专利名称：消防应急灯控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及消防应急灯，更具体地说，涉及一种用于消防应急照明灯或消防应急疏散标志灯中的消防应急灯控制电路。
背景技术：
消防应急灯包括消防应急照明灯和消防应急疏散标志灯。其中消防应急照明灯通常安装于消防逃生通道处，当发生停电、消防火警等灾害情况时可自动开灯而实现应急照明功能。消防应急疏散标志灯则可用于提示消防逃生通道的位置以及逃生方向。
消防应急灯的主要功能单元有光源、电池、变压电路、整流电路、充电电路、自动应急转换电路、故障检测电路、故障显示电路、以及充电控制和保护电路。在现有产品中，通常是采用一个电池电压检测电路来检测电池的电压情况，只要检测到其电压低于预定值时，就通过充电电路对电池充电。由于电池的生产厂家、规格型号、新旧程度、使用环境的温度等因素的差异，现有的充电模式很难满足使用的需要，也就是说这种充电方式存在着先天不足，电压稍一有降低就得充电，其结果是导致电池的使用寿命缩短。
实用新型内容针对现有技术的上述缺陷，本实用新型要解决现有消防应急灯由于其充电模式的局限而导致的电池的使用寿命不够长的问题，同时还要解决现有分离元件组成的应急灯离散性大、功耗大、调试复杂等问题。
为解决上述问题，本实用新型提供一种消防应急灯控制电路，其中包括用于检测由外部输入的电源电压是否正常的电源电压检测电路，其输入端接外部输入电源，其转换控制输出端可连接到相应的转换控制开关器件以控制其导通或关断；以及用于控制充电时间的充电计时电路，其输入端接外部输入电源，其充电控制输出端可连接到相应的充电控制开关器件以控制其导通或关断。
在本实用新型的消防应急灯控制电路中，还可包括用于检测电池电压的电池电压检测电路，其输入端接电池，其应急控制输出端可连接到相应的应急控制开关器件以控制其导通或关断；电池开路显示驱动电路，其输入端与所述电池电压检测电路的检测输出端连接，其故障信号输出端可连接到相应的发光器件以显示出电池是否处于开路状态；电池短路保护电路，其输入端与所述电池电压检测电路的检测输出端连接，其故障信号输出端可连接到相应的充电控制开关器件以控制其导通或关断；以及，用于检测应急灯回路是否开路的光源开路显示驱动电路，其输入端与应急灯回路串联，其故障信号输出端可连接到相应的发光器件以显示出电池是否处于开路状态。
在本实用新型的消防应急灯控制电路中，所述充电计时电路以外部输入的直流电源作为复位信号，并以市电交流频率作为其时钟信号；在每次通电复位后其充电控制输出端输出高电平或低电平并开始计时，计时到预定时间则其充电控制输出端悬空。
如果将本实用新型的控制电路应用于应急疏散标志灯，则还可包括一个电压稳定电路，其输出端可连接到相应的功率扩展器件以控制输出电压稳定。
上述各电路可集成在一个Bi-CMOS工艺的芯片中。
本实用新型的消防应急灯控制电路可制成多功能消防应急疏散标志灯或照明灯控制芯片，其电压适应范围为直流3V到22V，主要用于实现消防应急灯的电池充电控制、交流电压过低或断电时的自动应急转换、电池开路显示驱动、电池电压检测、电池过放保护、电池短路保护等功能。它具有以下优点高性能Bi-CMOS工艺，优越的耐高压性能，内置稳定度较好的基准电压，适用于各种型号的镍镉电池或镍氢电池，内置多种保护电路，工作电压范围宽。
另外，本实用新型还提供一种消防应急灯，其中包括变压电路、整流电路、充电电路以及可充电电池，还包括用于检测由外部输入的电源电压是否正常的电源电压检测电路，其输入端接所述整流电路的输出端，其转换控制输出端连接到转换控制三极管Q2的基极以控制其导通或关断，所述三极管Q2的电源输入端与所述电源电压检测电路的输入端并联；用于控制充电时间的充电计时电路，其输入端接所述三极管Q2的电源输出端，其充电控制输出端连接到充电控制三极管Q3的基极以控制其导通或关断，所述三极管Q3的电源输入端经电阻R1与所述三极管Q2的电源输出端连接。
在本实用新型的消防应急灯中，还包括用于检测电池电压的电池电压检测电路，其输入端接电池，其应急控制输出端连接到应急控制三极管Q4的基极以控制其导通或关断，所述三极管Q4的电源输入端接电池正极；电池开路显示驱动电路，其输入端与所述电池电压检测电路的检测输出端连接，其故障信号输出端连接到相应的发光器件D103以显示出电池是否处于开路状态；电池短路保护电路，其输入端与所述电池电压检测电路的检测输出端连接，其故障信号输出端连接到充电控制三极管Q3的基极以控制其导通或关断；以及，用于检测应急灯回路是否开路的光源开路显示驱动电路，其输入端与应急灯回路串联，其故障信号输出端可连接到相应的发光器件D103以显示出电池是否处于开路状态。
如果所述消防应急灯为消防应急疏散标志灯，则其中还可包括一个电压稳定电路，其输出端连接到稳压控制三极管Q1的基极以控制其稳定输出电压值。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图1是本实用新型优选实施例一中消防应急疏散标志灯控制芯片的原理框图；图2是图1所示芯片的封装图；图3是用图1所示芯片制成的消防应急疏散标志灯的电路图；图4是本实用新型优选实施例二中消防应急照明灯控制芯片的原理框图；图5是图4所示芯片的封装图；图6是用图4所示芯片制成的消防应急双头灯的电路图；
图7是用图4所示芯片制成的消防应急节能灯的电路图；图8是用图4所示芯片制成的消防应急日光灯的电路图。
具体实施方式
经无数次的试验，申请人发现，如果采用定时标准充电的模式，电池的使用寿命可延长一倍以上。本实用新型中所说的定时充电，是指当第一次通电使用、或者在使用过程中市电交流断电后又恢复正常时，对电池充电，且充电时间设定为一个是最适合的时间值。试验表明，当采用0.1C充电时，该最佳充电时间为15小时。
实施例一消防应急疏散标志灯控制集成电路及其应用如图1、图2和图3所示，本实施例中的控制集成电路的型号为GHY8001，它是一多功能消防应急疏散标志灯控制芯片，如图1所示，在该芯片的内部有以下电路用于提供稳定工作电压的稳压电路101；用于对整流电路所输入的电压进行检测的电源电压检测电路102；用于实现充电计时功能的充电计时电路103；用于实现电池短路保护的电池短路保护电路104；用于检测电池电压的电池电压检测电路105；用于产生基准偏压的基准偏压电源106；用于驱动电池开路显示灯的电池开路显示驱动电路107；用于驱动应急灯开路显示灯的光源开路显示电路108，以及用于控制向标志灯输出稳定电压的电压稳定电路109。
如图2所示为该芯片的封装图，其中有12个外部信号输入脚，具体是VB(1脚，)，VCC(4脚)，ACL(5脚)，CLK(6脚)，VDD(7脚)，GND(9脚)，LAMPT(11脚)，A1(13脚)，BOPEN(14脚)，BOFF(15脚)，A2(16脚)，以及C1(18脚)。还有5个控制信号输出脚，具体是LEDG(2脚)，LEDY(3脚)，LEDR(8脚)，LAMPC(10脚)，以及AOUT(17脚)。下面对各管脚的具体功能、作用进行说明1)VB(PIN1)，电池电压检测端。
2)LEDG(PIN2)，交流过低应急转换控制端，用于控制外接PNP三极管Q2及绿色LED指示灯D101，当电路电压正常时，LEDG输出低电平点亮绿灯及开启三极管Q2；电路电压过低或掉电时，LEDG处于悬空态输出，绿灯灭，三极管Q2关闭。
3)LEDY(PIN3)，故障显示控制端，该端输出控制LED指示灯D103，作为电池开路及光源开路故障指示端，当出现如前所述两种情况时，LEDY输出高电平点亮外接LED灯103，提示电路中有故障。
4)VCC(PIN4)，电源输入端，可输入由外部交流电整流降压后给芯片提供直流电源。
5)ACL(PIN5)，交流过低应急转换设定端，该端外接电阻用于设定当VCC输入电压低于何值时关断LEDG输出，停止对电池充电。
6)CLK(PIN6)，充电计时时钟基频输入端，该端可直接连接交流电压，当该端外接50Hz交流电压时，其充电计时长度为15小时。
7)VDD(PIN7)，充电计时复位端，通过VDD给充电计时电路提供电源，即让其开始进行充电计时。
8)LEDR(PIN8)，充电控制端，用于控制外接PNP三极管在Q3及红色LED指示灯D102，当电路处于充电状态时，LEDR输出低电平点亮红灯及开启三极管Q3，使外部电源对电池进行充电；当充电结束或电路掉电时，LEDR处于悬空输出，红灯灭，三极管Q3关闭，电源停止对电池进行充电。
9)GND(PIN9)，电源地。
10)LAMPC(PIN10)，应急输出控制端，当电路外于充电状态时，LAMPC处于悬空输出态，其相应外接的PNP三极管Q4关闭，应急灯处于交流工作状态；当电路掉电或电压过低时，芯片控制LAMPC输出低电平，开启外接的三极管Q4，使电池对应急灯供电，应急灯处于应急工作状态，若一段时间后，电池电压过低，芯片将控制LAMPC处于悬空输出态，三极管关闭，应急灯关闭。
11)LAMPT(PIN11)，光源检测端，其输入信号可表示光源是否处于开路状态。
12)VREF(PIN12)，测试端。
13)A1(PIN13)，稳压采样输入端。
14)BOPEN(PIN14)，电池开路电压设定端，用于外接电阻以设定电池开路电压值，即由VB检测到的电池电压为多少时判定电池开路。
15)BOFF(PIN15)，电池过放保护设定端，用于外接电阻以设定当电池电压低到多少时关断电池对应急灯的供电。
16)A2(PIN16)，稳压调整端，用于外接电阻以设定所需稳定的电压值。
17)AOUT(PIN17)，稳压控制端。
18)C1(PIN18)，外接电容端，用于外接滤波电容。
上述芯片配以简单的外部线路，即能满足消防应急灯具之国家标准GB17945-2000中的电气性能指标，并且使用方便、安全可靠，能大幅降低消防应急灯具的生产成本。下面将结合图1、图2和图3对GHY8001的总体功能进行说明。
当交流电路有电时，由VCC(PIN4)给芯片提供电源，这时芯片开始正常工作，由LEDG(PIN2)输出低电平使得外接绿灯D101亮，并使三极管Q2导通，此时VDD(PIN7)有电压，从而由VDD提供电源给芯片内的充电计时电路103，使得计时开始。充电计时电路103的计时时钟由外部交流正弦信号提供给CLK(PIN6)，当交流的频率为50HZ时，计时长度为15小时。在充电过程中，LEDR(PIN8)输出低电平将相应红灯D102点亮及三极管Q3开启，当计时时间到后，LEDR输出高阻，相应红灯灭及三极管Q3关闭，电池充电结束。此后，如果一直未发生掉电情况，则由电阻R1和电阻R2组成的支路可对电池进行涓流补充充电，以保持其电量。
同时，当有交流电时，若由VB(PIN1)输入的检测信号表示电池短路，则芯片立即通过电池短路保护电路104使LEDG输出高阻，从而使充电电路即无法向电池充电；若电池处于开路，则电池开路显示驱动电路107将使LEDY(PIN3)输出高电平信号点亮相应的黄灯D103，提示电池处于开路状态；当VDD(PIN7)有电压时，若由LAMPT(PIN11)输入的检测信号表示光源(即相应的标志灯)处于开路状态时，则光源开路显示电路107将控制LEDY输出高电平信号点亮相应的黄灯D103，提示灯丝开路。
当无市电交流电，即电路掉电时，VCC、VDD均无电压，此时将由电池从VB给芯片中的部分电路提供工作电源，整个电路处于应急状态，芯片的LAMPC(PIN10)输出低电平，使得相应的PNP三极管Q4导通，电池通过回路向应急灯提供电流，应急灯被点亮。若当电池电压检测电路105检测到电池电压低于预定值时，芯片将关断LAMPC输出，应急灯灭。
此外，其中的电压稳定电路109是结合外接电路检测交流电整流后供给某种灯电压的大小，图3中是用于控制三极管Q1的工作状态，从而动态调整其输出电压的大小，达到恒压的目的。
GHY8001的输入与输出端的关系如表一所示表一 在表一中所列关系是除了所列输入端外的其余输入端均处于正常状态下，且ACL、BOFF、BOPEN端所接电阻大小已确定时的输出端的状态。其中A1、A2、AOUT为运放的三个端口，因此不列入此表中。
实施例二，消防应急照明灯控制集成电路及其应用本实施例中控制集成电路的型号为GHY8002，如图4所示，在该芯片的内部有以下电路用于提供稳定工作电压的稳压电路101；用于对整流电路所输入的电压进行检测的电源电压检测电路102；用于实现充电计时功能的充电计时电路103；用于实现电池短路保护的电池短路保护电路104；用于检测电池电压的电池电压检测电路105；用于产生基准偏压的基准偏压电源106；用于驱动电池开路显示灯的电池开路显示驱动电路107；用于驱动应急灯开路显示灯的光源开路显示电路108，以及用于控制向标志灯输出稳定电压的电压稳定电路109。
如图5所示为该芯片的封装图，其中有10个外部信号输入端，具体是VCC(3脚)，ACL(4脚)，CLK(5脚)，VDD(6脚)，GND(9脚)，LAMPT(11脚)，BOPEN(13脚)，BOFF(14脚)，C1(15脚)，以及VB(16脚)。还有4个控制信号输出脚，具体是LEDG(1脚)，LEDY(2脚)，LEDR(8脚)，以及LAMPC(10脚)。正面将对各管脚进行具体说明1)LEDG(PIN1)，交流过低应急转换控制端，用于控制外接PNP三极管Q2及绿色LED指示灯D101，当电路电压正常时，LEDG输出低电平点亮绿灯及开启三极管Q2；电路电压过低或掉电时，LEDG处于悬空态输出，绿灯灭，三极管Q2关闭。
2)LEDY(PIN2)，故障显示控制端，该端输出控制黄色LED指示灯D103，作为电池开路及光源开路故障指示端，当出现如前所述两种情况时，LEDY输出高电平点亮外接LED灯，提示电路中有故障。
3)VCC(PIN3)，电源，外部交流电整流降压后提供给芯片给电池充电的直流电源。
4)ACL(PIN4)，交流过低应急转换设定端，该端外接电阻用于设定当VCC输入电压低于何值时关断LEDG输出，停止对电池充电。
5)CLK(PIN5)，充电计时时钟基频输入端，该端可直接连接交流电压，当该端外接50Hz交流电压时，其充电计时长度为15小时。
6)VDD(PIN6)，充电计时复位端。通过VDD给充电计时电路提供电源，即让其开始进行充电计时。
7)Y24(PIN7)，测试端。
8)LEDR(PIN8)，充电控制端，输出控制外接PNP三极管Q3及红色LED指示灯D102，当电路处于充电状态时，LEDR输出低电平点亮红灯及开启三极管Q3，使外部电源对电池进行充电；当充电结束或电路掉电时，LEDR处于悬空输出，红灯灭，三极管Q3关闭，电源停止对电池进行充电。
9)GND(PIN9)，电源地。
10)LAMPC(PIN10)，应急输出控制端，当电路外于充电状态时，LAMPC处于悬空输出态，其相应外接的PNP三极管Q4关闭，应急灯不亮；当电路掉电或电压过低时，芯片控制LAMPC输出低电平，开启外接的PNP三极管Q4，使电池对应急灯供电，应急灯亮，若一段时间后，电池电压过低，芯片将控制LAMPC处于悬空输出态，PNP三极管Q4关闭，应急灯灭。
11)LAMPT(PIN11)，光源检测端，检测光源是否处于开路状态。
12)VREF(PIN12)，测试端。
13)BOPEN(PIN13)，电池开路电压设定端，用于外接电阻以设定电池开路电压值，即由VB检测到电池电压为多少时判定电池开路。
14)BOFF(PIN14)，电池过放保护设定端，用于外接电阻以设定当电池电压低到几伏时关断电池对应急灯的供电。
15)C1(PIN15)，外接电容端，用于外接滤波电容。
16)VB(PIN16)，电池电压检测端。
下面将结合图4、图5、图6、图7和图8，对GHY8002的总体功能进行说明。其中，图6是用图4所示芯片制成的消防应急双头灯的电路图；图7是用图4所示芯片制成的消防应急节能灯的电路图；图8是用图4所示芯片制成的消防应急日光灯的电路图。
当交流电路有电时，由VCC(PIN3)给芯片提供电源，这时芯片开始正常工作，由LEDG(PIN1)输出低电平使得外接绿灯D101亮及PNP三极管Q2导通，此时VDD(PIN6)有电压，从而由VDD提供电源给芯片内的充电计时电路203，使得计时开始。充电计时电路203的计时时钟由外部交流正弦信号提供给CLK(PIN5)，当市电交流的频率为50HZ时，计时长度为15小时。在充电过程中，LEDR(PIN8)输出低电平将相应红灯点D102亮及PNP三极管Q3开启，当计时时间到后，LEDR输出高阻，相应红灯灭及PNP三极管Q3关闭，电池充电结束。
同时，当有交流电时，若由VB(PIN16)输入的信号表明电池短路，则芯片立即通过电池短路保护电路204使LEDG输出高阻，电路即无法向电池充电；若电池处于开路时，则电池开路显示驱动电路207将使LEDY(PIN2)输出高电平信号点亮相应的黄灯D103，提示电池处于开路状态；当VDD(PIN6)有电压时，若由LAMPT(PIN11)检测出光源处于开路状态时，则光源开路显示电路208将控制LEDY输出高电平信号点亮相应的黄灯D103，提示灯丝开路。
当电路中无交流电，即电路掉电时，VCC、VDD均无电压，此时芯片由电池从VB给芯片中部分电路提供电源电压。这时整个电路处于应急状态，芯片LAMPC(PIN10)输出低电平，使得相应的PNP三极管Q4导通，电池通过回路向应急灯提供电流，应急灯处于应急工作状态。若当电池电压检测电路205检测到电池电压低于预定值时，芯片即关断LAMPC输出GHY8002的输入与输出端的关系如表二所示表二 在表二中所列关系是除了所列输入端外的其余输入端均处于正常状态下，且ACL、BOFF、BOPEN端所接电阻大小已确定时的输出端的状态。
权利要求1.一种消防应急灯控制电路，其特征在于，包括用于检测由外部输入的电源电压是否正常的电源电压检测电路(102)，其输入端接外部输入电源，其转换控制输出端可连接到相应的转换控制开关器件以控制其导通或关断；用于控制充电时间的充电计时电路(103)，其输入端接外部输入电源，其充电控制输出端可连接到相应的充电控制开关器件以控制其导通或关断。
2.根据权利要求1所述的消防应急灯控制电路，其特征在于，其中还包括用于检测电池电压的电池电压检测电路(105)，其输入端接电池，其应急控制输出端可连接到相应的应急控制开关器件以控制其导通或关断；电池开路显示驱动电路(107)，其输入端与所述电池电压检测电路(105)的检测输出端连接，其故障信号输出端可连接到相应的发光器件以显示出电池是否处于开路状态；电池短路保护电路(106)，其输入端与所述电池电压检测电路(105)的检测输出端连接，其故障信号输出端可连接到相应的充电控制开关器件以控制其导通或关断；以及，用于检测应急灯回路是否开路的光源开路显示驱动电路(108)，其输入端与应急灯回路串联，其故障信号输出端可连接到相应的发光器件以显示出电池是否处于开路状态。
3.根据权利要求2所述的消防应急灯控制电路，其特征在于，所述充电计时电路(103)以外部输入的直流电源作为复位信号，并以市电交流频率作为其时钟信号；在每次通电复位后其充电控制输出端输出高电平或低电平并开始计时，计时到预定时间则其充电控制输出端悬空。
4.根据权利要求3所述的消防应急灯控制电路，其特征在于，还包括一个电压稳定电路(109)，其输出端可连接到相应的功率扩展器件以控制输出电压稳定。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的消防应急灯控制电路，其特征在于，所述各电路被集成在一个Bi-CMOS芯片中。
6.一种消防应急灯，其中包括变压电路、整流电路、充电电路以及可充电电池，其特征在于，还包括用于检测由外部输入的电源电压是否正常的电源电压检测电路(102)，其输入端接所述整流电路的输出端，其转换控制输出端连接到转换控制三极管Q2的基极以控制其导通或关断，所述三极管Q2的电源输入端与所述电源电压检测电路(102)的输入端并联；用于控制充电时间的充电计时电路(103)，其输入端接所述三极管Q2的电源输出端，其充电控制输出端连接到充电控制三极管Q3的基极以控制其导通或关断，所述三极管Q3的电源输入端经电阻R1与所述三极管Q2的电源输出端连接。
7.根据权利要求6所述的消防应急灯，其特征在于，还包括用于检测电池电压的电池电压检测电路(105)，其输入端接电池，其应急控制输出端连接到应急控制三极管Q4的基极以控制其导通或关断，所述三极管Q4的电源输入端接电池正极；电池开路显示驱动电路(107)，其输入端与所述电池电压检测电路(105)的检测输出端连接，其故障信号输出端连接到相应的发光器件D103以显示出电池是否处于开路状态；电池短路保护电路(106)，其输入端与所述电池电压检测电路(105)的检测输出端连接，其故障信号输出端连接到充电控制三极管Q3的基极以控制其导通或关断；以及，用于检测应急灯回路是否开路的光源开路显示驱动电路(108)，其输入端与应急灯回路串联，其故障信号输出端可连接到相应的发光器件D103以显示出电池是否处于开路状态。
8.根据权利要求7所述的消防应急灯，其特征在于，所述消防应急灯为消防应急照明灯。
9.根据权利要求7所述的消防应急灯，其特征在于，所述消防应急灯为消防应急疏散标志灯，其中还包括一个电压稳定电路(109)，其输出端连接到稳压控制三极管Q1的基极以控制其稳定输出电压值。
专利摘要本实用新型提供一种安全可靠的消防应急灯控制电路，特别是一种消防应急灯控制集成电路(IC)，以及由其制成的消防应急灯。所述控制电路中采用一个充电计时电路来对充电时间进行控制，所述充电计时电路以外部输入的直流电源作为复位信号，并以市电交流频率作为其时钟信号；在每次通电复位后其充电控制输出端可控制相应的充电控制开关器件导通，并开始计时；当计时到预定时间后则关断所述形状器件，停止充电。所述集成电路采用Bi－COMS工艺制成。本实用新型在充电控制方面采用了定时标准充电，可使电池的充电效果有明显的改善，且使电池的使用寿命延长一倍以上。且使用方便、安全可靠，能大幅降低消防应急灯具的生产成本。
文档编号H02J7/00GK2702510SQ200420042658
公开日2005年5月25日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者汤鲁文, 王绍先 申请人:王绍先, 汤鲁文