一种适用于充放电装置的专用电流表

　　0　引言

　　众所周知,现代供电缺少不了逆变或变频技术的应用,在实际的应用中通常有有源逆变和无源逆变2种电路,特别是在无源逆变中少不了电源的充放电装置,在完成整个工作系统中较难解决的问题之一是充放电过程中电流方向相反造成的充放电电流监视的问题。以前往往采用2个电流仪表和2条线路来解决这个问题,但在实际过程中,由于充放电电流大小不一相差极大,在大电流放电回路中要取得较大的电流反馈信号则需要较多的大电流分流器组装而成,这样不仅体积大而且耗材多,实现起来很不经济而且困难。如图1带充电功能逆变器的应用中,要在与电池相连接的回路中准确的显示充放电电流值,用普通的电流表就比较困难。

　　1　方案和工作原理

　　针对这个情况笔者设计了一种使用微电子电路构成的专用充放电电流表,其特点是: (1)系统简单、体积小; (2)相应速度快; (3)可以正负向电流同向偏转显示; (4)可以扩展解决大电流的测量问题。基本原理如图2所示。在图1的应用电路中,为了满足放电大电流的指示,只能选择大电流电流表如DC200A(75mV/200A),然而在该电路中充电电流仅为放电电流的1/15,而且极性又相反,如何来解决这个矛盾?图2为笔者研制的一种适用于充放电装置的专用电流表,在实践中比较理想的实现了用一个普通低廉的指针式电流表显示充放电电流的作用。

　　电路中使用R1和C1进行阻抗匹配和滤除交流杂波以降低干扰信号; D1和D2用来限压,防止反偏电压过高损坏运放,还可限制输入的正向信号过高造成运放放大饱和;R4和R3来确定输入的小信号放大倍数,因为运放A输入信号的阻抗非常低,应该选择合适的R3的值对运放的阻抗进行匹配;运放A的放大倍数可以近似的计算为R4与R3的比值。运放B作为一级跟随器,可以避免输出阻抗和输出电流对运放A的干扰;运放B输出的信号通过W1和R6构成的分压电路可以精确的调校电表的指示,R6的值应当和电表的内阻相匹配。SW1A和SW1B是一个双组2档的拨动开关,用来切换信号给电表。

　　当设备处于放电状态的时候,电流很大,电流采样的分流器上得到的信号也比较大,通过SW1开关直接切换到无放大倍数上显示;运放A工作在反偏状态下,输出无信号,就算是SW1开关未正确选择, B运放也是无信号输出的,这样电流表也会无指示。当设备工作在充电状态的时候,充电电流与放电电流相反,运放A得到正向的信号,整个线路开始工作, SW1切换到放大信号指示下,电表可以同样以满偏刻度显示最大的充电电流,这样电流的显示精度就得到了保证。在这里表的刻度盘应注明倍率,或者做成双刻度如15A和200A,这样读数方便精度也有保证。