TWI376654B - Arrangement for use in a safety notification system - Google Patents

Description

1376654 九、發明說明： 本申請案主張2007年4月27日所提出之美國臨時專 利申請案號第60/9 14,457號及2007年4月26日所提出之 美國臨時專利申請案號第60/914,151號之利益，在此以提 及方式倂入該兩個美國臨時專利申請案》 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於建築系統中之電路，其提供信號至在 —建築物或場所之不同區域上所分佈之裝置。 【先前技術】 消防安全系統除了別的以外還包括偵測裝置及通告裝 置。偵測裝置包括用以識別在一建築物或其它場所中之潛 在不安全狀況的煙霧、熱或氣體偵測器。偵測裝置亦可包 括可操作之手拉站。通告裝置（notification device)(常常稱 爲通告裝置（notification appliance))係提供一不安全狀況 之可聞及/或可見通告（例如，火警警報器）。 在它的最簡單形式中，一消防安全系統可能是一住宅" 煙霧警報器"，該煙霧警報器偵測煙霧之存在及提供一音響 警報，以回應煙霧之偵測。這樣的煙霧警報器裝置做爲一 偵測裝置及一通告裝置。 在商業、工業及多戶住宅建築物中，消防安全系統更 複雜。通常，一商業消防安全系統將包括做爲分佈控制元 件之一個或多個消防控制面板。每一消防控制面板可以連 接至複數個分佈偵測裝置及/或複數個分佈通告裝置。該消 防控制面板當做表示該等分佈偵測裝置所產生之信號的’ 1376654 問題"之集中位置（focal point)及當做該等分佈通告裝置之 啓動（亦即，通告）信號的來源。在較大建築物中之大部分 ' 消防安全系統包括以一資料網路所連接之多個消防控制面 板。該等消防控制面板使用此網路，以分配關於彼此間之 ' 警報器及維修的資訊。在此一方式中，可以在一大場所各 處傳送火警或其它緊急情況之通告。 此外，可以藉由一專屬或多用途計算裝置（例如，一個 人電腦）以完成大安全系統之中央控制。該電腦控制站通常 配置用以經由該資料網路與該多個消防控制面板連接。 使用此一般架構，消防安全系統係可擴充的，以容納 各種因素（包括建築配置、建築物管理組織之需求及建築物 之使用者的需求）。要達成可擴充性及彈性，消防安全系統 可以包括任何數目之電腦控制站、遠端存取裝置、資料庫 管理系統、控制面板之多個網路及實際數百個偵測及通告 裝置。消防安全系統可以進一步倂入保全系統、電梯控制 系統、灑水系統以及加熱、通風及空調（"HVAC")系統及/ 或與它們互動。 在消防安全系統中之許多成本來源中之一係關於該等 通告裝置之佈線及材料成本。建築安全法規界定通告裝置 佈線、電壓及電流之規格。例如，依據建築安全法規，通 告裝置意欲由一標稱24伏特信號來操作，該標稱24伏特 信號提供該等通告裝置之電源，以實施它的通告功能。例 如’一警鈴、一強光警示燈或一電子音響警報器由一標稱 24伏特電源來操作》然而’通常，要求通告裝置在低達16 1376654 伏特之電壓下操作。至該等分佈通告裝置之電力的傳送需 要大量之佈線及/或大量之分佈電源。 特別地，通常以稱爲一通告裝置電路或NAC方式並聯 —»·, 連接通告裝置。每一MAC連接至一電源U例如，24伏特電 ___--- 源）’以及包括一正導線、一接地導線及多個4黃跨該兩條導 線所連接之通告裝置。該電源可以配置在一消防控制面板 或其它面板中。該正及接地NAC導線以從該24伏特電源 傳送該操作電壓至該等分佈通告裝置。因爲該正及接地導 線具有一有限傳導性，亦即，它們具有阻抗，所以在橫跨 該等NAC導線之可獲得電壓低於該所需操作電壓前一 NAC 可以從該電源延伸多長是有實際限制的。例如，如果使用 具有0.02歐姆/呎之銅導線，則100呎導線將呈現2.0歐姆 電阻。如果經由該等導線之消耗電力爲2安培，則在100 呎導線上具有4伏特電壓降。在200呎之相同導線上將產 生8伏特電壓降，此通常將提供非常小電壓至在迴路之末 端上的裝置。 注意到增加在該NAC上之消耗電流亦增加在該NAC 上之電壓降，因爲它增加在該等電阻導線上之電壓降。於 是’至少對於一預定電源電壓限制在一特定NAC上之裝置 的數目及該NAC之長度。 此外，該電源必須能在欠缺主電力之情況下提供電力 至所有NAC。於是，當可以經由該主AC電力之轉換獲得 —NAC之24伏特電源時，亦需要—電池備份。在該習知 技藝中，已使用兩個12-伏特電池做爲次要電源。一提供電 1376654 力至一 NAC之面板通常需要一從該主AC電力所轉換之24 伏特電源及一電池備份。 因該電池備份電力之需求而加重對NAC實體長度及 NAC裝置容量之限制。在此所述之NAC實體長度表示來自 該NAC之電源的電源及接地導線之長度。通常，該電池備 份電源之實際電壓在該等電池之有效壽命期間係在20.4至 2 6.0伏特間。建築法規標準要求該NAC在該電池之可用壽 命期間下操作及因此在那個時候該電池輸出低達20.4伏 特。當該低輸出電源電壓同時兼有在該NAC之電源導線上 之電壓降時，嚴重阻礙該NAC在長導線長度上傳送足夠電 壓之能力。 要對付因電壓降所造成之NAC的限制，通告裝置之覆 蓋範圍的延伸常常需要增加電源之數目。爲此目的，可以 使用特殊用電裝置電路延伸裝置。這些用電延伸裝置係連 接至一現有消防控制面板及模仿一通告裝置或裝置之面 板。然而，該用電延伸裝置提供NAC用電信號至額外NAC。 因此，該用電延伸裝置具有它自己的電源及電池備份竃 源，以供電它自己的NAC。這些NAC操作成爲該消防控制 面板之NAC的延伸，其中該用電延伸裝置連接至該消防控 制面板β該等用電延伸裝置之使用有效地延伸可以以單一 消防控制面板來達成之覆蓋範圍。該用電延伸裝置以比一 消防控制面板低的成本來實施，然而不需要額外設備及電 池成本。 —種延伸NAC覆蓋範圍而不增加消防控制面板及用電 1376654 延伸裝置之方法係要選擇較低電阻電源導線。例如，一從 18-線規線至較厚的14-線規線之開關可大大地延伸NAC之 ' 可接受長度（及/或裝置容量）。然而，較厚導線因較厚導線 - 中之銅的數量而具有顯著較高成本。 於是，由於需要提供充分電壓及電力至在一建築物或 場所各處所分佈之通告裝置而需要降低通告裝置電路之成 本 ° 【發明內容】 # 本發明之至少某些實施例滿足上述及其它需求，其中 甚至當以可具有低輸出電壓之電池來供電時，該等實施例 使用一穩定NAC電源電壓。在某些實施例中，該穩定NAC 電源電壓係由一切換轉換器所提供[kdll]，其中該切換轉換 器甚至在該電源電壓（亦即，來自該等電池）變動時確保一 穩定輸出電壓。在較佳實施例中，該穩定電壓超過該標稱 電壓，以便允許該NAC透過延伸長度維持一適當電壓位準 (假設一已知消耗電流）。 ® 本發明之一第一實施例係一用於一安全通告系統中之 配置’該安全通告系統包括主要及次要電源及一電壓轉換 器。該主要電源提供電力至一通告系統之一通告裝置電 路。該次要電源包括至少一電池。該電壓轉換器耦接於該 電池與該通告系統之該通告裝置電路間，以及配置用以從 該次要電源所產生之一輸出電壓產生一調整DC電壓。通 常’當該主要電源係不可用的或者無法作用時，使用該次 要電源。然而，亦可以在其它情況中使用該次要電源。 1376654 —第二實施例係一用於一安全通告系統中之配置，其 中該安全通告系統亦包括兩個電源及一電壓轉換器。在此 實施例中，該主要電源提供至少24伏特DC至一通告系統 之一通告裝置電路》該次要電源包括至少一電池，以及具 有一由一超過20.4伏特之輸出電壓所界定之有效壽命。該 電壓轉換器耦接於該電池與該通告系統之該通告裝置電路 間。該電壓轉換器係配置用以在該次要電源之有效壽命期 間從該次要電源所產生之輸出電壓產生一至少24伏特DC 電壓。[kdl2] 熟習該項技藝之一般人士藉由參考下面詳細敘述及所 附圖式將更明顯易知上述特徵及優點以及其它特徵及優 點。 【實施方式】 第1圖顯示一具有合倂依據本發明之一配置的安全警 報通告系統。該安全警報通告系統100包括一消防控制面 板102、複數個通告裝置迴路104及106、複數個延伸通告 裝置迴路108及110、複數個通告裝置l〇4a、106a、108a 及110a、複數個偵測器迴路112及114、複數個偵測裝置 1 12a及1 14a以及一通告延伸系統116。通常，爲了說明以 簡化方式描述該安全警報通告系統100。大部分安全警報通 告系統將包括多個互連控制面板（未顯示），然而相似於該 消防控制面板102。從每一消防控制面板產生多個迴路及裝 置。此外，通常使用中央控制站及其它監督及監控設備（未 顯示）。爲清楚說明從第1圖省略此等裝置。 -10- 1376654 該消防控制面板或簡易"消防面板"102係一管理、供電 及與該等通告裝置l〇4a、l〇6a、108a及1 10a以及該等偵測 裝置112a及114a通信之裝置。因爲下面描述該系統100 之剩餘部分，所以將更明顯易知該消防面板102之特定操 作及能力。在任何情況中，該消防面板102最好是商業上 可獲得的（例如，可從西門子建築技術股份有限公司 (Siemens Building Technologies, Inc.)取得之型號 XLS、MXL 及FS250裝置）。通常，該消防面板102係可操作以經由該 等偵測裝置112a及114a之一個或多個偵測裝置接收一潛 在危害之指示及傳遞該存在指示至一中央控制站（未顯示） 及其它消防面板（亦未顯示）。該消防面板102進一步@置成 用以提供一信號（及電力）至至少該等通告裝置104 a及 106a，以回應一從該中央控制站所接收之指令、回應一從 另一消防面板所接收之信號或回應經由該等偵測裝置112a 及114a中之一個或多個偵測裝置所接收之一潛在危害的指 示。該消防面板102亦具有在該等裝置迴路112及114及 該等通告裝置迴路104及106上偵測設備故障之能力。 該等通告裝置104a及106a係在一建築物或場所各處 所分佈之裝置及配置成用以提供一警報狀態之可視及/或 可聞指示。如該項技藝中所已知，通告裝置包括警鈴、電 子警報裝置、強光警示燈、揚聲器及其它相似裝置。該等 通告裝置104a及106a經由該等個別通告裝置迴路104及 106連接至該消防面板102。通告裝置104a及106a通常處 於預備狀態狀態。在該預備狀態中，沒有警報狀態出現， -11- 1376654 但是該裝置能在從該消防面板102經由該個別通告裝置迴 路104及106接收適當輸入之情況中產生該通告（亦即，該 可聞或可視指示）。 該等通告裝置迴路104及106係用以連接該消防面板 102至該等分佈通告裝置104a及106a之用電導線。規則要 求所有通告裝置迴路104及106攜帶該等分佈通告裝置 1 04 a及1 06a之操作所需之電力。如以上所述，因爲電阻電 力損失，所以對通告裝置迴路104及106之長度有實際限 制。 該等偵測裝置112a及114a係在一建築物或場所各處 所分佈之裝置及配置成用以偵測一安全危害（例如，煙霧、 火或有毒氣體之出現）。一旦偵測到一安全危害，該等偵測 裝置1 1 2a及1 1 4a經由該對應偵測器迴路1 1 2傳遞用以表 示該偵測之資訊至該消防面板1 02。該等偵測裝置1 1 2a及 1 1 4 a可以包括在該項技藝中所熟知之網路煙霧偵測裝置 (例如，可從西門子建築技術股份有限公司（Siemens Building Technologies, Inc.)取得之 FP11、HFP11 及 HFP011)。偵測裝置112a及114a亦可以包括以建築物居住 者之手動動作來觸發之手拉站。此等偵測裝置在該項技藝 中係熟知的且只爲了上下文而被包含於此。該等偵測迴路 112及114在該等偵測裝置112a及114a與該消防面板102 間提供電性通信連結。此等迴路及它們的操作在該項技藝 中亦是熟知的。 該等通告裝置108a及110a可以適當實質地與該等通 -12- 1376654 告裝置l〇4a及106a是相同種類的裝置。然而，該等通告 裝置108a及ll〇a連接至該等通告延伸系統1 16，以及將進 一步詳細描述於後。 該通告延伸系統116係一用以提供從一第一通告裝置 迴路至另外裝置迴路之延伸的裝置，以便經由該第一裝置 迴路延伸覆蓋範圍。例如，如第1圖所示，該通告延伸系 統116提供從該通告裝置迴路106至另外迴路108及110 之延伸。如以上所述，由於沿著該等迴路之導線的電壓損 失，對通告裝置迴路104及106具有實際距離限制。該通 告延伸系統116除了別的以外還提供一足以供電該等另外 通告裝置迴路108及110之電壓升高。 如以上進一步所述，該通告延伸系統116以某些方式 模仿該消防面板102之一通告裝置。爲此目的，該通告延 伸系統116係配置成用以從該消防面板102接收通告信 號。這些通告信號表示應該以同於該等通告裝置106a之方 式來指示一警報。然而，取代（或除了）提供一可視或可聞 通告以回應此一通告信號（之外），該通告延伸系統116係配 置成用以產生另外通告信號及經由該等另外通告迴路108 及110提供這些信號至該等通告裝置108a及110a。因此， 該通告延伸系統116提供該消防面板102及該通告裝置迴 路106之較大覆蓋範圍。 依據本發明之至少一實施例，該通告延伸系統116包 括一主要電源120、一備份電源122及一升壓電路124。該 主要電源120係配置成用以提供一通告信號至該等另外通 -13- 1376654 告裝置迴路108及110，其中該主要電源120從 源獲得輸入電力。在此實施例中，該主要電源 超過該24伏特標稱NAC電壓之26伏特DC電 爲該主要電源120提供26伏特，所以該通告信 更遠的距離，同時維持該等通告裝置l〇8a及： 電壓位準。 當該主要電源120係不可用時，該備份電 升壓電路1 24合作以提供一通告信號。例如， 況中，該主要AC電源係可能不可用的。相似 源120,該備份電源122與該升壓電路124合作 過該標稱24伏特之通告信號。 該備份電源1 22在此所述之示範性實施例 池配置，該電池配置提供一在該主要電力中斷 獲得之標稱20.4-26伏特輸出。該升壓電路124 份電源122與該等通告裝置迴路108及110間 路124係配置用以（在至少有些時候）升高該備 所提供之電壓至一超過該備份電源122之最小 固定位準。因此，該升壓電路124係配置成用 有超過該備份電源122之最低標稱電壓位準的 通告信號。在此實施例中，該升壓電路124提ί 特固定輸出電壓。因此’當使用電池做爲該備 且在它們的有效壽命期間具有20.4至26伏 時，該升壓電路在該電池電壓處於20.4與26 何時候將產生一具有一固定電壓（最好是—24 :主要AC電 120提供一 壓位準。因 號可以行進 ί 10a之充分 源122與該 在一緊急情 於該主要電 以產生一超 中包括一電 之情況中可 連接於該備 。該升壓電 份電源1 2 2 電壓位準的 以提供一具 電壓位準之 择一約26伏 份電源1 2 2 特輸出範圍 伏特間的任 伏特以上之 -14- 1376654 固定電壓）之輸出通告信號》 在一替代實施例中’該備份電源122可以由| 該等通告裝置108a及110a之可用電壓範圍的電逼 池電路（或其它備份電源）來取代。在此一替代中， 電路124可以以一降壓型轉換器來適當取代，其1 型轉換器降低來自該備份電源122之電壓至一接兒 告.裝置108a及110a之最大可用電壓的電壓。藉白 在此實施例中之備份電源122可以由三個串接12心 所構成’以及該降壓型轉換器可以適合將該備份囑 之36伏特輸出轉換成爲28伏特以下之電壓（例如 特）。 再次參考在此所述之第一實施例，將簡單地誦 圖之電路的操作。在正常情況下，該等通告裝置 106a、108a及1 l〇a係處於一預備狀態中，然而不違 或可視通告信號。這些正常情況表示沒有火警或其 情況存在之一般每天操作。不時測試該消防安全男 或它的部分，以確保該系統係處於一預備狀態。俱 在一通告迴路（例如，104及108)或該等裝置（例如 108a及112a)中之一中發生故障。可以藉由該等測畜 發現這些故障》 當測試到一不安全狀況時，發生一警報事件。 該等偵測器裝置1 1 2a中之一可能偵測到一表示煙 之煙霧狀況。該偵測器裝置112a將達成該警報狀济 防面板102之通信。在另一情況中，連接至另一洋 :有超過 丨之一電 該升壓 1該降壓 :該等通 I範例， :特電池 ί 源 122 ，26伏 i述第1 104a ' i生可聞 :它緊急 :統 100 丨爾可能 ，106a、 i操作來 例如， /火事件 i至該消 ί防控制 -15- 1376654 面板之另一裝置（未顯示）可能偵測到一警報事件。其他消 防控制面板將傳達此一警報事件至該消防面板102。 一旦指示一警報事件，該消防控制面板102即提供一 • 通告信號至該等通告迴路104及106中之每一通告迴路。 該等通告裝置l〇4a及106a之每一通告裝置接收該通告信 號及產生一用以使該偵測不安全狀況之建築物的居住者警 覺之可聞及/或可視通告。此外，該通告延伸裝置116從該 消防面板102經由該通告迴路106接收該通告信號。 Φ 然後，該通告延伸裝置116針對該等延伸迴路108及 110產生另一通告信號。如果該主要AC電源存在，則該通 告延伸裝置116使用來自該主要電源120之電力產生該通 告信號。如果該主要AC電源因例如電力中斷供應而不存 在，則該通告延仲裝置116使用來自該備份電源122及該 升壓電路124之電力產生該通告信號。該升壓電路124因 該等延伸迴路108及110之長度促使該通告信號處於一充 分電壓，而無關於該備分電源122之電池的輸出電壓（假設 ® 該等電池仍然在它們的可用壽命範圍內）。 因爲該升壓電路124，所以可以設計該等延伸迴路108 及110之長度比從該備份電源122之電池直接供電該延伸 迴路之情況的可能長度要長。此以低成本從該通告延伸裝 置116及因而從該消防面板102提供較大覆蓋範圍。 注意到達成上述節約，而無關於是否一警報事件發生 或是否一主要電力中斷供應事件發生。該等節約之發生係 因爲增加的輸出電壓允許較不昂貴系統實施。特別地，要 -16- 1376654 求該系統100係設計成在一警報事件、一電力中斷供應及 低電池電壓之極端狀況下提供適當電壓之建築法規可以符 合較少電源及/或減少的導線厚度。 注意到該消防面板102本身可以使用相似於該通告延 伸裝置116之備份電源122及升壓電路124的一備份電源 及升壓電路，以延伸該等迴路104及106之覆蓋範圍。事 實上，包括一通告裝置電路做爲它的輸出或提供電力至一 個或多個NAC之任何裝置可以使用此一配置。 大體上參考上述第1圖之實施例，第2圖顯示一可以 適合用以做爲第1圖之通告延伸裝置116的通告延伸裝置 202之示範性方塊圖。 現在參考第2圖，該通告延伸裝置202包括一輸入電 路204、一控制電路206、一 DC電源208、一電池充電器 電路210、一電池電路212、一升壓電路214及一輸出電路 216。該通告延伸裝置202亦包括NAC輸入226及228、NAC 輸出218、220、222及224及一顯示器230。該等NAC輸 入226及228連接至一通告迴路之導線及配置成用以經由 該通告迴路接收另一來源所產生之通告信號。相較下，該 等NAC輸出218、2 20、222及224連接至饋出點及提供通 告信號至兩個NAC之裝置。該等NAC輸出218及2 20連接 至一第一 NAC之迴路導線（未顯示），以及該等NAC輸出222 及224連接至一第二NAC之迴路導線（未顯示）。事實上， 可以使用更多或更少的NAC輸出。 該輸入電路204係可操作地耦接至該等NAC輸入226 1376654 及228及配置成用以模仿一連接於該等NAC輸入226及228 間之通告裝置。該輸入電路2 04係進一步配置成用以接收 ~在該等NAC輸入226及228間所產生之正常18-24伏特 (或約24伏特）通告信號。該輸入電路2 04係配置成用以提 供該通告信號之存在的指示至該控制電路206。一合適輸入 電路之細節對熟習該項技藝之一般人士者係已知的。 該控制電路206係一處理電路，該處理電路係配置成 用以實施該裝置202之邏輯及監督操作。爲此目的，該處 理電路可以包括一可程式化微處理器或微控制器。通常， 該控制電路206係配置成用以接收一在該輸入電路204上 已接收一通告信號之指示及產生一使該輸出電路216在該 等NAC輸出218、220、222及224上提供一通告信號之指 令。該控制電路206進一步提供該等信號，以使該DC電源 208及該升壓電路214致能及失能。該控制電路206亦配置 成用以控制在該顯示器230上之指示器。該控制電路206 亦可以適合配置成用以測試該電池電路2 1 2之電池電壓以 及監督及評估被連接至該等輸出218、220、222及224之 NAC的測試。 該顯示器2 30可以適當地是能至少傳達關於該等裝置 及/或相關聯於該裝置202之NAC的基本資訊之任何裝置。 例如，該顯示器230可以包括複數個LED指示器（未顯示）， 其中使該複數個LED指示器照亮，以指示某一狀況（例如， 麻煩、故障、電路電力或其它狀況）。適當顯示器配置對熟 習該項技藝之一般人士係已知的。 -18- 1376654 該DC電源208係一用以在產生通告信號中將主要AC 電源轉換成爲該輸出電路216所使用之26伏特DC的電源 電路。該DC電源208亦在其它輸出（未顯示）上提供較低 DC電壓値，以供電在該裝置202中之控制電路206及其它 邏輯元件。該DC電源208在某些實施例中提供電力至該電 池充電器210。該DC電源208可以是一變壓器、二極體及 電容器之具有小的或沒有輸出電壓調整之已知配置。 該電池充電器210係一用以產生一被提供至該電池電 路212之充電電壓的電路。在消防安全設備中所使用之適 當電池充電電路在該項技藝中係熟知的。 該電池電路212在此實施例中包括兩個串接12伏特電 池及產生一24伏特DC標稱電壓。然而，如在該項技藝中 所熟知，該電池電壓將變動，以及該電池電路212可以在 該等電池之有效壽命期間產生20.4至26伏特。該等電池 可以適當地是鉛酸電池。 該升壓電路214係一接收該電池電路212之輸出電壓 的電路及產生一約26伏特實質固定輸出電壓。爲此目的， 該升壓電路214可以適當地包括一爲升壓型轉換器形式之 切換DC-DC轉換器。此一電路將包括該開關之回授控制* 以維持一固定輸出電壓。關於該升壓電路214之一示範性 實施例的進一步細節係顯示於第3圖中及將描述於後。 該電池電路212與該升壓電路214因而合作以構成一 DC電力備份單元23 2，其中該DC電力備份單元232在該 電池電路212中之電池的有效壽命期間提供一固定輸出電 -19- 1376654 壓。可以在任何用以供電一 NAC或其它電路（通常被兩個 12-伏特電池供電）之消防控制裝置中提供該DC電力備份單 元 232。 該DC電力備份單元23 2之一替代形式係顯示於第4 圖中。特別地，第4圖繪示一 DC電力備份單元402,其中 該DC電力備份單元402包括一電池電路404及一DC-DC 切換轉換器406。相較於第2圖之電池電路212，該電池電 路4 04包括三個串接12伏特電池408、410及412。相較於 第2圖之升壓電路214，該DC-DC切換轉換器406包括一 降壓型轉換器，其中該降壓型轉換器降低該電池電路404 之36伏特輸出電壓至一約28伏特以下（最好是24-26伏特 DC)之適當NAC電壓。該DC電力備份單元402可以輕易地 被使用以取代該電池電路212及升壓電路214。然而，相較 於第2圖所示之DC電力備份單元232，該DC電力備份單 元402需要關於該額外12伏特電池之額外成本。 再次參考第2圖，該輸出電路216係一配置用以在該 控制電路206之指令下產生通告信號之電路。從該DC電源 208或該升壓電路214取得用於該等通告信號之電力至該 等NAC輸出218、220、222及224。在一較佳實施例中， 該輸出電路 216包括一熱插拔控制器（hot swap controller)，以處理會在最初供電通告裝置時所發生之短瞬 時電流尖波。待別地，當該輸出電路216在該等NAC輸出 218、220、222及224上產生一通告信號時，被連接至該等 NAC輸出218、220、222及224之通告裝置會產生一初始 -20-

1376654 電流尖波。在此尖波期間，該輸出電路216之熱插拔控 暫時提供必要電流，以在短暫突波期間保護該等內部髮 在操作中，該通告延伸裝置202針對一表示麻煩 何應該啓動該等通告裝置之其它理由的通告信號監 NAC輸入226及228。一旦在該NAC輸入226及228 測到一通告信號，該輸入電路2 0 4即提供一邏輯指示 至該控制電路206 »回應從該輸入電路204接收該指 號，該控制電路20 6提供一信號至該輸出電路216,以 該輸出電路216應該在該等NAC輸出218、220、222 ¾ 上產生一通告信號。 如果該主要AC電源係可獲得的，則該控制電路 進一步使該DC電源208之輸出208a致能。在此一情3 該控制電路206另外使該升壓電路214之輸出失能。箱 只有該DC電源208，不是該DC備份電源單元232， 該信號電力至該輸出電路216。在該主要AC電源係無 得之情況中，該控制電路206使該DC電源208之輸出 失能及使該升壓電路214之輸出214a致能。結果，該 電路212及該升壓電路214所構成之DC電力備份單另 提供該電力至該輸出電路216。 然後，該輸出電路216使用由該DC電力備份單 或該DC電源208所所提供之電力提供該通告信號至 NAC輸出218、220 ' 222及2 24。在某些情況中，該控 路206與該輸出電路216合作以調變關於該通告信號 訊或閃控觸發信號。此操作在該項技藝中係已知的。 制器 i置。 或任 控該 上偵 信號 示信 指示 .224 206 i中， ί果， 提供 法獲 208a 電池 i 232 ;232 該等 制電 之資 -21- 1376654 因此，上述裝置提供具有一相對固定電壓之通告信 號，而無關於該電池電路212之確切輸出電壓（假設該電池 電路212在可接受範圍內操作）。在此實施例中，該相對固 定電壓超過該電池電路212之標稱額定24伏特DC。 結果，被裝至該等NAC輸出218、220、222及224之 NAC不需針對該電池電路212之20.4(或同樣低）輸出電壓 的最壞情況方案來設計。因爲該升壓電路214將輸出電壓 維持在超過該最低可接受電池電路電壓之位準（最好在或 超過該標稱24伏特），所以可以使用一較高NAC電壓假設 來設計該等NAC。此允許較長NAC覆蓋範圍及/或者較不 昂貴線規線之使用。 將察覺到第2圖之通告延伸裝置202或任何提供電力 至NAC之電源通常能連接至一個或兩個以上之NAC。在此 一情況中，最好只在需要升壓之那些NAC上提供個別升壓 電路214以避開成本。相較於不論是否需要升壓而提供電 力至所有NAC之單一升壓電路，此將允許該等個別升壓電 路使用較小及較便宜零件。 第3圖顯示第2圖之升壓電路214的一示範性實施例。 第3圖之示範性升壓電路214包括一 DC-DC升壓型轉換器 3 02、一電池輸入304及一致能電路306。該致能電路306 包括一致能輸入308’其中該致能輸入308可操作地經由一 由具有實質相等電阻値之電阻器R141及R142所構成之分 壓器耦接至一 NPN電晶體Q21之基極。該致能輸入308係 可操作地耦接以從第2圖之控制電路206(未顯示於第3圖 -22 - 1376654 中）接收一電池選擇或致能信號。 該電晶體Q21之集極經由一電阻器R140耦接至一 MOSFET開關Q24之閘極。該MOSFET開關Q24之閘極進 —步經由電阻器R139耦接至該電池輸入304。該等電阻器 R139及R140亦具有一相等電阻。藉由範例，電阻器R139、 R140、R141及R142可以全部具有2.2K歐姆之電阻値。該 電池輸入304係可操作地耦接至第2圖之電池電路212的 輸出電壓，以及因此，係配置成用以接收一至少大約在20 與26伏特間之DC電壓。 該電池輸入3 06經由該MOSFET開關Q24之輸出（源極 -汲極）路徑耦接至該DC-DC轉換器3 02之輸入310。在該輸 入310與該輸出312間之該DC-DC轉換器的主要信號路徑 係由一輸入電感器L1、一 MOSFET開關Q17、一輸出整流 二極體D16及一輸出電容器C10所構成。該輸入電感器L1 耦接於該輸入310與在該輸出二極體D16與該開關Q17之 汲極端間之接面間。該開關Q 1 7之源極端經由一低電阻電 流感測電阻器R101耦接至接地。該二極體D16之輸出端構 成該電路輸出312。該輸出電容器C10耦接於該輸出312 與接地間。

該開關Q17之閘極係可操作地連接至一 PWM控制裝置 U17。該PWM控制裝置U17產生一以控制該轉換器302之 輸出電壓方式所脈衝寬度調變之驅動信號。該PWM控制裝 置U17可以是任何適當PWM驅動信號產生器（包括可從國 家半導體（National Semiconductor)取得之型號 LM3478MM -23 - 1376654 PWM控制裝置）。該控制裝置U17監控該轉換器302之輸入 電壓、流經該開關Q17之電流及該轉換器3 02之輸出電壓， 以便以甚至在改變輸入電壓及改變負載電流之情況中維持 一穩定DC輸出方式來調變該PWM信號。在此實施例中， 該控制裝置U17係配置成用以至少在該電池電路中之電池 的有效壽命期間（亦即，從20.4伏特至26伏特）產生一26 伏特相對固定輸出電壓。 爲此目的，該PWM控制裝置U17係可操作地耦接用以 接收來自該輸入310之輸入電壓、一表示從該感測電阻器 R101流經該開關Q17之電流的電壓及來自一由串接於該輸 出312與接地間之電阻器R1 02及R1 03所構成之分壓器的 輸出電壓。 該控制裝置 U17 之切換頻率在此實施例中爲約 400kHz。當使用該型號LM3478MM PWM控制裝置做爲該控 制裝置U17時，可以藉由連接該電阻器R100(對於400kHz 爲40.2K歐姆）於該控制裝置U17之FA/SD接腳與接地間來 設定此頻率。 該控制裝置U17之偏壓電力輸入連接至該轉換器輸入 310。因爲該轉換器輸入310只在該MOSFET開關Q24關閉 (以回應一致能信號）時接收電力，所以該控制裝置U 1 7只 在該MOSFET開關Q24關閉時操作。結果，該控制裝置U17 只在該致能輸入3 08上已接收該致能信號時操作。 在平常操作中，該電池致能信號將不存在。特別地， 只要主要AC電力係可用的，不需要從該電池電路獲得電 -24 - 1376654 壓。在該輸入3 08上缺少該致能信號的情況中，該電晶體 Q21當做一開路電路及打開該MOSFET開關Q24。沒有電池 電壓到達該轉換器輸入310,以及因而，沒有電壓到達該控 制裝置U17之偏壓電力輸入。因此，該轉換器電路302不 接收一輸入電壓，亦不接收該驅動電路控制裝置U17之偏 壓。在這些狀況下，該轉換器3 02沒有在該輸出312上產 生輸出電力。 然而，在主要AC電力之喪失的情況中，或者在一測 試操作之情況中，第2圖之控制電路206提供該電池致能 信號至該輸入3 08。該致能信號促使該電晶體Q21導通， 此轉而促使該MOSFET開關Q24將該電池輸入304連接至 該轉換器輸入310。結果，該電池電壓被施加至該控制裝置 U17之偏壓輸入及至該電感器L1。之後，該控制裝置U17 產生一促使該開關Q17在一控制速率下切換之PWM驅動信 號*該開關Q17之切換與該電感器L1、該電容器C10及該 整流器D16之操作的結合產生一大於24伏特調整輸出，以 及在此實施例中，爲約26伏特。 如果該電池輸入304上之電池電壓接近26伏特，則該 電池電壓通過該整流器D16與L1而有幾乎沒有或沒有轉 換。 當該電池電壓下降至超過該等電池之有效壽命時，在 該輸入310上之輸入電壓將下降。然而，該控制裝置U17 調整該驅動信號，以便甚至在該電池電壓下降時可維持一 相對固定輸出電壓。由於來自由電阻器R1 02及R1 03所構 -25 - 1376654 .成之分壓器的輸出電壓所提供之回授及/或該感測電 R101所提供之電流回授，可維持該輸出電壓。以該 控制裝置U 1 7實施此等操作。 因此，上述電路提供關於或多或少直接依賴電池 做爲一次要電源之火警通告電路的改善。特別地，不 在20.4伏特之輸出的最壞情況方案下配置被連接至該 之NAC輸出的NAC，而是配置可以在24伏特以上及 是約26伏特的該轉換器3 02之輸出電壓。相較於直接 有約20伏特之最低可用輸出電壓的電池來供電之裝濯 電路允許在更長長度之導線上有充分通告信號電壓。 如以上所述，第2、3及4圖之DC電力備份單元 及/或402可以輕易地使用在任何供電力至一通告裝置 之裝置中，以及不需要受限於第2圖所述之延伸裝置 而，第2圖之延伸裝置與DC電力備份單元之組合提供 的優點，因爲該組合可以顯著數量延伸NAC之有效覆 圍，而不需要額外消防控制面板。 將進一步察覺到可以以NAC爲基礎在一 NAC上適 提供該升壓電路214。因此，當一 NAC不需要該升壓 214時，可以避開相關聯於該升壓電路214之成本。 NAC迴路之加長或延伸將不會提供顯著成本優點的 (特別是當已經提供低成本導線時）中，一升壓電路通 是必要的。例如，如果一系統之設計要求一特定NAC 有一短NAC迴路，則在那個情況中包括該升壓電路可 是優點，因爲具有直接連接至該NAC之電池的原始設 阻器 PWM 電壓 需要 裝置 最好 從具 ，此 232 電路 。然 特別 蓋範 當地 電路 在該 情況 常不 只具 能不 計規 -26 - 1376654 則可能是足夠的。此外，因爲相反於一電源之全部輸出， 可以針對一個別NAC來設計該升壓電路214，所以它可具 有較小及較便宜的零件。 在一示範性實施中，參考第2圖，可能針對每一NAC (或 —對NAC)使用一不同輸出電路216且任選地提供一相關於 任何或所有該等輸出電路之個別升壓電路214。 亦將察覺到甚至當以該主要AC電力來供應電力時， —DC-DC轉換器（例如，第3圖所示者）所提供之DC電壓 穩定度可在某些情況中提供優點。爲此目的，第5圖顯示 —示範性實施例，其中一DC-DC轉換器510串接於該主要 (AC供電）電源502與該次要（電池）電源504之間" 特別地，第5圖顯示一NAC電力配置500，該NAC電 力配置500包括一主要電源502、一次要電源504、一第一 致能開關506、一第二致能開關508、一 DC-DC轉換器510 及一NAC配置512。該主要電源502係配置成用以轉換AC 主要電力成爲在一NAC中所使用之DC電力。該主要電源 502可以適當地大體上相同於第2圖之DC電源208的實施 例。在此情況中，該主要電源502係一熟知簡單AC-DC轉 換器，其中該AC-DC轉換器沒有提供實際調整，因爲假設 像主要AC電力來調整該輸入電壓。

該次要電源504可以適當地爲一相似於第2圖之電池 電路212的電池電路。該第一及第二致能開關506及508 係用以將該等電源502及504之個別輸出耦接至該DC-DC 轉換器510的適當切換機構（例如，MOSFETs)。該DC-DC -27 - 1376654 轉換器510可以適合是第3圖之轉換器302或甚至是第2 及3圖之全部升壓電路214。在稍後情況中，該等致能開關 506及508將耦接至第3圖之電路的"電池（BATTERY)"輸入 304 ° 該NAC配置512可以適合是一NAC迴路，該NAC迴 路包括相似於第1圖所示之電力導線及實際通告裝置。如 果需要，該NAC配置亦可以包括一個別輸出電路（例如， 該輸出電路216)，該輸出電路能加入智慧、特徵或調變至 該等通告信號。 在操作中，當主要AC電力係可用時，該主要電源502 操作以經由該DC-DC轉換器510提供電力至該NAC配置 512，以及當主要AC電力係不可用時，該次要電源504操 作以經由該DC-DC轉換器510提供電力至該NAC配。爲此 目的，該致能開關506係可控制地操作，以在主要AC電力 係可用時將該主要電源502連接至該DC-DC轉換器510， 以及該致能開關5 08係可控制地操作，以在主要AC電力係 不可用時將該次要電源5 04連接至該DC-DC轉換器510。 該DC-DC轉換器510(相似於該升壓電路214及/或該電 力轉換器302)提供一調整輸出電壓，以回應輸入電壓之範 圍。因此，當關閉該開關506時，縱使該主要電源502之 輸出因例如在該主要AC電力線中之暫時低壓（brownout)狀 況而下降，該DC·DC轉換器510提供一固定電壓（例如， 24-26伏特）。同樣地，當關閉該開關508時，該DC-DC轉 換器510甚至在該電池輸出電壓因該等電池損失電荷而下 -28 - 1376654 降時可提供一固定電壓（例如，24-26伏特）。在此一情況中’ 該NAC配置512接收一可預期電源，而無關於電池電荷或 主要AC電力變動。 此外，如果使用一相似於第3圖之升壓電路214的電 路做爲該DC-DC轉換器510，則該DC-DC轉換器510提供 具有一數位"致能輸入”（亦即，第3圖之輸入308)之額外優 點’其中該數位"致能輸入"可以用以啓動及停用，以及甚 至調變NAC信號至該NAC配置512。特別地，藉由提供適 當控制或調變信號至該DC-DC轉換器510之輸入514，該 通告信號可以具有嵌入式資訊，而甚至不使用相似於第2 圖之輸出電路216的個別"輸出電路"。 如果該DC-DC轉換器510係配置成爲一升壓/降壓型轉 換器’則第5圖之實施例亦可以是受益的。然後，縱使該 輸入電壓超過一#定範圍，此一轉換器可提供一調整輸出 電壓。如果該次要電源504之電池電路係設計成具有一相 似於第4圖之實施例的過度輸出電壓，則此一電路可以是 可用的。 將察覺到上述實施例只是範例。一般熟習該項技藝人 士可以輕易地設計倂入本發明之原理且落在本發明之精神 及範圍內之他們自己的修改及實施。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示一具體化本發明之一實施例之示範性消防 安全系統的一部分之示意方塊圖； 第2圖顯示一具體化本發明之一示範性實施例的通告 -29 - 1376654 延伸裝置之示意方塊圖： 第3圖顯示一轉換器電路之示意圖’該轉換器電路可 以使用於第2圖之通告延伸裝置的備份電源中； 第4圖顯示一替代備份電源之示意方塊圖，該替代備 份電源可以使用於第2圖之通告延伸裝置中；以及 第5圖顯示一具體化本發明之某些實施例的示範性 NAC電源配置之示意方塊圖。 【主要元件符號說明】

100 安 全 警 報 通 告 系 統 102 消 防 控 制 面 板 104 通 告 裝 置 迴 路 104a 通 告 裝 置 106 通 告 裝 置 迴 路 10 6a 通 告 裝 置 108 延 伸 通 告 裝 置 迴 路 108a 通 告 裝 置 110 延 伸 通 告 裝 置 迴 路 110a 通 告 裝 置 112 偵 測 器 迴 路 112a 偵 測 裝 置 114 偵 測 器 迴 路 1 14a 偵 測 裝 置 116 通 告 延 伸 系 統 120 主 要 電 源 -30 - 1221376654

124 202 204 206 208 208a 210 212 214 214a 216 218 220 222 224 226 228 230 232 302 304 306 備份電源 升壓電路 通告延伸裝置 輸入電路 控制電路 DC電源 輸出 電池充電器電路 電池電路 升壓電路 輸出 輸出電路 NAC輸出 NAC輸出 NAC輸出 NAC輸出 NAC輸入 NAC輸入 顯不器 DC電力備份單元 DC-DC升壓型轉換器 電池輸入 致能電路 致能輸入 308 1376654

310 312 402 404 406 408 410 412 500 502 504 506 508 510 5 12 5 14 CIO D16 LI Q17 Q21 Q24 R100 R101 輸入 輸出 DC電力備份單元 電池電路 DC-DC切換轉換器 電池 電池 電池 NAC電力配置 主要電源 次要電源 第一致能開關 第二致能開關 DC-DC轉換器 NAC配置 輸入 輸出電容器 輸出整流二極體 輸入電感器 M0SFET開關 NPN電晶體 M0SFET開關 電阻器 電阻器 -32 1376654 R102 電阻器 R103 電阻器 R139 電阻器 R140 電阻器 R14 1 電阻器 R142 電阻器 U17 PWM控制裝置

-33

Claims (1)

1376654 修正本 第97 1 1 5237號「使用於安全通告系統中的裝置」專利案 (2012年1月6日修正） 十、申請專利範圍： 1. —種使用於安全通告系統中的裝置，包括： a) —主要電源（120，208，502)’ 該主要電源（120，208，502) 供電至一通告系統之一通告裝置電路（11.0, 512); b) -次要電源（122，212，4 04, 5 04)，包括至少一電池； c) —電壓轉換器（124，214，302，406, 510)，耦接於該電池 與該通告系統之通告裝置電路（110, 502)間，該電壓轉 換器（ 1 24, 2 1 4, 302，4 06, 5 1 0)係配置成用以從該次要電 源（122，212，404，504)所產生之輸出電壓產生一調整 DC電壓。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該至少一電池（212) 之輸出電壓超過該通告裝置電路（110)之最小額定電壓》 3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中： 該次要電源（122·，2 1 2, 504)包括兩個額定12伏特電 池；以及 該電壓轉換器（124，2 1 4, 302, 5 1 0)提供至少約26伏 特之輸出。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中： 該電壓轉換器（124，214，30.2，510)包括一升壓型轉換 器（214，302)。 5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該主要電源（ 1 20, 20 8) 之輸出電壓及該調整DC電壓超過該次要電源（122，212) 1376654 修正本 之標稱電壓。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中當該次要電源（122， 2 1 2, 404, 5 04)所產生之輸出電壓變化達到5伏特時，該電 壓轉換器（124, 214，302，406，5 10)係配置成用以產生該調 整D C電壓· 7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中： 該次要電源（404)包括三個額定12伏特電池；以及 該電壓轉換器（406)提供一小於28伏特之輸出。 8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該電壓轉換器（124， 214，302，406, 5 1 0)包括一切換轉換器（302)。 9. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該電壓轉換器（124， 214，302，406，510)進一步包括： —MOSFET 開關（Q17); 一輸入電感器（L1)，耦接於一轉換器輸入與該 MOSFET 開關（Q17)間； —整流器（D16)，耦接於一轉換器輸出與該MOSFET 開關（Q17)間； —電容器（C10)，耦接於該轉換器輸出與一參考電壓· 間； —PWM控制單元（U17)，耦接至該MOSFET開關（Q17) 之閘極。 10.如申請專利範圍第9項之裝置，進一步包括： —可控制開關（Q24)，耦接於該次要電源（122，212， 4〇4，504)與該轉換器輸入間，該可控制開關（Q24)具有一 1376654

修正本 控制端； 一致能電路（306)，具有一邏輯致能輸入（308)，該致 能電路（306)可操作的耦接至該可控制開關（Q24)之控制輸 入。 -3-