張金貴

摘要：消防應(yīng)急電源是消防應(yīng)急系統(tǒng)的重要組成部分，設(shè)計(jì)了一種成本低、性能穩(wěn)定、能耗低的應(yīng)急電源。應(yīng)急電源在市電正常時(shí)，對(duì)市電進(jìn)行濾波，市電切斷時(shí)，由電池對(duì)用電設(shè)備供電，應(yīng)急切換時(shí)間在4ms之內(nèi)。電池放電有自動(dòng)模式、手動(dòng)模式和強(qiáng)制模式。具有完善的電池充放電管理，恒流恒壓兩段式充電方式，過(guò)放電切斷保護(hù)等功能。具有過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、電池欠壓保護(hù)、電池防反接保護(hù)、接地保護(hù)等功能，可自恢復(fù)供電。

關(guān)鍵詞：消防應(yīng)急電源;DC-DC變化器;雙向;軟開(kāi)關(guān)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)人口密度越來(lái)越大，頻發(fā)的火災(zāi)給國(guó)家和人員生命安全造成了巨大的損失。消防應(yīng)急電源是消防設(shè)施備用電源和應(yīng)急照明疏散指示必不可少的裝備，在消防滅火和疏散逃生中起著舉足輕重的作用。但是，目前消防應(yīng)急電源因性能不穩(wěn)定而出現(xiàn)故障無(wú)法正常工作的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此設(shè)計(jì)一款性能穩(wěn)定的應(yīng)急電源迫在眉睫。

1? 硬件設(shè)計(jì)

1.1? 電源內(nèi)部原理

電源內(nèi)部原理見(jiàn)圖1。

1.2? 功能簡(jiǎn)述

當(dāng)220VAC供電時(shí)，220V通過(guò)AC-DC1轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)切換電路控制直接給負(fù)載供電;220V通過(guò)AC-DC2轉(zhuǎn)換，給DC-DC和電源信息采集電路供電，同時(shí)給電池充電;

當(dāng)220VAC斷電時(shí)，經(jīng)過(guò)切換電路控制將電池組的直流電源給負(fù)載、電源信息采集電路和DC-DC應(yīng)急供電。當(dāng)220V重新供電時(shí)，切換電路立即停止電池組應(yīng)急供電，此時(shí)由220V通過(guò)AC-DC1轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)切換電路控制直接給負(fù)載供電，通過(guò)AC-DC2轉(zhuǎn)換，給DC-DC和電源信息采集電路供電，給電池充電。

2? 產(chǎn)品性能

本產(chǎn)品可工作溫度：0℃～40℃，濕度：≤95RH（40℃），

交流輸入電壓：AC端為187～242V，46～63Hz，輸出兩路電壓24V、輸出電流分別為40A和2A。本產(chǎn)品性能有下列特點(diǎn)：

①符合《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)》中對(duì)應(yīng)急照明集中電源的要求[1]。

②滿(mǎn)足雷擊浪涌、靜電放電、電快速瞬變脈沖群干擾、傳導(dǎo)輻射、交流電源周波跌落和瞬間掉電等實(shí)驗(yàn)要求。

③良好的耐候性和絕緣安全性，滿(mǎn)足絕緣耐壓和濕熱實(shí)驗(yàn)的要求[2]。

④狀態(tài)指示有主電、充電、故障、應(yīng)急四個(gè)狀態(tài)指示信號(hào)。

3? 保護(hù)功能

本產(chǎn)品保護(hù)功能體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

①長(zhǎng)期過(guò)流、短路保護(hù)功能，可自恢復(fù)。

②完善的電池充放電管理，均充浮充兩段式充電方式，備電過(guò)放電保護(hù)（非強(qiáng)制模式）。

③備電防反接保護(hù)功能、備電單投功能[3]。

④過(guò)流保護(hù)：輸出具有長(zhǎng)期過(guò)流、短路保護(hù)功能，故障解除后自動(dòng)恢復(fù);輸出2短路不影響輸出1，輸出1短路會(huì)影響輸出2。

⑤電池欠壓保護(hù)：備電工作情況下，電池電壓降到20.5±1.0V時(shí)，電源切斷輸出電壓，同時(shí)蜂鳴器告警2h，蜂鳴器告警結(jié)束后，對(duì)備電進(jìn)行保護(hù)，靜態(tài)泄放電電流≤500uA，防止電池過(guò)放電而損壞。

⑥電池防反接保護(hù)：若發(fā)生電池極性接反現(xiàn)象，對(duì)電池、電源及供電均無(wú)影響，正確接線(xiàn)后，電源正常工作。

⑦電池接地保護(hù)：當(dāng)電池正、負(fù)端子接電源機(jī)殼或大地時(shí)，不損壞電池和電源[4]。

⑧充電方式為均充浮充兩段式，均充電流為6.3±0.4A，浮充電壓為27.2±0.8V。

⑨系統(tǒng)通過(guò)RS232與控制器通信，將電源工作狀態(tài)傳輸至控制器 。

4? 面板設(shè)計(jì)和界面編排

面板顯示采用128×64點(diǎn)陣，視域面積為73.6mm×40.2mm的液晶屏，可顯示4行8列的漢字[5]。不進(jìn)行按鍵操作時(shí)，液晶屏自動(dòng)休眠。

開(kāi)機(jī)界面如圖2所示。

待機(jī)界面。正常運(yùn)行時(shí)的待機(jī)界面與出現(xiàn)故障時(shí)的待機(jī)界面如圖3所示。

密碼錄入界面。在待機(jī)界面時(shí)，按任意鍵進(jìn)入密碼錄入界面，密碼錄入界面如圖4所示。

主菜單界面及級(jí)聯(lián)菜單界面。錄入密碼后進(jìn)入主菜單界面，可通過(guò)按鍵進(jìn)入設(shè)置菜單界面或查詢(xún)菜單界面。設(shè)置菜單界面如圖5所示。

5? 電池管理

5.1? 電池充電

輸入交流電后，電源本身對(duì)負(fù)載輸出電流，同時(shí)為電池進(jìn)行充電，先以6.3±0.5A恒流方式充電，當(dāng)電池充電到27.2±0.5V時(shí)，電源自動(dòng)轉(zhuǎn)為恒壓浮充電狀態(tài)，充電結(jié)束，此時(shí)電源提供浮充電壓及電流補(bǔ)充電池的正常自放電[6]。

5.2? 主電/應(yīng)急狀態(tài)切換

自動(dòng)模式：電池組電壓不低于20.5V時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)主電掉電或異常情況，電池組可以自動(dòng)接入;當(dāng)主電恢復(fù)供電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到主電工作，并為電池組充電。

手動(dòng)模式：電池組電壓不低于20.5V時(shí)，直接切換到電池組供電[7]。

強(qiáng)制模式：直接切換到電池組供電，且不對(duì)電池組進(jìn)行過(guò)放電保護(hù)。

5.3? 電池放電

自動(dòng)模式：應(yīng)急狀態(tài)下，電池組電壓低于22.0±1.0V時(shí)，輸出電池欠壓告警信號(hào);當(dāng)電池組放電到小于20.5±1.0 V時(shí)，電源關(guān)閉所有負(fù)載輸出，斷開(kāi)電池組與負(fù)載的聯(lián)系。靜態(tài)泄放電流小于1mA。

手動(dòng)模式：電池組電壓低于22.0±1.0V時(shí)，輸出電池欠壓告警信號(hào);當(dāng)電池組放電到20.5±1.0V時(shí)，電源關(guān)閉所有負(fù)載輸出，斷開(kāi)電池組與負(fù)載的聯(lián)系。靜態(tài)泄放電流小于1mA。

強(qiáng)制模式：電池組電壓低于22.0±1.0V時(shí)，輸出電池欠壓告警信號(hào);當(dāng)電池組放電到20.5±1.0V時(shí)，電池組繼續(xù)供電，并輸出電池組過(guò)放信號(hào)。

6? 結(jié)語(yǔ)

本產(chǎn)品適用于消防應(yīng)急領(lǐng)域，作為火災(zāi)事故情況下消防應(yīng)急照明專(zhuān)用電源，本產(chǎn)品是一種成本低、性能穩(wěn)定、能耗低的應(yīng)急電源，具有長(zhǎng)期過(guò)流、短路保護(hù)等功能，具有完善的電池充放電管理功能。

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[7]袁慶路，吳玲，張宇盟，等.一種基于單片機(jī)的智能滅火車(chē)[J].信息通信，2015（1）：76.

Discuss the design method of

a new type of fire emergency power supply

Zhang Jingui

（Jincheng Municipal Fire and Rescue Brigade，Shanxi? Jincheng? 048000）

Abstract：Fire emergency power supply is an important part of the fire emergency system. The paper designs an emergency power supply with low cost， stable performance， and low energy consumption. When the emergency power supply is normal in the municipal electricity， the municipal electricity is filtered. When the municipal power is cut off， the battery supplies power to the electrical equipment， and the emergency switching time is within 4 ms. Battery discharge has automatic mode， manual mode and mandatory mode. It has perfect battery charge and discharge management， constant current and constant voltage two-stage charging mode， over-discharge cut-off protection and other functions. It has functions such as overcurrent protection， short-circuit protection， battery under pressure protection， battery anti-counter-connection protection， grounding protection， etc.， and it can restore power supply by itself.

Keywords：fire emergency power supply; DC-DC variable; two-way; soft switch