在数字化控制UPS中检测电池电压的方法是什么？

在数字化控制UPS中检测电池电压的方法是什么？

1. 引言

图1 在线式UPS的原理框图　（a）结构框图　（b）电气隔离原理框图

2.电池电压的检测方法

2.1 数字量隔离

图4　A/D和DSP的工作时序

（a）MAX189工作时序　 （b）SPI口的工作时

需要注意的是，TMS320F240的SPI通信口提供了四种工作时序［2］，如图4（b）所示，实验中应根据MAX189的工作方式对SPI口的时序进行适当选择。

2.2 模拟量隔离

参考图2（b），该方案是在A/D转换之前进行隔离，即先将电池电压分压隔离后再送入ADC进行转换。因为被隔离的信号是模拟量，隔离前后的信号必须成线性关系，可以选用精度较高的线性光耦实现。此处采用HCNR200线性光耦。

根据式（1）、（2），输出电压与输入电压的关系表达式如下：

图5（b）中Q1，R3，R4，R5，R6构成了LED的驱动回路，因Q1的放大作用，使得在输入电压较小的情况下，LED的电流不致于太小。该驱动回路的加入提高了系统的增益，保证了低输入电压情况下光耦的线性度。

3. 实验结果及其分析

3.1采用数字量隔离时

表1为采用TMS320F240的同步通信接口SPI进行电池电压采样的实验结果，表中AIN为电池电压分压后的模拟值，Do为理论计算值，Ds为实际采样值。表中Do由下列公式算得：

3.2采用模拟量隔离时

表1　数字量隔离的实验结果

表2　模拟量隔离的实验结果

4.结论

比较采用数字量和模拟量隔离的两种蓄电池采样方法，数字隔离方式略优。MAX189的外围器件很少，具有硬件实现较简单的优点，但要占据DSP的SPI通信接口，因此在同步通信接口空闲的情况下是一个很好的选择。

运用线性光耦检测电池电压的方法不需要占用DSP的通信接口，无须外加模数转换器（可运用DSP内含的10位ADC），但线性光耦的增益需要电位器调节，且必须使用两片运放以及一些外围器件，硬件电路稍复杂些。

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