引言
随着社会经济的不断发展以及技术的不断进步，在某些重要的供电场合都配备了应急电源。目前应急电源主要有UPS,EPS应急电源,柴油机发电机组三种。这三种应急电源都有自己的特点和应用场合。EPS应急电源是允许短时电源中断的应急电源装置。近年来，含蓄电池的EPS作为应急电源被广泛应用，尤其是被用做消防应急电源。下图是EPS的结构简图，当市电断电时，互投装置就会切换到由蓄电池组逆变出的交流电源。
市电输入蓄电池组互投装置整流充电器用户负载逆变器交流配电
电池巡检仪系统控制器
图1
蓄电池组作为应急电源的功率输出单元，是应急电源的核心部件，蓄电池组的工作状态影响着它自身的寿命，同时必然对应急电源的供电可靠性产生影响。为了提高电池的寿命以及EPS供电的可靠性，必须对电池组电压以及单体电池电压进行监测，以实现电池组的合理充放电。上图中的电池巡检仪是应急电源（EPS）的检测管理控制设备，就是用于实现在线检测蓄电池组电压等功能的。本论文着重阐述一下蓄电池组电压的检测。为了不将电网的噪声引入巡检仪中的单片机系统，所以必须将噪声信号与单片机系统隔离开来。线性模拟光藕HCNR201正好能满足这一要求，同时在电压的测量精度上还具有很高的精度。
1、线性模拟光耦HCNR201结构及工作原理 图2
HCNR201的内部结构如上图所示包括一只高性能的AlGaAs型发光二极管（图2中的LED）,两只极其相似的光电二极管（图2中的PD1和PD2）,当LED中流过电流时其所发出的光会在PD1,PD2中感应出正比于LED发光强度的光电流和，其中，和满足以下关系：
FI1PDI2PDIFI1PDI2PDI
..............................（1）FPDIKI11=
FPDIKI22=..............................（2）
12PDPDIIK=..............................（3）
式中，分别为输入输出光电二极管的电流传输比，其典型值均为0.5%左右。因为一般在1~20mA之间，所以一般在50uA以下；K被定义为传输增益，当一只HCNR201被制造出来时，K就是一个固定的值了，HCNR201的K值约为1±0.05。再加上PD1,PD2的安装位置的性以及元件*的封装设计保证了HCNR201的高线性和增益的稳定性。1K2KFI21,PDPDII
2、硬件电路的设计
蓄电池组是由16节12V的铅酸蓄电池组成。该硬件电路如图3所示，它主要由三部分组成。*部分是精密电阻分压网络和*级运放。第二部分是第二级运放它通过HCNR201组成的负反馈网络。第三部分是第三级运放它将电流转换成电压。
图3
图中的网络属性B+,B-代表蓄电池组的正负极，HCNR201的前半部分采用Vcc1供电，后半部分采用Vcc供电，这样充电器的各种干扰信号不会引入到光耦后端的系统，Vcc,Vcc1都是5V电源。Vcc是交流220V变换得来的，Vcc1是通过单节蓄电池变换得来的。R1,R2,R3组成精密电阻分压网络，将蓄电池组192V的电压转换成0～3.3V（第三片运放的输出端接至MSP430F149的A/D接口）.*片运放做电压跟随器用，在这里这一级运放是必须加的，U1输出的电压虽然与R3上的电压相等，但电压跟随器起到了降低阻抗的作用，避免了后级对R3的影响。电阻起限流作用，根据公式6R
616.1RVIccF−=.................................（4）
6R一般取几百欧，该设计中选取了200欧。
该设计中的运放都是选用的高精度运放LMV321。下面分析一下HCNR201的工作工程，我们将U1的电压输出设为,对于运放U2，根据虚短原则，我们可得1V
=1PDI51RV..............................（5）
运放U3的输出电压我们设为Vo，对于运放U3,根据虚断原则，我们可得
72*RIVPDo=..............................（6）
再考虑（3）式可得
75171****RRVKRIKVPDo==..............（7）
在本论文中，所以可得Ω==KRR10075
11==KVVo.................................（8）
所以此电路设计可以实现输入与输出的线性变化，经过标定后能准确测得输入模拟量的值。
3、总结
本文主要论述了电池巡检仪中一种新的电压检测方法，它的硬件电路主要由线性模拟光耦HCNR201和高精度运放LMV321组成。该设计经过在现场的测试，电压测量精度达到了%3≤的国家标准，并且长时间运行可靠，所以该设计值得推广。
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