LAT型消防应急照明灯的电路原理与故障维修分析

本文介绍的LAT型消防应急照明灯安装在一般工业与民用建筑中，以便停电时，为人员的疏散或消防作业提供应急性的照明，同时该灯具还具有"自检"和"自保"功能，是一款全自动型消防应急照明灯具。灯具的外形如图1所示。内部电路如图2所示。

图1 灯具的外形图

图2 内部电路图

一、电路工作原理分析

1.正常状态的自动充电电路

市电AC220V经C4、R16降压，由D1~D4整流、C2滤波，形成5.5-5.9V直流充电电压（与电池电压高低有关系），经R13限流、D8隔离，加到镍镉电池组正极，进行自动充电。在充电时，由于R6和R3分压为Q2的b极提供偏压偏低，Q2截止，此时红色充电指示灯LED3经Rl0可获得1.79V电压而发光，表示电池处于充电状态。当电池充满时（实测约为4,37V），Q2的b极偏压增高并使Q2导通，c极电压降低，LED3熄灭，表示充满电后自动转入涓流浮充状态。

2.应急状态的自动放电电路

在充电过程中，充电电压经R15加到D6正极，在D6和D7的负极形成4.53V电压，该电压将D7封锁住，使D7无法导通，导致Q4的b极无偏置，使Q4截止。正在充电时，即充电灯亮时，Q4的c极电压为一0.1V;当电池充满时，即充电灯灭时，电压变为0.03V,Q5都因b极偏压太低而截止，此时c极为高电位，电压在4.27~5.91V之间变化，所以在充电的全过程中，Lal、La2聚光灯不会亮。

当突然停电时，充电电压立刻消失，但在充电过程中，充电电压经R15、R1、D5向Cl充电，并在Q3的b极形成的0.73V电压不会立刻消失。另一方面，当充电电压消失后，封锁在D7负极上的4.53V电压也随之消失，即D6对D7的封锁被解除，电池电压立刻经Rll、D7、R5加到Q3的c极并使Q3导通。Q3导通后，为Q4的b极提供不小于0.7V的偏压，使Q4饱和导通，从而也使Q5饱和导通，电池经Q5放电，将Lal、La2点亮。同时电池电压经Q4、D9、R4（取代Rl和D5）继续向Cl充电，保证Q3持续饱和导通，于是电路自动转入应急照明状态。

3.自动故障检测

当电池未装、失效或开路时，由于负载减轻引起充电电压由5.91V上升到9.83V,经R13加到ZD1负极电压为9.16V,ZD1被击穿，使Ql的b极由1.28V升至2.59V,Q1导通，黄色故障指示灯亮，提示电路出现故障。同时，D8负极充电电压由4.12V上升到8.48V,加到Lal、La2正端，该电压又加到Q4的e极，经Rll、D7、R5、Q3到地构成通路（当电池出现问题时，D6将对D7失去封锁作用，见下文"故障2"），但为Q4提供的偏置只有0.64V（测Q4的b极电压为7.84V），所以Q4仅为弱导通。Q5的b极电压为0.62V,则Q5也变为弱导通，在其内部有5.14V左右的压降，此时Lal、La2虽然比正常状态亮，但不至于烧毁。

4.过放电自动保护

由C1、Rl、D5、D9、R4及Q3组成的自动转换电路，不仅可以实现正常和应急两个状态间自动转换，同时又可为后备电池过放电自动保护。在应急状态时，电池电压经Q4、D9、R4向Cl充电，使Q3在转换过程中保持饱和导通，Q4、Q5工作，将Lal、La2点亮。为了电池的使用寿命，不希望放电时间过长，所以当电压放电低于额定电压的85%时，通过电池电压向Cl充电能力的自然下降使Q3截止，从而达到过放电自动保护目的。该灯具在"自检"和"自保"两个方面的设计，都是一种电路两种用途，非常巧妙。

常见故障分析与维修

故障现象1:在正常状态下，按试验开关AN1,Lal、La2偶尔能亮，拔下电源插头模拟突然性停电，Lal、La2很难再亮。

分析检修：经检查Cl失效，在正常状态下下端电压不能完全达到0.68V-0.73V,当m现突然停电时，由于充电电压随之消失，无法使Q3迅速导通，进而影响Q4和Q5,从而导致Lal、La2很难再亮。

故障现象2:在正常状态下，按AN1和模拟突然停电，Lal、La2均不亮。

分析检修：此故障大多是由于连接线有问题所致，因为所用的导线比较细，芯线强度有限，容易在导线的焊接点处出现断路。

同时也要注意检查后备电池的接点是否开路，因为一旦出现开路就会使充电电压大幅增加，而且充电电压加在D6和D7正极卜。的电压几乎相等，均为7.9V左右，因此D6对D7已经起不到封锁的作用。尽管电路在设计方面已采取了相应的保护措施，但当Q4或Q5 r作点发生变化时，就会使Lal、Lal过压，导致其老化或损坏。

故障现象3:在正常状态下，按AN1试验开关，Lal,La2亮；模拟突然停电Lal、La2不亮。

分析检修：检查自动转换电路各元件未见异常，后备电池也未出现开路，测试电池发现没有电压，而且发现多台灯具都有这种状况，分析认为灯具所采用的后备电池性能比较差，过充或过放都容易造成电池失效，表现出的现象是永远充不满电（和那种"一充即满，一用即光"有所不同），测两极电压为0V.实修时应注意检查，看看电路是否存在"过充"和"过放"问题。

维修资料

利用面板上3个开关和3个指示灯，对灯具进行检查，具体方法如下：

在正常状态下按住AN1时Lal、La2亮，松开后熄灭。同时，松开AN1后充电指示灯LED3会亮一会儿再熄灭。如果充电指示灯原先是亮的，按住AN1则熄灭。

在正常状态按AN2、AN3均无效。在应急状态下按AN1无效。Lal、La2亮时，按AN2熄灭，再按AN3,Lal、La2亮，但充电指示灯始终不亮。如果在上述检查过程中出现异常，即表明电路存在问题。

Ql控制故障指示灯对电路自检。在正常状态，如果电池未装和存在开路，Ql就会导通，黄色故障指示灯亮，而在应急状态时，Ql始终不会导通。Q2控制充电指示灯，充电时红色指示灯亮，充满时熄灭。Q3为自动转换，一是利用Cl储存的电压实现瞬间转换，二是利用Q4的导通来维持自身的持续导通。另外，当电池放电低于85%时，Q3会自动截止，防止过放。Q4和Q5为Lal、La2的控制开关，正常状态时截止，应急状态时饱和导通；当电池未装或存在开路时，Q4、Q5自动变为弱导通，起到限流作用，保护Lal、La2。

Q1~Q5管脚工作电压见表。