浅淡投影机断电保护电路的设计

邓月明

摘要 投影机在使用过程中意外断电的情况时有发生，机内的热量得不到及时散发容易导致投影机损坏，本电路正是针对此问题而设计。电路实物体积小，线路简单，制作费用低廉，而且兼容性强，便于安装。经多次测试，该电路可有效地保护投影机，且性能稳定，耗能低，值得推广。

关键词 电路；原理；散热风扇

中图分类号TH741 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0048-02

随着科技的发展，学校教学环境的现代化，投影机已成为学校重要的电教设备。由于它使用率高，格价较为昂贵，如何降低其损坏率，是各学校目前共同探讨的问题。根据投影机的工作原理，投影机关机后，散热风扇还需对其冷却约5min才可切断电源，以确保其使用寿命。而投影机在使用中出现意外断电时，机内高温的灯泡、光路及电子元件得不到及时散热而提前老化或损坏的现象时有发生，经实践应用，装有该电路的投影机可有效降低灯泡及光路的损坏率。

1 电路工作原理

从电路图可知，该电路主要由散热风扇维持运行电路，蓄电池节能电路，蓄电池充电电路三部分组成。电路主要功能：当投影机意外断电时，机内12V电源停止了输出，继电器K由于线圈失去供电，触点K-1得到释放而接通，蓄电池及时向散热风扇供电，使其继续运行，该电路置有散热风扇延时断电功能，可使散热风扇运行约5min后自行关闭，整个电路既可让投影机得到及时散热又有效节约蓄电池电能。由于蓄电池在使用过程中电能不断消耗，因此增设了蓄电池充电电路。

1.1 散热风扇维持运行电路

从电路图可知，当投影机突然断电时，继电器K也随投影机断电而失去供电，触点K-1得到释放而接通。刚接通电源时，A1的3脚（OUT）为高电平，Q2、Q3、Q4均为导通，蓄电池的电流从蓄电池的正极流出，流经三端稳压集成A2后，再经过导通的三级管Q2、Q3、Q4流经过各路散热风扇到地端（蓄电池负极），形成闭合回路。因此，投影机出现意外断电时，散热风扇可由蓄电池及时供电，而持续运转。当投影机恢复交流供电时，继电器k也恢复供电而吸合，触点K-1断开，为投影机下一次意外断电作准备。

1.2 蓄电池节能电路

由于投影机关机后其散热风扇只需继续运行约5min即可完成散热，因此，当投影机断电时，蓄电池只需向散热风扇供电约5min即可，时间过长就造成了电能的浪费，所以本电路还加设了蓄电池节能电路。

从电路图可知，电池节能电路由时基电路NE555、二极管D3、电阻R2、R3、R4、及电容C2、C3组成。电路主要利用555集成电路第5脚（CON端）的控制功能实现的。我们知道在555集成电路的内部有由3只阻值均为5KΩ的电阻器构成的分压器，VC端（第5脚）就接在第1只与第2只电阻之间，5脚电位就被固定在2/3电源电压上，所以时基电路的复位电平为2/3电源电压。若通过外部电路来提高第5脚的电平从而使复位电平增高，就能实现规定时间的延时。

我们通过二极管D3来提高第5脚的电平，设二极管压降为0.7V，则第5脚电平就被固定在12-0.7=11.3V。由于电容C2两端的电压不能突变，刚通电时，A1的2脚（TRI端）为低电平，A1被触发置位，3脚（OUT端）输出高电平，三极管Q2、Q3、Q4的B极也处于高电平而导通，电流流经各散热风扇，而至使其运行。以此同时，电源通过电阻R4向电容C3充电，使阈值端THR（第6脚）电平不断升高，升至第5脚（CON端）的电平时，内部电路复位，三脚（OUT）输出低电平，因此三极管Q2、Q3、Q4关闭，关断电流，散热风扇停转。我们可根据RC充电公式Vc=E（1-e（-t/R*C）来计算电阻R4和电容C3的大小而得出阈值（6脚）电平电升至5脚（VC端）的时间。

结合原理图及实际要求得知，电容C3和电阻R4串联，组成RC充电电路，接到12V电源E上，延时约5min，电容上电压VC达到11.3V，C3和R4的取值计算如下：

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的单位为欧姆，C的单位为法拉。

1.3 蓄电池充电电路

由于蓄电池在使用过程中电能会下降，如不及时充电，电池电能最终耗尽，因此，本电路增设了蓄电池充电电路。

从电路图可知，电路由变压器T、二极管VD1-VD4、电容C1、电阻R1、三极管Q1组成，变压器T将市电变成12V的交流电，再经VD1-VD4桥式整流，经C1滤波后，变成较平稳的直流电，再经Q1、R1、 ZD组成的串联稳电路输出，向蓄电池充电。

当蓄电池电能变低时，蓄电池的极间电压也同时变低，当低于13.7V时，Q1的B脚电位由于14.4V的稳压二极管ZD的作用高于E脚0.7V，因此Q1导通，电源向蓄电池充电，随着充电时间的延长，蓄电池电能得到恢复，蓄电池极间电压达到13.7V时，Q1截止，电源停止向蓄电池充电。而当市电升高时， ZD 始终将Q1的B极电压钳定于14.4V，而Q１的E极电压由于Q1内部PN结电位差，始终钳定在１３.７V的电压。整个充电电路让蓄电池处于13.7V的浮充状态，充电电路可以长时间通电，蓄电池也不会因过充而损坏。

2 电路的安装

从电路图得知， 电路安装较为简单，其中继电器K一端可通过导线接投影机内部的电源12V输出端，继电器另一端和投影机的地线相接。而Q2、Q3、Q4的E极分别通过导线连接到投影机内部的灯泡、光路、液晶板（或DMD）散热风扇的供电脚。图中的散热风扇１、散热风扇２、散热风扇３分别代表上述的散热风扇，为了容易讲解电路原理而画入图中。最后，将保护电路的地线和投影机内部的地线连接，我们便可完成整个电路的安装。值得注意的是：在保护电路安装前，要先切断投影机内部电源并等待3min以上，投影机内部余电释放完毕方可进行操作，安装过程注意防止静电。

3 电路测试

为了检验该电路在日常复杂多变的使用环境中的适应性，笔者对电路进行了各种测试。

投影机电源多次被强行切断时，其内部的三个散热风扇（灯泡散热风扇，液晶板散热风扇，光路散热风扇）都能持继运行，速度平稳。散热风扇在运行过程中，Q2、Q3、Q4的E脚输出电压都恒定在12V，散热风扇的运行时间多次被测试，结果都在 5分钟在右。散热风扇运行时，电路的总电流为575mA，散热风扇停转时，总电流为５毫安，由此可见本电路本身耗散电能非常小，仅为５mA。电路在持续使用中，虽然使用环境温度出现变化，但电路各元器件无明显升温，对电路主要工作点进行测量，其电压和电流无出现任何波动。电路电源适用范围广，用调压器将市电从200V调至到240V电路也正常工作，并能顺利通过各种干扰的测试。

4 电路的使用

为了得知该电路的实际使用情况，笔者将电路装在某校一部份投影机上，使用一年以来，电路没有出现任何故障。投影机在使用过程中，也没有由于加装了该电路而受到影响。经过查看该学校的投影机维修记录，发现装有该电路的投影机更换灯泡和维修光路的次数较往年有所下降，具有较好的经济效益。

参考文献

[1]叶桂娟.555时基电路[M].北京：电子工业出版社，2007，９.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”