不平衡电桥法电池内阻测量装置的原理与设计

　　2fae=ingLiU测量装置不需在电桥上施加信号源，电桥的平衡指示信号取自对角点电压及等效电阻的变化成分。

　　巧慢电池内阻的方法1及设备在工程中有重要价值。测量电池内阻的简易方法为加载降压法或短路电流法，精确测量可使用补偿原理，或搭接电路用不平衡电桥法完成，也可使用交流电流法构成的专用测量装置实现快速直读测量。本文介绍用不平衡电桥原理构成专用测量电池内阻装置的原理和设计方法。

　　不平衡电桥法测量电池内阻的原理如图13所示。其中化1，伽，化》为电桥内设电阻，化为含电动势￡的电池内阻。电阻反0麻1开关K跨接在电桥至公之间。根据戴维南定理，从7，6两点看去，可有图1打所示的等效电路。其中卸为开路电压，化为等效电阻。

　　可正明，当电路满足电桥平衡条件时，上述等效电路电压源巧和等效电阻化均不因开关1的接通与断开状态而改变，即在开关1接通和断开状态下均有化〕二用上述原理在实验室测试电池内阻时，只要在7，6么间接入只直流电流表，反复接通和断开开关，并调节如1或2，直到开关状态变化时电流表读数不变，此时便可依下式算出电池内阻。

　　将上述测量过程中使用的开关用电子开关取代，并用周期性电压控制开关反复通断。将，6间的短路电流转换为电压信号，并在开关通断期间对电压信号分别进行采样保持形成两路电压，最后对两路电压进巧差分放大送至平衡电压指示表，这就构成个用不平衡电桥原理测量电池内阻的装置。

　　置参考电路原理图。图中了5为可控电子开关。

　　除电桥电路外，测量电路包括数字部分和模拟部分。

　　数字部分产生各部分的控制信号：，2及相关电阻电容组成振荡器，产生低频方波信号，是系统的控制信号源，实现放电开关切换控审山采样保持控制等。经3隔离后的方波信号再经。反相形成相位相反的两路电压/.1，；7口，再分别经33，〔7及34，积分延时，经6，7，8，9整形，通过两路微分电路〔9，化5及。，化7触发两个单稳态电路，1，灯，不平衡电桥法电池内阻测量装置参考电路原理E路，其中阻容元件参数决定暂稳脉冲宽度。任输出的方波机用于反复通断三极管开关了5剪及2输出的脉冲扣3及化姻过三极管开关町及17反复对心输出的信号进行采样。

　　为满足兰极管开关控制极电压的需要，上述兰路输出数字信号经由9，1及1兰个运算放大器及4，化9组成电路完成控制电压变换，产生机7，7，化汾别加至了5，16和了7.各部分控制信号的波形如图3所示，的电流输出扩展。3是级反相加法放大器，心，4，应，啊是电压幅度调节电路，通过对待测电池电压的监测产生对的控制信号，使4输出电压极性随电池电压极性变化并与2输出电压极性相反，使A3输出电压绝对值减小。心，心，11构成两个采样保持电路，分别在桥路开关。接通和断开的时段内对与电桥短路电流相关的电压信号采样并保持，再经差分电路7输出，经低通滤波送6放大送至电压表作平衡指示。

　　各部分电路元件参数参考值：电阻箱，如。=015：化化吐叫电流电压变换电路化=51的，巧3=化=47的，化=斯=4.7的，化=82诉电位器，模拟部分完成电桥短路电流的变换及平衡3极性与幅度控制电路化，=20的，化2指示：A2，Tl，T2，T3，T4，化及相关电路将电桥=1的，化。=2的，化6=化7=化8=10的，化9=神曼冀常巧§泣滕6盛巧。监1技黏盗1.11嗔审舶又哮4遑施扛各奶。007扔：犯1吐4反相加法放大电路巧采样保持电路化差分放大电路化4二化5低通输出电路3设二化9 l巧振荡器参数振荡周期r=1.4i粗03，7取2018时化2=51的，仍=286.。采样控制时间参数积分延时：化3〔7=化4=了/20，化3=化4微分脉冲：灰3尤9=灰370二7/40，化5=化7采样时间：7=日7化6=0.7化82=设计和调试中需要注意的问题：电桥电阻欠。

　　，及2，巧。撕选择影响测量灵敏度，还影响电池放电程度化及测量结果的读数应作全面权衡后选择按本文所给参数，平衡条件下如3所给电阻值为电池内阻的100倍2电阻化《对电桥灵敏度及电池放电有直接影响，由于选用OSFET王极管开关，其导通电阻为几十数量级，趴可选零电阻。

　　心输出电流扩展是必要的。化大对灵敏度有利，但应避免运放超出线性王作范围，3有电压增益，可提高电路灵敏度。由于心输出电压总、与加入3的另路电压反极性，这就相当于将电流电压变换输出的电压向相反极性方向移动5.6￥，为放大有用信号提供了余地。

　　采样保持所用运放人5和6应有高的输入阻抗，本文建议使用全补偿105民￡了管作输入级的运放Fa两只运放应有调零装置。积分电容〔3和〔4应使用低漏电高稳定的电容器。采样开关云极管使用无残余电压身通电阻小，关断电阻大的N沟道夹断型OSFETt.7要求高稳定低漂移加调零装置。化4，化，化6，化瘦尽可能对称抖提高平衡指示精度。8应选稳定性高失调小的运放，且加调零装置。放大倍数应可调节，粗测用小放大倍数，精测用大的放大倍数。

　　使用OS数字电路，振荡频率不宜过高本文洗为参考。积分延时电路时间常量微分电路时间常量抖及单稳脉宽时间常量均应有合理选择，使采样处于开关稳定阶段，且两路采样时间对称。

　　1李舒晨。电池内阻测试方法的改进。物理实验，2黄义清。不平衡电桥法测电池内阻。佛山科学技术学院学报自然科学版，19典，172：6366