LAT型消防應急照明燈的電路原理與故障維修分析

2020-12-08 電子發燒友

LAT型消防應急照明燈的電路原理與故障維修分析

電子設計 發表於 2018-11-22 09:09:00

本文介紹的LAT型消防應急照明燈安裝在一般工業與民用建築中，以便停電時，為人員的疏散或消防作業提供應急性的照明，同時該燈具還具有"自檢"和"自保"功能，是一款全自動型消防應急照明燈具。燈具的外形如圖1所示。內部電路如圖2所示。

圖1 燈具的外形圖

圖2 內部電路圖

一、電路工作原理分析

1.正常狀態的自動充電電路

市電AC220V經C4、R16降壓，由D1~D4整流、C2濾波，形成5.5-5.9V直流充電電壓（與電池電壓高低有關係），經R13限流、D8隔離，加到鎳鎘電池組正極，進行自動充電。在充電時，由於R6和R3分壓為Q2的b極提供偏壓偏低，Q2截止，此時紅色充電指示燈LED3經Rl0可獲得1.79V電壓而發光，表示電池處於充電狀態。當電池充滿時（實測約為4,37V），Q2的b極偏壓增高並使Q2導通，c極電壓降低，LED3熄滅，表示充滿電後自動轉入涓流浮充狀態。

2.應急狀態的自動放電電路

在充電過程中，充電電壓經R15加到D6正極，在D6和D7的負極形成4.53V電壓，該電壓將D7封鎖住，使D7無法導通，導致Q4的b極無偏置，使Q4截止。正在充電時，即充電燈亮時，Q4的c極電壓為一0.1V;當電池充滿時，即充電燈滅時，電壓變為0.03V,Q5都因b極偏壓太低而截止，此時c極為高電位，電壓在4.27~5.91V之間變化，所以在充電的全過程中，Lal、La2聚光燈不會亮。

當突然停電時，充電電壓立刻消失，但在充電過程中，充電電壓經R15、R1、D5向Cl充電，並在Q3的b極形成的0.73V電壓不會立刻消失。另一方面，當充電電壓消失後，封鎖在D7負極上的4.53V電壓也隨之消失，即D6對D7的封鎖被解除，電池電壓立刻經Rll、D7、R5加到Q3的c極並使Q3導通。Q3導通後，為Q4的b極提供不小於0.7V的偏壓，使Q4飽和導通，從而也使Q5飽和導通，電池經Q5放電，將Lal、La2點亮。同時電池電壓經Q4、D9、R4（取代Rl和D5）繼續向Cl充電，保證Q3持續飽和導通，於是電路自動轉入應急照明狀態。

3.自動故障檢測

當電池未裝、失效或開路時，由於負載減輕引起充電電壓由5.91V上升到9.83V,經R13加到ZD1負極電壓為9.16V,ZD1被擊穿，使Ql的b極由1.28V升至2.59V,Q1導通，黃色故障指示燈亮，提示電路出現故障。同時，D8負極充電電壓由4.12V上升到8.48V,加到Lal、La2正端，該電壓又加到Q4的e極，經Rll、D7、R5、Q3到地構成通路（當電池出現問題時，D6將對D7失去封鎖作用，見下文"故障2"），但為Q4提供的偏置只有0.64V（測Q4的b極電壓為7.84V），所以Q4僅為弱導通。Q5的b極電壓為0.62V,則Q5也變為弱導通，在其內部有5.14V左右的壓降，此時Lal、La2雖然比正常狀態亮，但不至於燒毀。

4.過放電自動保護

由C1、Rl、D5、D9、R4及Q3組成的自動轉換電路，不僅可以實現正常和應急兩個狀態間自動轉換，同時又可為後備電池過放電自動保護。在應急狀態時，電池電壓經Q4、D9、R4向Cl充電，使Q3在轉換過程中保持飽和導通，Q4、Q5工作，將Lal、La2點亮。為了電池的使用壽命，不希望放電時間過長，所以當電壓放電低於額定電壓的85%時，通過電池電壓向Cl充電能力的自然下降使Q3截止，從而達到過放電自動保護目的。該燈具在"自檢"和"自保"兩個方面的設計，都是一種電路兩種用途，非常巧妙。

常見故障分析與維修

故障現象1:在正常狀態下，按試驗開關AN1,Lal、La2偶爾能亮，拔下電源插頭模擬突然性停電，Lal、La2很難再亮。

分析檢修：經檢查Cl失效，在正常狀態下下端電壓不能完全達到0.68V-0.73V,當m現突然停電時，由於充電電壓隨之消失，無法使Q3迅速導通，進而影響Q4和Q5,從而導致Lal、La2很難再亮。

故障現象2:在正常狀態下，按AN1和模擬突然停電，Lal、La2均不亮。

分析檢修：此故障大多是由於連接線有問題所致，因為所用的導線比較細，芯線強度有限，容易在導線的焊接點處出現斷路。

同時也要注意檢查後備電池的接點是否開路，因為一旦出現開路就會使充電電壓大幅增加，而且充電電壓加在D6和D7正極卜。的電壓幾乎相等，均為7.9V左右，因此D6對D7已經起不到封鎖的作用。儘管電路在設計方面已採取了相應的保護措施，但當Q4或Q5 r作點發生變化時，就會使Lal、Lal過壓，導致其老化或損壞。

故障現象3:在正常狀態下，按AN1試驗開關，Lal,La2亮；模擬突然停電Lal、La2不亮。

分析檢修：檢查自動轉換電路各元件未見異常，後備電池也未出現開路，測試電池發現沒有電壓，而且發現多檯燈具都有這種狀況，分析認為燈具所採用的後備電池性能比較差，過充或過放都容易造成電池失效，表現出的現象是永遠充不滿電（和那種"一充即滿，一用即光"有所不同），測兩極電壓為0V.實修時應注意檢查，看看電路是否存在"過充"和"過放"問題。

維修資料

利用面板上3個開關和3個指示燈，對燈具進行檢查，具體方法如下：

在正常狀態下按住AN1時Lal、La2亮，鬆開後熄滅。同時，鬆開AN1後充電指示燈LED3會亮一會兒再熄滅。如果充電指示燈原先是亮的，按住AN1則熄滅。

在正常狀態按AN2、AN3均無效。在應急狀態下按AN1無效。Lal、La2亮時，按AN2熄滅，再按AN3,Lal、La2亮，但充電指示燈始終不亮。如果在上述檢查過程中出現異常，即表明電路存在問題。

Ql控制故障指示燈對電路自檢。在正常狀態，如果電池未裝和存在開路，Ql就會導通，黃色故障指示燈亮，而在應急狀態時，Ql始終不會導通。Q2控制充電指示燈，充電時紅色指示燈亮，充滿時熄滅。Q3為自動轉換，一是利用Cl儲存的電壓實現瞬間轉換，二是利用Q4的導通來維持自身的持續導通。另外，當電池放電低於85%時，Q3會自動截止，防止過放。Q4和Q5為Lal、La2的控制開關，正常狀態時截止，應急狀態時飽和導通；當電池未裝或存在開路時，Q4、Q5自動變為弱導通，起到限流作用，保護Lal、La2。

Q1~Q5管腳工作電壓見表。

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