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[图文]简单的应急照明电路           ★★★ 【字体:
简单的应急照明电路
作者:imefan    文章来源:王盛明    点击数:    更新时间:2009-1-18    

  在生活中,我们有时候会遇到断电的情况。于是很多人从市场上买了价格不低的所谓的应急灯,但是我发现那种应急灯用的只是一个6V/4Ah(只是标称值,实际容量还要小一些)的铅酸蓄电池,充上一天的电,用不到二三个小时就完了,而且它的灯管是小功率的,亮度又不够,对于晚上看书来说实在太伤眼睛了。于是我就想能不能自己买一个容量大一点的的蓄电池,然后做一个升压逆变器来驱动台灯呢?到市场上问了一下价格,一般摩托车专用的12V/8Ah的铅酸蓄电池价格大概在80元左右,于是自己动手,用自己手头上有限的东西做了一个应急照明系统以供自用。做出来之后感觉不错,现跟大家分享之。
  首先,一般台灯(日光灯型的)都是220V供电的,并且都是电子镇流器驱动的,电子镇流器的特点是先把220V的交流市电整流滤波后得到直流。然后再振荡驱动灯管。所以它对电源的频率、波形等参变数要求不高。并且电压范围很宽。刚好手头上有一个小型的环形变压器,是220V输入,双12V输出的。于是我决定用它来做升压的主要部件。考虑到效率问题,为了达到足够的输出电压,还要把环形变压器的副级线圈圈数给减少一些。
  升压部分的电路设计如图1所示。当没有停电的时候,由于充电部分电路提供的9V电源加到继电器的线圈上,使得继电器常闭开关K1打开,后面的振荡升压电路停止工作。另一方面,此时220V的市电经过二极管D3~D6整流之后,经由C5滤波,从Out+、Out-输出供给台灯。所以此时蓄电池不放电,台灯实际用的是市电的能量。而当市电突然断了的时候,由于继电器线圈上的9V电源消失,常闭开关K1闭合。此时由R2、R3、R4、R5、Q3、Q4、C3、C4等组成的多谐振荡器开始起振,从Q3、Q4的集电极输出相位差为180°的方波脉冲。脉冲频率的计算公式为(当R=R3=R4,C=C3=C4时):f=1/1.4RC。图中,R=R3=R4=24kΩ,C=C3=C4=0.22 uF,所以脉冲频率大约为f=135Hz。反相的两路方波信号分别经过复合管Q1、Q2和复合管Q5、Q6功率放大之后加载到环形变压器的线圈两端,实际上为了提高效率,Q1、Q6都是工作在开关状态的,它们轮流导通与截止。而线圈的抽头接到了电源(蓄电池)的正极。因而线圈内将产生交变的磁通量,变压器的副级将输出250V的方波交变电压(因为变压器经过改造,提高了变压比,所以大于220V)。这交变的方波经过二极管D7-D10组成的整流桥整流,再经C5滤波后从Out+、Out-输出供给台灯。所以由以上分析知道,电路将自动地给台灯切换电源(市电与蓄电池之间)。另外,图中C1、C2是电源的退耦电容,用来缓冲电源的接线上的脉冲电流以及减少对外的噪音干扰。二极管D1、D2的作用的是给能量回授提供通路,提高电源的效率。R7是电容C5的泄放电阻。为了安全起见,220V市电和蓄电池的接入通路都加了保险管,以防短路。需要说明的一点是,Q1、Q6图中给出的型号是c4242,并不合理,那只是为了节约成本,从废旧的电子镇流器上拆下的。Q1、Q6最好是用DK系列的开关管,以提高效率。
 
  当然,一个蓄电池也需要充电。实际上每充满一次,如果是9W的台灯可以连续用9个半小时(对于12V/8Ah的蓄电池来说),所以有时候也忘了到底是有多久没有充电了,来不及充电;有时候也会过充电,造成电池的寿命缩短。为此,我做了一个简单的自动恒压充电电路,免去了很多的人工维护。电路原理如图2所示。D1-D4组成的整流桥将变压器副线圈输出的17V的交流电变换成直流,经过C1、C2滤波后,一路经过单片稳压集成电路7809稳压后输出9V电压,供给单运放uA741和升压部分电路中的继电器。另一路由LM317、R2、R1、C3、W1等组成的稳压电路输出14V的电压,再通过R3、D5向蓄电池充电。R3起限流作用,D5的作用是防止停电的时候蓄电池反方向放电。另外,R4、R5、R6、W2、uA741、R7、LED1等组成一个电压检测电路,检测指示是否充满了电。其中R4、W2组成分压取样电路,取出D5前端的电压与R5、R6分压产生的基准电压进行比较。如果蓄电池充满时,A741输出高电平,驱动LED1发光。至于翻转电压定在哪一点,可调节W2来确定。
 
  整个电路制作起来并不困难,只要把电路接好,基本上不用调试就可正常工作。本人使用的蓄电池容量为12V/8Ah.实际测量电路效率为80%以上,最多可以同时给三台11W的台灯供电,对单台台灯可连续9.5小时提供电源。真可谓既简单又实用。

文章录入:imefan    责任编辑:ImEfan 
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