淺淡投影機斷電保護電路的設計

鄧月明

摘要 投影機在使用過程中意外斷電的情況時有發生，機內的熱量得不到及時散發容易導致投影機損壞，本電路正是針對此問題而設計。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。經多次測試，該電路可有效地保護投影機，且性能穩定，耗能低，值得推廣。

關鍵詞 電路；原理；散熱風扇

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

隨著科技的發展，學校教學環境的現代化，投影機已成為學校重要的電教設備。由于它使用率高，格價較為昂貴，如何降低其損壞率，是各學校目前共同探討的問題。根據投影機的工作原理，投影機關機后，散熱風扇還需對其冷卻約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意外斷電時，機內高溫的燈泡、光路及電子元件得不到及時散熱而提前老化或損壞的現象時有發生，經實踐應用，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扇維持運行電路，蓄電池節能電路，蓄電池充電電路三部分組成。電路主要功能：當投影機意外斷電時，機內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扇供電，使其繼續運行，該電路置有散熱風扇延時斷電功能，可使散熱風扇運行約5min后自行關閉，整個電路既可讓投影機得到及時散熱又有效節約蓄電池電能。由于蓄電池在使用過程中電能不斷消耗，因此增設了蓄電池充電電路。

1.1 散熱風扇維持運行電路

從電路圖可知，當投影機突然斷電時，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均為導通，蓄電池的電流從蓄電池的正極流出，流經三端穩壓集成A2后，再經過導通的三級管Q2、Q3、Q4流經過各路散熱風扇到地端（蓄電池負極），形成閉合回路。因此，投影機出現意外斷電時，散熱風扇可由蓄電池及時供電，而持續運轉。當投影機恢復交流供電時，繼電器k也恢復供電而吸合，觸點K-1斷開，為投影機下一次意外斷電作準備。

1.2 蓄電池節能電路

由于投影機關機后其散熱風扇只需繼續運行約5min即可完成散熱，因此，當投影機斷電時，蓄電池只需向散熱風扇供電約5min即可，時間過長就造成了電能的浪費，所以本電路還加設了蓄電池節能電路。

從電路圖可知，電池節能電路由時基電路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）的控制功能實現的。我們知道在555集成電路的內部有由3只阻值均為5KΩ的電阻器構成的分壓器，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腳的電平從而使復位電平增高，就能實現規定時間的延時。

我們通過二極管D3來提高第5腳的電平，設二極管壓降為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通，電流流經各散熱風扇，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，內部電路復位，三腳（OUT）輸出低電平，因此三極管Q2、Q3、Q4關閉，關斷電流，散熱風扇停轉。我們可根據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。

結合原理圖及實際要求得知，電容C3和電阻R4串聯，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VD1-VD4橋式整流，經C1濾波后，變成較平穩的直流電，再經Q1、R1、 ZD組成的串聯穩電路輸出，向蓄電池充電。

當蓄電池電能變低時，蓄電池的極間電壓也同時變低，當低于13.7V時，Q1的B腳電位由于14.4V的穩壓二極管ZD的作用高于E腳0.7V，因此Q1導通，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，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內部PN結電位差，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，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一端可通過導線接投影機內部的電源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極分別通過導線連接到投影機內部的燈泡、光路、液晶板（或DMD）散熱風扇的供電腳。圖中的散熱風扇１、散熱風扇２、散熱風扇３分別代表上述的散熱風扇，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，要先切斷投影機內部電源并等待3min以上，投影機內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雜多變的使用環境中的適應性，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，其內部的三個散熱風扇（燈泡散熱風扇，液晶板散熱風扇，光路散熱風扇）都能持繼運行，速度平穩。散熱風扇在運行過程中，Q2、Q3、Q4的E腳輸出電壓都恒定在12V，散熱風扇的運行時間多次被測試，結果都在 5分鐘在右。散熱風扇運行時，電路的總電流為575mA，散熱風扇停轉時，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。電路在持續使用中，雖然使用環境溫度出現變化，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任何波動。電路電源適用范圍廣，用調壓器將市電從200V調至到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。經過查看該學校的投影機維修記錄，發現裝有該電路的投影機更換燈泡和維修光路的次數較往年有所下降，具有較好的經濟效益。

參考文獻

[1]葉桂娟.555時基電路[M].北京：電子工業出版社，2007，９.

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”