第6期2019年3月No.6March，2019
作者简介：张伟亮（1988— ），男，山东济南人，工程师，学士；研究方向：飞机电子电气附件维修。
摘 要：文章介绍了飞机客舱4041顶灯的功能原理，维修过程中遇到的故障，以及对于各种故障的排故过程分析。
关键词：变压整流；并联共振；亮暗控制飞机客舱4041系列顶灯功能原理介绍及故障分析
张伟亮，宋新建，李 政
（山东翔宇航空技术服务有限责任公司，山东 济南 250000）
无线互联科技
Wireless Internet Technology
4041系列顶灯是飞机客舱照明系统的一个部件，该顶灯为客舱提供直接照明。根据在飞机客舱安装位置和照明需求的不同，4041系列顶灯可提供不同的尺寸和9~45 W 功率安装使用。1 顶灯概述
vobu
顶灯工作的功能部件为镇流器，内部含有一个集成电路板。电路板上有一个矩形接头作为飞机电源接口，为顶灯电路提供电源和信号控制。顶灯有3种不同设计类型用于飞机上的安装，这3种设计类型只是机械结构不同，功能完全相同。 4041系列顶灯有一个透明的柔性保护罩用于保护灯管，防止灯管破裂划伤。有些顶灯还安装有一个独立的夜灯。每个顶灯点亮一根荧光灯管，灯管可以直接按压装入顶灯灯座和移除，不用旋转。两个灯座有两个平行的凹槽确保灯管末端的引脚正确插入安装，灯座内部两个平行移动的弹簧锁扣固定灯管， 灯座的触点弹簧将灯管引脚插入锁定后压紧。顶灯左侧灯座有释放按钮，按下按钮后灯座锁扣移动到一侧释放灯管末端的引脚。
顶灯镇流器工作电源为115 VAC/400 Hz 交流电。灯管在不同模式下2 s 内完成启动和点亮。顶灯有3种工作模式： BRIGHT （亮模式）：灯管正常亮度。DIM 1（暗模式1）：65%的灯管正常亮度。DIM 2（暗模式2）：25%的灯管正常亮度。2 工作原理
2.1 系统原理概述
飞机的交流输入电源115 V/400 Hz 经过滤波和尖峰抑制电路后，整流成800 Hz 的脉动直流。功率因数控制器将整流后的脉动直流升压到+230 Vdc 供给并联振荡电路。并联振荡电路将230 V 直流电压转换成灯管电流为200~230 mA 的正弦波。根据亮度模式不同，灯管电流不同，25%亮度模式灯管电流为30~50 mA ；65%亮度模式灯管电流为115~140 mA ；全亮模式灯管电流为200~230 mA 。 电路系统框如图1所示。2.2 电路原理
2.2.1 滤波和尖峰保护电路
电机线圈绕线机
滤波和尖峰保护电路的作用是防止115 V/400 Hz 交流电源的电磁干扰。电感L1和电容C1，C2抑制共模噪声，L2，C3抑制差模噪声。可变电阻R13用于防止尖峰脉冲。2.2.2 整流电路
整流桥电路包含二极管V1、V2、V3、V4，整流电路的作
用是将115 V/400 Hz 交流电整流成一个800 Hz 的脉动直流电
保暖鼠标垫压。桥式整流的负端是内部电路的参考地PWR GND 。
图1 电路系统框
2.2.3 功率因数控制器和限流器电路
该电路的主要元件有升压电感 L3、二极管V50、升压开关V11和芯片N1。该电路将功率从预热阶段的4 W 上升到50 W 点亮70英寸灯管。
gff全贴合技术电路工作过程为：当V11闭合时，电感L3充电电流线性增大，直到400 Hz 正弦波的预设值。然后V11关断，电流线性减小并经过二极管V50对电容C14充电，直到电流值减小到0然后开关重新闭合。电阻R918是电流感应元件，其信号经过电阻R8反馈到控制电路N1。反馈控制回路由电阻R9、R10、R11组成，将输出电压分压到合适的电压级别，电容C10、C11和电阻R53对信号进行滤波。电阻R5对场
效应管V11栅极限流和抑制干扰振荡。并联二极管V24确保开关V11关断时栅极快速放电。R2和V7限制电容C14的最大冲击电流为800 mA 。2.2.4 并联振荡电路
并联共振电路为灯管提供恒流。共振电路由变压器T2，电容C17、C18，晶体管V14、V15 组成。芯片N2的管脚1和2输出交替方波信号，使V14、V15交替导通，形成高压振荡。电路的共振频率小于50 kHz 。二极管V16、V17用于防止电流同时流入变压器 T2初级线圈的两部分。2.2.5 灯管电路
灯管电路的作用是连接灯管到共振电路上，选择灯管的亮度模式和其它特殊操作。灯光亮度控制电路和限流电路由两个继电器K1、K2和电感L6、L7组成。
在预热期间，继电器K1吸合，K2断开，灯管的灯丝经过
电容C21、C22连接到变压器T2的次级线圈。电流不能流过灯管，但加热灯丝。灯管点亮需要顺序进行以下步骤。
（1）N2停止振荡电路的振荡。继电器K1、K2根据100%、65%，25%的照明要求设置开关位置。
（2）N2重新启动振荡电路振荡。完成后灯管两端出现共振电路最大电压，灯管点亮。全亮模式两个继电器关断，L6线圈与L7主线圈并联。65%亮度模式K1关断、K2闭合。电管电流流经电感L6。25%亮度模式两个继电器都吸合，L6和L7的所有3个线圈串联。
继电器开关时中断共振电路振荡。这能防止继电器触点欠载。电容C19防止整流灯管与电压器T2和电感L3、L4饱和。工作过程中拆除灯管会在灯管两端产生高压。电阻R20和R21将高压钳位，直到控制电路探测到故障并停止工作。
2.2.6 灯管电路控制电路介绍
号码池
电感L4的副线圈用于探测振荡电路的过零点。为了补偿场效应管V14、V15的开关时间和N2的延时，在L4的副线圈，经过电阻R14、R15，R17和电容C15额外增加了一个电压。变压器T2上的回扫电压被反馈，补偿瞬间的电压变化。二极管V37、V39，电阻R78以及电容C31和二极管V30限制有效地回扫电压。电阻R19、电容C40，场效应管V36为N2提供零点探测的正确相位。如果功率因素限制器输出超限，比较器N4停止N2的振荡。界限值由电阻R74、R16、R56、R60决定。隔离电阻R12连接比较器和IC N2，电容C41防止电路振荡。电容C16设置同步频率范围。
2.2.7 内部电源
变压器T1的次级线圈2-3和线圈4-5从滤波的115 V/400 Hz 输入电源产生两个相互隔离的内部电源。
（1）功率因数控制器电源。
电压器T1的次级线圈4-5输出经二极管V8和V9整流。电阻R50、R51、R52设置稳压电源芯片N3的输
出电压。电路的参考地为PWR GND。
（2）内部电源。
电压器T1的次级线圈2-3输出经二极管V12和V23整流，电容C39滤波。三极管V33和V34以及齐纳二极管V35是前置串联调节器。正常模式下电阻R28和V35的结点电压拉低。芯片U11提供5 VDC（VCC）到D1和D2。电容C30缓冲短暂中断。
当115 V/400 Hz通电时进行上电复位。电源经过V26和电阻R44对电容C4充电。该信号作为U1的一个输入信号。电阻R42保持三极管V26关断。D1的管脚4输出信号到三极管V43经光耦U2-1和电阻R43开关三极管V26。
2.2.8 亮度模式控制接口
变压器T1次级线圈7-8脚输出经过V21、V22整流，稳压管V10为亮度模式控制电路提供电压。暗亮信号的参考地是NEUTRAL（AC地）。
2.2.9 控制逻辑
微控制器D1采集并处理所有的输入信号并控制灯的工作。场效应管V27将变压器T2的温度传感器参考
GND漂移。二极管V5，电阻R40，电容C35和芯片D2-A探测和整形输入电压的过零点信号。R39监测部件的温度。R34-R38将灯管电压分压到合适级别，经二极管V13整流和电容C33滤波。电阻R59监测的灯丝状态信号，该电路用于探测更换灯管或灯丝断路，电阻R57和R58用于信号分压，C36用于信号滤波。
3 故障现象及分析
顶灯组件的常见故障为灯不亮，绝缘测试不合格，亮度模式不可调节，预热期间灯亮。故障分析如下。
3.1 绝缘电阻测试不合格
导致绝缘失效的原因主要有：（1）电路板和壳体匹配不好。检查电路板和壳体的绝缘可以排除。（2）部件接头损坏。检查并更换接头，故障排除。（3）电容C1、C2损坏。更换C1，C2，故障排除。
3.2 保险F1烧断
灯不亮时，首先使用万用表欧姆档测量电路板保险F1。如果保险F1通路，则继续参照电路板图分析查故障原因。如果保险F1开路，建议不要直接通电测试。应拆下电路板保护盖，检查电路板上是否有
烧损的元件，闻下是否存在电路板烧焦的气味。保险F1烧断的情况如下。
（1）使用万用表二极管档位测量发现整流桥二极管V1-V4击穿短路，导致电源短接，瞬时电流过大，烧毁保险。更换整流二极管和保险后，通电灯亮。
（2）拆开电路板闻到元件烧焦气味，检查发现电容C17或C18管脚烧损，电容击穿损坏。通常这种情况下同时测量一下V14和V15，发现V14、V15的G-S短接。更换V14和V15，电容C17、C18和保险F1，灯管开始照明，故障排除。
（3）场效应管V14和V15栅极与源极之间短路，导致F1烧损，更换V14和V15F1后通电灯亮。
3.3 C14上无230 VDC
测量电容C14两端应为230 VDC电压。实测只有150 V 左右或更小，判断为升压元件故障。升压元件包括N1、L3、V11。首先检查线圈L3的输入端电压约为150 VDC，输出端无电压，可以判断为线圈开路，更换线圈L3故障排除。若线圈输出端有电压，检查芯片N1管脚7有无方波信号，如果有信号，则继续检查场效应管V11是否开关正常。另外二极管V50开路或场效应管V7故障也能导致测量无230 VDC，可根据实际情况测量检查。以上检查可以确定哪个元件故障，可针对故障件更换。
3.4 变压器T2无振荡输出
测量T2线圈是否开路，如果开路则进行更换。如果线圈正常，用示波器检查T2初级线圈有无振荡波形。如果只有230 VDC电压无振荡波形，则用万用表检查与振荡有关的元件V14，V15，V16，V17，用示波器检查N2管脚1和2的输出输出方波。常见故障为场效应管V14，V15的G-S极短路，更换后灯亮。
3.5 无15 VDC电压
15 V电压主要由变压器T1的次级线圈输出整流提供。
15 VDC为内部控制电路提供电压。测量无15 VDC，可以首先检查T1线圈是否开路，如果开路更换T1。如果线圈测试正常，检查IC N3输出端2脚有无15 VDC，输入端3脚有无15-25 VDC，可以判断N3故障。对于另外一路内部电源，使用万用表检查V33和V34的B-C极，可以判断三极管状态，如果故障将其更换。
3.6 预热期间灯管照亮
正常灯管预热期间应不亮。预热期间灯管两端高电压经线圈L7的3-5脚，继电器K2的管脚11-13，继电器K1的管脚
Introduction to the function principle and fault analysis of the 4041 series ceiling light of the aircraft c
abin
Zhang Weiliang, Song Xinjian, Li Zheng
（Shandong Xiangyu Aviation Technology Service Co., Ltd., Jinan 250000, China ）
Abstract：
This paper introduces the functional principle of the 4041 ceiling light of the aircraft cabin, the faults encountered during the maintenance process, and the analysis of the troubleshooting process for various faults.Key words：
transformer rectifier; parallel resonance; light and dark control [参考文献]
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Design and method of linear path tracking for with double propeller based on DSP
Lu Zhangcheng
（School of Electronics and Information, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China ）
Abstract：
In this paper, according to the motion characteristics of the double propeller unmanned surface craft, a direct path tracking method based on the double propeller unmanned surface craft is proposed. The control structure of the control method is introduced. Then, based on the embedded platform of DSP, the software design idea of the control method is put forward.Key words：
double propeller driving; DSP; linear path tracking 4 结语
本文根据双桨驱动水面无人艇响应速度慢、滞后性强的特点，设计了一种适合双桨水面无人艇的运动控制系统，并设计了一种适合该控制对象的控制算法，能够有效缩短双桨
无人艇的反应时间，加快响应速度，并且介绍了实现该算法的软件流程思想。
声波驱蚊（上接第119页）
9-13，继电器K2的管脚6-4到GND ，灯管两端无高压，灯管
预热期间不亮。实际排故测试发现预热期间灯管两端电压109 V 左右，灯管两端电压未经过继电器到GND 。判断为继电器K1或K2动作错误，经实际测量K2继电器线圈有电压，确定为K2吸合，高电压经L7两个线圈和L6线圈加到灯两端导致灯亮，预热时K2不应吸合。继电器K2动作电压受三极管V47控制，三极管导通信号来自D1的管脚6，使用万用表直流电压档位测量控制器D1的管脚6电压为0 V ，正常情况下V47不应导通，实际测量发现三极管C-E 之间压降很低，判断故障为三极管V47损坏，导致通路。更换三极管V47后，通电灯管预热期间不亮，预热结束后灯管亮起。3.7 灯管亮度模式不能切换
灯组件有3种亮度模式，可提供全亮、65%亮度（DIM1）和25%亮度（DIM2）。
维修过程中出现亮度模式不能切换，判断为继电器K1或K2动作状态不对导致。可通过测量控制器D1的管脚5和管
脚6的信号，以及三极管V47和V38的开关状态。如果芯片D1
的管脚输出信号正常，三极管开关正常则可以排除控制器D1和三极管V47，V38的故障，从而确定是继电器K1或K2故障。更换继电器K1、K2，通电测试，亮度模式切换测试正常。4 结语
顶灯安装在飞机客舱，可为客舱提供不同亮度模式的照明。镇流器将输入交流115 VAC/400 Hz 滤波整流后升压为+230 V 直流，然后经过振荡电路，在T2次级线圈产生灯管照明需要的交流电压。造成灯管不亮有多种原因，应从前端电源输入端入手逐级排查电路故障。在修理中应使用万用表和示波器重点检查各个电压及波形，并区分参考地的不同，选对参考地段。检查控制芯片的工作电压是否正常，芯片的重要输出管脚信号，以及三极管的好坏。对于亮暗模式不可控故障可针对继电器的触点开关状态排故，比较容易确定故障原因。
