消防應(yīng)急疏散標(biāo)志燈電路原理及維修
遼寧凌麗
消防應(yīng)急疏散標(biāo)志燈上標(biāo)有“安全出口”和“ EXIT ”字樣，還有人形跑動(dòng)和箭頭指示圖案。一旦發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致突然斷電將使照明系統(tǒng)癱瘓，然而此刻標(biāo)志燈卻是亮的，建筑物內(nèi)人員可按標(biāo)志燈的指引找到安全出口．迅速逃離現(xiàn)場(chǎng)，以免造成重大人員傷亡事故。本文以 LAT-380 型標(biāo)志燈為例，介紹其電路工作原理及測(cè)試與維修方法，供參考。
一、電路工作原理
1 ．標(biāo)志燈正常狀態(tài)顯示及后備電池充電電路
正常狀態(tài)顯示及充電電路如圖 1 所示。 220V 交流電源 L 線經(jīng) C1 降壓、 D1-D4 整流，再經(jīng) R3 、 C2 、 ZD1 平滑、限壓形成比較穩(wěn)定的 14 ． 5V 直流電壓。一路經(jīng) R5 、 D5 給標(biāo)志燈背光管 ( 高亮度綠色 LED1 、 LED2 、 IJED3 、 LED4 四管串聯(lián) ) 供電發(fā)光顯示。同時(shí)該電壓又經(jīng) R7 加到 IC1 ⑥腳和⑦腳。另一路直接加到 V1 發(fā)射極，又經(jīng) R5 、 R6 加到 V1 基極。第三路經(jīng) R4 限流并降壓為 7 ． 04V 。該電壓在電路板上代號(hào)為“ A ”， A 電壓從主板上經(jīng)導(dǎo)線加到副板上，在副板上 A 電壓經(jīng) R10 、 LED5( 紅色 ) 、 LED6( 綠色 ) 變?yōu)?#8220; B ”電壓，充電時(shí) LED5 及 LED6 亮。在 A 、 B 電壓之間并聯(lián)試驗(yàn)開關(guān) SW1 和電阻 R11 。 B 電壓又經(jīng)導(dǎo)線從副板回到主板，給后備電池 BAT1 進(jìn)行充電。 B 電壓將隨著 BAT1 電壓的變化而變化。
2 ．由正常狀態(tài)到應(yīng)急狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路
自動(dòng)轉(zhuǎn)換及應(yīng)急狀態(tài)工作電路如圖 2 所示。由 V1 和 R7 組成了自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路。正常狀態(tài) V1 飽和導(dǎo)通．集電極輸出 14 ． 20V ，使 IC1 ⑤腳為高電平。禁止 IC1 輸出，也就是在正常狀態(tài)只允許對(duì) BAT1 充電，而不允許 BAT1 放電。當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)． V1 集電極電壓迅速降為 0 ． 04V 。對(duì) IC1 解禁，允許 IC1 輸出。正常狀態(tài) 12 ． 87V 工作電壓經(jīng) R7 降為 6 ． 10V 加到 IC1 ⑥腳，作為 IC1 工作電壓，使 IC1 內(nèi)部振蕩器起振。作好隨時(shí)轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)準(zhǔn)備。當(dāng)電網(wǎng)斷電時(shí)，正常狀態(tài)的 12 ． 87V 工作電壓消失，但 IC1 內(nèi)部振蕩不會(huì)立刻停振，這是 IC1 自身所具有的特性，使之有一個(gè)逐漸衰減的過(guò)程，再加上 C3 上的電壓不能立刻降為 0 ，有助于 IC1 內(nèi)部振蕩維持時(shí)間延長(zhǎng)。
與此同時(shí) IC1 正好被 V1 解禁，立即將 BAT1 電壓進(jìn)行升壓，作為應(yīng)急狀態(tài)的工作電壓，同時(shí)這個(gè)應(yīng)急電壓也經(jīng) R7 加到 ICI ⑥腳，可使 IC1 得以繼續(xù)工作，至此完成由正常狀態(tài)到應(yīng)急狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。 V1 和 R7 都是關(guān)鍵性元件，缺少 V1 ，會(huì)使正常狀態(tài)與應(yīng)急狀態(tài)“不分家”．造成電路產(chǎn)生不必要的“內(nèi)耗”：缺少 R7 ， IC1 根本無(wú)法轉(zhuǎn)換。
3 ． IC1 基本特性及應(yīng)急狀態(tài) DC-DC ：變換電路
圖 2 中 IC1 型號(hào)為 MC34063 ，是摩托羅拉公司出品的專用 DC-DC 變換器，內(nèi)部包括振蕩器、基準(zhǔn)電壓、比較器、與門、觸發(fā)器、驅(qū)動(dòng)管和開關(guān)管．并在內(nèi)部設(shè)置了限制短路電流保護(hù)。 IC1 ①腳 SWC 接開關(guān)管 Q2 集電極，②腳 SWE 接 Q2 發(fā)射極，③腳 TC 外接定時(shí)電容 CT ，④腳 GND ，⑤腳為比較器反相輸入端，⑥腳 VCC ，⑦腳 Ipk 為電流峰值檢測(cè)輸入端，⑧腳 DRC 接驅(qū)動(dòng)管 01 集電極。通過(guò)外接少量元件即可構(gòu)成開關(guān)式的升壓／降壓變換器、極性變換器以及升壓降壓擴(kuò)流變換器。本文采用升壓變換器，但不是標(biāo)準(zhǔn)的典型電路，而是根據(jù)實(shí)際需要．對(duì)典型電路進(jìn)行了適當(dāng)變形。
轉(zhuǎn)入應(yīng)急狀態(tài)，當(dāng) IC1 ③腳外接定時(shí)電容 C7 處于充電階段時(shí)，電壓線性上升，與門 B 腳為高電平，又因應(yīng)急狀態(tài) IC1 被解禁，與門 A 腳恒為高電平。觸發(fā)器置位端 S=1 ，輸出端 Q=1 ，使 IC1 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)管 Q1 、開關(guān)管 Q2 導(dǎo)通， BAT1 的電壓施加到 L1 上。電流將從 0 逐漸增長(zhǎng)至最大值 Ip ，該電流經(jīng) Q2 到地，為 L1 儲(chǔ)存能量。
當(dāng) C7 轉(zhuǎn)入線性放電階段，與門 B 腳為低電平， R=1 ，觸發(fā)器復(fù)位， Q=O ，使 Q1 、 Q2
截止，但 L1 中的電流不能突為 0 ，將經(jīng) D6 流向負(fù)載 LED1 — LED4 ，同時(shí)向 C4 充電，該電容上的電壓即為應(yīng)急狀態(tài)工作電壓，實(shí)測(cè)為 12 ． 08V ，比正常狀態(tài)工作電壓略低。只要 IC1 內(nèi)置振蕩器工作． C7 就會(huì)周而復(fù)始地充電和放電， Q1 、 Q2 就會(huì)周而復(fù)始地導(dǎo)通和截止，于是 DC-DC 變換器就會(huì)不停地工作。該變換器與典型變換器不同之處有三點(diǎn)： (1) 在典型變換器中，工作電壓應(yīng)從 IC1 ⑥腳加入，最低需要 2 ． 5V ，為此將其改接到 L1 和 01 集電極上， IC1 工作電壓則是經(jīng) R7 將應(yīng)急工作電壓引到 IC1 ⑥腳上，電壓可達(dá) 6 ． 09v ?？梢?R7 不僅具有“轉(zhuǎn)換”功能，同時(shí)還具有對(duì) IC1 工作電壓的“自舉”作用，這正是該變換器的巧妙之處。 (2) 在典型變換器中， IC1 內(nèi)部設(shè)置了短路電流限制電路，由 IC1 ⑦腳 Ipk 擔(dān)任 Q2 限流傳感輸入。 IC1 ⑥腳和⑦腳之間串一只限流電阻 Rsc ，當(dāng) Rsc 上壓降高于 330mV 時(shí)，振蕩器將為 C7 提供附加充電通道。使 C7 電壓上升到最大值的速度加快，促使與門提前關(guān)閉，從而達(dá)到限流保護(hù)目的。該變換器中，將 IC1 ⑥腳和⑦腳接到一起，則失去過(guò)流保護(hù)功能。 (3) 在典型變換器中，由于比較器反相輸入端 IC1 ⑤腳電平是由輸出電壓經(jīng)分壓后提供。所以當(dāng)輸出電壓高于設(shè)定值時(shí)，比較器輸出低電平，與門被關(guān)閉，使輸出電壓下降；反之，與門被打開，使輸出電壓上升，比較器起到的是穩(wěn)壓作用，而且由 IC1 ⑤腳分壓比決定輸出電壓 (Vo=1 ． 25(1+R 上／ R 下 ) 。該變換器中，比較器具有禁止和解禁功能，但起不到穩(wěn)壓作用。
二、檢測(cè)維修方法
1 ．通電后無(wú)任何反應(yīng)
這類故障應(yīng)重點(diǎn)檢測(cè)電容降壓和橋式整流電路。首先直觀檢查降壓電容、限流電阻以及整流二極管等有無(wú)燒壞現(xiàn)象，如有，還要進(jìn)一步檢查濾波電容和穩(wěn)壓管 ZDI 是否被擊穿。其次檢查元件有無(wú)虛焊或開焊現(xiàn)象。若有，故障多為降壓電容 C1 及限流電阻 R2 、整流橋堆、 R4 等引腳開焊。印刷電路斷裂、脫落。維修發(fā)現(xiàn) ZDI 在電路中主要起過(guò)壓保護(hù)作用，當(dāng)因電路出現(xiàn)虛焊或印刷電路斷裂，使 IC1 脫離電路時(shí)．由于電路負(fù)載減輕，會(huì)使整流電壓輸出增高，導(dǎo)致 LED 發(fā)光管過(guò)亮，只要有了 ZD1 限壓就可避免這種危險(xiǎn)發(fā)生。但 ZD1 被擊穿后，會(huì)使工作電壓變?yōu)?O ，造成通電后無(wú)任何反應(yīng)；而 ZD1 開路，電路在一般情況下雖然可以照常工作，但存在 LED 發(fā)光管被老化甚至被燒壞的危險(xiǎn)。 ZD1 用搖表測(cè)，穩(wěn)壓值為 14 ． 75V ，實(shí)物上標(biāo)記為“ C15-ST ”。整流電路各點(diǎn)正常電壓見圖 1 。
2 ．應(yīng)急狀態(tài)標(biāo)志燈不亮
這類故障范圍比較廣，與充電電路、轉(zhuǎn)換電路和 DC-DC 變換電路都有關(guān)系。 (1) 先檢測(cè)充電電路和自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路“ A ”電壓和“ B ”電壓連線是否開路， R4 、 R10 、 R7 是否虛焊， C9 、 C3 是否漏電． BAT1 是否開路或失效。電池： BAT1 在實(shí)物上標(biāo)有“ Ni-CdAA 700mAh 3 ． 6V ”．應(yīng)急時(shí)間大于 90 分鐘，實(shí)測(cè)可達(dá) 120 分鐘。
BAT1 失效時(shí)表現(xiàn)為，在路測(cè)電壓只有 0 ． 4V 左右，取下測(cè)最高可達(dá) 1 ． 2V ．但無(wú)論怎樣充電，電壓不會(huì)上升。試用 5 號(hào) 1350mAh 鎳氫充電電池代換，應(yīng)急時(shí)間可達(dá)數(shù)小時(shí) ( 不過(guò)根據(jù)一般實(shí)際需要，只要大于 90 分鐘即可 ) 。 (2) 檢測(cè) DC-DC 變換電路中 C7 是否開路或變質(zhì)， L1 、 D6 是否虛焊， L1 估計(jì)范圍在 100-220 μ，筆者用 470 μ H 電感代換，電路工作十分正常。對(duì)一個(gè)磁芯斷裂的電感進(jìn)行拆卸，測(cè)漆包線直徑為 0 ． 2mm ，線圈圈數(shù)為 115 。“工”字形磁芯中心柱直徑為 2 ． 7mm ，高為 4 ． Omm ，可將磁芯粘牢、線圈按上述數(shù)據(jù)重繞。也可利用尺寸適合的磁芯自制．線圈一般 80 ～ 120 圈即可。 D6 為快速整流二極管 1N5819 ，不能用普通整流管 1N4007 等代換。
當(dāng) IC1 本身有問題，尤其內(nèi)部與門或觸發(fā)器損壞，用常規(guī)的電阻法無(wú)法作出正確判斷。為此本文介紹一種簡(jiǎn)易的測(cè)試方法 ( 如圖 3 所示 ) 。因?yàn)?IC1 最低工作電壓只需 2 ． 5V ．所以只用兩節(jié) 5 號(hào)干電池串聯(lián)足夠了，負(fù)極接地，當(dāng)用正極碰觸 IC1 ⑥腳時(shí)，如果標(biāo)志燈被點(diǎn)亮，說(shuō)明 IC1 是好的，否則是壞的。還可用正極碰觸 IC1 ⑤腳，因?yàn)?IC1 內(nèi)部比較器正相輸入端電平為基準(zhǔn)電壓的 1 ． 25V 。所以當(dāng) 3V 電壓碰觸比較器反相輸入端時(shí)。足以關(guān)閉 IC1 的輸出，如果標(biāo)志燈熄滅，說(shuō)明 IC1 是好的，否則是壞的。但要注意碰觸時(shí)間要在 1 秒左右，如果碰觸時(shí)間過(guò)短，標(biāo)志燈只會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的閃滅。緊接又亮了，但這種現(xiàn)象是由于 IC1 的特性所決定的，屬于正?，F(xiàn)象，這樣即從另一側(cè)面證明 IC1 完好，否則說(shuō)明 IC1 根本不能工作。
本文摘自《電子報(bào)》
