、三極管Q1組成，變壓器T將市電變成12V的交流電，再經(jīng)VD1-VD4橋式整流，經(jīng)C1濾波后，變成較平穩(wěn)的直流電，再經(jīng)Q1、R1、 ZD組成的串聯(lián)穩(wěn)電路輸出，向蓄電池充電。

當(dāng)蓄電池電能變低時，蓄電池的極間電壓也同時變低，當(dāng)?shù)陀?3.7V時，Q1的B腳電位由于14.4V的穩(wěn)壓二極管ZD的作用高于E腳0.7V，因此Q1導(dǎo)通，電源向蓄電池充電，隨著充電時間的延長，蓄電池電能得到恢復(fù)，蓄電池極間電壓達到13.7V時，Q1截止，電源停止向蓄電池充電。而當(dāng)市電升高時， ZD 始終將Q1的B極電壓鉗定于14.4V，而Q１的E極電壓由于Q1內(nèi)部PN結(jié)電位差，始終鉗定在１３.７V的電壓。整個充電電路讓蓄電池處于13.7V的浮充狀態(tài)，充電電路可以長時間通電，蓄電池也不會因過充而損壞。

2 電路的安裝

從電路圖得知， 電路安裝較為簡單，其中繼電器K一端可通過導(dǎo)線接投影機內(nèi)部的電源12V輸出端，繼電器另一端和投影機的地線相接。而Q2、Q3、Q4的E極分別通過導(dǎo)線連接到投影機內(nèi)部的燈泡、光路、液晶板（或DMD）散熱風(fēng)扇的供電腳。圖中的散熱風(fēng)扇１、散熱風(fēng)扇２、散熱風(fēng)扇３分別代表上述的散熱風(fēng)扇，為了容易講解電路原理而畫入圖中。最后，將保護電路的地線和投影機內(nèi)部的地線連接，我們便可完成整個電路的安裝。值得注意的是：在保護電路安裝前，要先切斷投影機內(nèi)部電源并等待3min以上，投影機內(nèi)部余電釋放完畢方可進行操作，安裝過程注意防止靜電。

3 電路測試

為了檢驗該電路在日常復(fù)雜多變的使用環(huán)境中的適應(yīng)性，筆者對電路進行了各種測試。

投影機電源多次被強行切斷時，其內(nèi)部的三個散熱風(fēng)扇（燈泡散熱風(fēng)扇，液晶板散熱風(fēng)扇，光路散熱風(fēng)扇）都能持繼運行，速度平穩(wěn)。散熱風(fēng)扇在運行過程中，Q2、Q3、Q4的E腳輸出電壓都恒定在12V，散熱風(fēng)扇的運行時間多次被測試，結(jié)果都在 5分鐘在右。散熱風(fēng)扇運行時，電路的總電流為575mA，散熱風(fēng)扇停轉(zhuǎn)時，總電流為５毫安，由此可見本電路本身耗散電能非常小，僅為５mA。電路在持續(xù)使用中，雖然使用環(huán)境溫度出現(xiàn)變化，但電路各元器件無明顯升溫，對電路主要工作點進行測量，其電壓和電流無出現(xiàn)任何波動。電路電源適用范圍廣，用調(diào)壓器將市電從200V調(diào)至到240V電路也正常工作，并能順利通過各種干擾的測試。

4 電路的使用

為了得知該電路的實際使用情況，筆者將電路裝在某校一部份投影機上，使用一年以來，電路沒有出現(xiàn)任何故障。投影機在使用過程中，也沒有由于加裝了該電路而受到影響。經(jīng)過查看該學(xué)校的投影機維修記錄，發(fā)現(xiàn)裝有該電路的投影機更換燈泡和維修光路的次數(shù)較往年有所下降，具有較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]葉桂娟.555時基電路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007，９.

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