引言
　　
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，在某些重要的供電場(chǎng)合都配備了應(yīng)急電源。目前應(yīng)急電源主要有UPS,EPS應(yīng)急電源,柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組三種。這三種應(yīng)急電源都有自己的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合。EPS應(yīng)急電源是允許短時(shí)電源中斷的應(yīng)急電源裝置。近年來(lái)，含蓄電池的EPS作為應(yīng)急電源被廣泛應(yīng)用，尤其是被用做消防應(yīng)急電源。下圖是EPS的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，當(dāng)市電斷電時(shí)，互投裝置就會(huì)切換到由蓄電池組逆變出的交流電源。
　　
　　市電輸入蓄電池組互投裝置整流充電器用戶負(fù)載逆變器交流配電電池巡檢儀系統(tǒng)控制器　　　　
　　蓄電池組作為應(yīng)急電源的功率輸出單元，是應(yīng)急電源的核心部件，蓄電池組的工作狀態(tài)影響著它自身的壽命，同時(shí)必然對(duì)應(yīng)急電源的供電可靠性產(chǎn)生影響。為了提高電池的壽命以及EPS供電的可靠性，必須對(duì)電池組電壓以及單體電池電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)電池組的合理充放電。上圖中的電池巡檢儀是應(yīng)急電源（EPS）的檢測(cè)管理控制設(shè)備，就是用于實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)蓄電池組電壓等功能的。本論文著重闡述一下蓄電池組電壓的檢測(cè)。為了不將電網(wǎng)的噪聲引入巡檢儀中的單片機(jī)系統(tǒng)，所以必須將噪聲信號(hào)與單片機(jī)系統(tǒng)隔離開(kāi)來(lái)。線性模擬光藕HCNR201正好能滿足這一要求，同時(shí)在電壓的測(cè)量精度上還具有很高的精度。
　　
　　1、線性模擬光耦HCNR201結(jié)構(gòu)及工作原理

　　　　
　　HCNR201的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖所示包括一只高性能的AlGaAs型發(fā)光二極管（圖2中的LED）,兩只極其相似的光電二極管（圖2中的PD1和PD2）,當(dāng)LED中流過(guò)電流時(shí)其所發(fā)出的光會(huì)在PD1,PD2中感應(yīng)出正比于LED發(fā)光強(qiáng)度的光電流和，其中，和滿足以下關(guān)系：
　　
　　FI1PDI2PDIFI1PDI2PDI
　　
　　..............................（1）FPDIKI11=
　　
　　FPDIKI22=..............................（2）
　　
　　12PDPDIIK=..............................（3）
　　
　　式中，分別為輸入輸出光電二極管的電流傳輸比，其典型值均為0.5%左右。因?yàn)橐话阍?~20mA之間，所以一般在50uA以下；K被定義為傳輸增益，當(dāng)一只HCNR201被制造出來(lái)時(shí)，K就是一個(gè)固定的值了，HCNR201的K值約為1±0.05。再加上PD1,PD2的安裝位置的性以及元件*的封裝設(shè)計(jì)保證了HCNR201的高線性和增益的穩(wěn)定性。1K2KFI21,PDPDII
　　
　　2、硬件電路的設(shè)計(jì)
　　
　　蓄電池組是由16節(jié)12V的鉛酸蓄電池組成。該硬件電路如圖3所示，它主要由三部分組成。*部分是精密電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和*級(jí)運(yùn)放。第二部分是第二級(jí)運(yùn)放它通過(guò)HCNR201組成的負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。第三部分是第三級(jí)運(yùn)放它將電流轉(zhuǎn)換成電壓。　　　　
　　圖中的網(wǎng)絡(luò)屬性B+,B-代表蓄電池組的正負(fù)極，HCNR201的前半部分采用Vcc1供電，后半部分采用Vcc供電，這樣充電器的各種干擾信號(hào)不會(huì)引入到光耦后端的系統(tǒng)，Vcc,Vcc1都是5V電源。Vcc是交流220V變換得來(lái)的，Vcc1是通過(guò)單節(jié)蓄電池變換得來(lái)的。R1,R2,R3組成精密電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，將蓄電池組192V的電壓轉(zhuǎn)換成0～3.3V（第三片運(yùn)放的輸出端接至MSP430F149的A/D接口）.*片運(yùn)放做電壓跟隨器用，在這里這一級(jí)運(yùn)放是必須加的，U1輸出的電壓雖然與R3上的電壓相等，但電壓跟隨器起到了降低阻抗的作用，避免了后級(jí)對(duì)R3的影響。電阻起限流作用，根據(jù)公式6R
　　
　　616.1RVIccF−=.................................（4）
　　
　　6R一般取幾百歐，該設(shè)計(jì)中選取了200歐。
　　
　　該設(shè)計(jì)中的運(yùn)放都是選用的高精度運(yùn)放LMV321。下面分析一下HCNR201的工作工程，我們將U1的電壓輸出設(shè)為,對(duì)于運(yùn)放U2，根據(jù)虛短原則，我們可得1V
　　
　　=1PDI51RV..............................（5）
　　
　　運(yùn)放U3的輸出電壓我們?cè)O(shè)為Vo，對(duì)于運(yùn)放U3,根據(jù)虛斷原則，我們可得
　　
　　72*RIVPDo=..............................（6）
　　
　　再考慮（3）式可得
　　
　　75171****RRVKRIKVPDo==..............（7）
　　
　　在本論文中，所以可得Ω==KRR10075
　　
　　11==KVVo.................................（8）
　　
　　所以此電路設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的線性變化，經(jīng)過(guò)標(biāo)定后能準(zhǔn)確測(cè)得輸入模擬量的值。
　　
　　3、總結(jié)
　　
　　本文主要論述了電池巡檢儀中一種新的電壓檢測(cè)方法，它的硬件電路主要由線性模擬光耦HCNR201和高精度運(yùn)放LMV321組成。該設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試，電壓測(cè)量精度達(dá)到了%3≤的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行可靠，所以該設(shè)計(jì)值得推廣。