Raziskana 4 enostavna vezja neprekinjenega napajanja (UPS)

V tem prispevku preučujemo 4 enostavne modele neprekinjenega napajanja (UPS) z napetostjo 220 V, ki uporabljajo 12-voltno baterijo, kar lahko razume in izdela vsak novi navdušenec. Ta vezja lahko uporabimo za upravljanje z ustrezno izbrano napravo ali obremenitvijo, raziščimo vezja.

Zasnova št. 1: enostavni UPS z uporabo ene same IC

Preprosta ideja, predstavljena tukaj lahko gradijo doma uporaba najbolj običajnih komponent za doseganje primernih rezultatov. Uporablja se lahko za napajanje ne le običajnih električnih aparatov, temveč tudi dovršenih pripomočkov, kot so računalniki. Njeno pretvorniško vezje uporablja spremenjeno zasnovo sinusnega vala.

Neprekinjeno napajanje z dodelanimi funkcijami morda ne bo nujno potrebno za delovanje niti prefinjenih pripomočkov. Ogrožena zasnova sistema UPS, ki je predstavljen tukaj, morda zadostuje potrebam. Vključuje tudi vgrajen univerzalni pametni polnilnik baterij.

Razlika med UPS in pretvornikom

Kakšna je razlika med neprekinjeno napajanje (UPS) in pretvornik? No, na splošno sta oba namenjena opravljanju temeljne funkcije pretvorbe napetosti akumulatorja v izmenično, ki se lahko uporablja za upravljanje različnih električnih pripomočkov brez naše domače izmenične moči.

Vendar v večini primerov pretvornik morda ni opremljen veliko funkcij samodejnega preklopa in varnostni ukrepi, ki so običajno povezani z UPS.

Poleg tega pretvorniki večinoma nimajo vgrajenega polnilnika baterij, vsi UPS-ji pa imajo vgrajen samodejni polnilnik baterij, da olajšajo takojšnje polnjenje zadevne baterije, ko je omrežni napajalnik AC baterija v načinu pretvornika v trenutku, ko vhodna moč odpove.

Tudi UPS-ji so zasnovani tako, da proizvajajo izmenični tok s sinusno valovno obliko ali vsaj modificiranim kvadratnim valom, ki je podoben podobnemu sinusnemu valu. To morda postane najpomembnejša lastnost UPS-jev.

S tako številnimi funkcijami je nedvomno, da bi te neverjetne naprave morale postati drage, zato mnogi od nas v srednjem razredu nanje ne moremo položiti rok.

Poskušal sem narediti a UPS zasnova čeprav ni primerljiv s profesionalnimi, a ko bo zgrajen, bo zagotovo lahko povsem zanesljivo nadomestil napake v omrežju in tudi ker je izhod spremenjen kvadratni val, primeren za upravljanje vseh dovršenih elektronskih naprav, tudi računalnikov.

Vsi modeli tukaj so brez povezave, morda boste želeli poskusiti tudi to preprosto spletno vezje UPS

Razumevanje zasnove vezja

Na sliki je prikazana preprosta spremenjena zasnova kvadratnega pretvornika, ki je lahko razumljiva, vendar vključuje ključne značilnosti.

IC SN74LVC1G132 ima enojna vrata NAND (Schmittov sprožilec) zaprta v majhni embalaži. V bistvu tvori srce oscilatorja in zahteva samo en kondenzator in upor za potrebna nihanja. Vrednost teh dveh pasivnih komponent določa frekvenco oscilatorja. Tu je dimenzioniran na približno 250 Hz.

Zgornja frekvenca se uporablja za naslednjo stopnjo, ki jo sestavlja en sam Johnsonov desetletni števec / delilnik IC 4017. IC je konfiguriran tako, da njegovi izhodi proizvajajo in ponavljajo niz petih zaporednih logičnih izhodov. Ker je vhod kvadratni val, se izhodi generirajo tudi kot kvadratni valovi.

Seznam delov pretvornika UPS

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 ohmov
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10 UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 ali enojna vrata iz IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMATOR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Oddelek za polnilce baterij

Osnovni vodniki dveh nizov Darlingtonovih parnih visoko ojačenih tranzistorjev visoke moči so konfigurirani na IC tako, da sprejema in vodi do nadomestnih izhodov.

Tranzistorji delujejo (v tandemu) kot odziv na to preklapljanje in skozi obe polovici povezanih navitij transformatorja se potegne ustrezen izmenični potencial velikega toka.

Ker se osnovne napetosti na tranzistorjih iz IC izmenično preskakujejo, nastali kvadratni impulz iz transformator ima le polovico povprečne vrednosti v primerjavi z drugimi običajnimi pretvorniki. Ta dimenzionirana RMS povprečna vrednost ustvarjenih kvadratnih valov je zelo podobna povprečni vrednosti omrežnega izmeničnega toka, ki je običajno na voljo v naših domačih vtičnicah, in tako postane primerna in ugodna za najbolj dovršene elektronske pripomočke.

Sedanja zasnova neprekinjenega napajanja je popolnoma samodejna in bo vrnitev v način pretvornika v trenutku, ko vhodna moč odpove. To se naredi z nekaj releji RL1 in RL2 RL2 ima dvojni nabor kontaktov za obračanje obeh izhodnih vodov.

Kot je razloženo zgoraj, mora UPS vključevati tudi vgrajen univerzalni pametni polnilnik baterij, ki naj bo tudi pod napetostjo in tokom.

Naslednja slika, ki je sestavni del sistema, prikazuje malo pametnega samodejni polnilnik baterij vezje. Vezje ni samo nadzorovano z napetostjo, ampak vključuje tudi konfiguracijo zaščite pred pretokom.

Tranzistor T1 in T2 v bistvu tvorita natančen napetostni senzor in nikoli ne omogočata, da zgornja meja polnilne napetosti preseže nastavljeno mejo. Ta omejitev je določena z ustrezno nastavitvijo prednastavitve P1.

Tranzistor T3 in T4 skupaj spremljata naraščajoči tok akumulatorja in mu nikoli ne omogoča, da doseže raven, ki bi lahko bila nevarna za življenjsko dobo baterije. V primeru, da tok začne odnašati preko nastavljene ravni, napetost na R6 prečka - 0,6 voltov, kar je dovolj, da sproži T3, ki nato zaduši osnovno napetost T4 in s tem omeji nadaljnji dvig vlečenega toka. Vrednost R6 lahko najdemo po formuli:

R = 0,6 / I, kjer je I stopnja polnilnega toka.

Tranzistor T5 opravlja funkcijo napetostnega monitorja in vklopi (izklopi) releje v trenutku, ko izpade omrežno napajanje.

Seznam delov za polnilnik

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PREDHODNO, LINEARNO
R6 = GLEJ BESEDILO
T1, T2, = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12V / 400 OHM, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, TRENUTNO 1/10 BATERIJE AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Zasnova št. 2: UPS z enim transformatorjem za polnjenje pretvornikov in baterij

Naslednji članek podrobno opisuje preprosto vezje UPS na osnovi tranzistorjev z vgrajenim vezjem polnilca baterij, ki ga lahko uporabimo za pridobivanje neprekinjeno izhodno omrežno moč poceni, v vaših domovih in pisarnah, trgovinah itd. Vezje lahko nadgradite na katero koli želeno višjo moč. Idejo je razvil gospod Syed Xaidi.

Glavna prednost tega vezja je, da uporablja a enojni transformator za polnjenje akumulatorja kot tudi za upravljanje pretvornika . To pomeni, da vam v to vezje ni treba vgraditi ločenega transformatorja za polnjenje baterije

G. Syed je po elektronski pošti posredoval naslednje podatke:

Videl sem, da se ljudje ob vaši objavi izobražujejo. Torej, mislim, da bi morali ljudem razložiti to shemo.

To vezje ima nestabilen mutivibrator, ki temelji na tranzistorjih, kot ste ga imeli vi. Kondenzatorja c1 in c2 sta 0,47 za izhodno frekvenco približno 51 x x Hz, kot sem izmeril, vendar v vseh primerih ni konstantna.

MOSFET ima povratno diodo visoke moči, ki se uporablja za polnjenje baterije, zato v vezje ni treba dodati posebne diode. V shemi sem prikazal preklopni princip z releji. RL3 je treba uporabljati z izklopljenim vezjem.

To vezje je zelo preprosto in sem ga že preizkusil. Preizkusil bom še eno svojo zasnovo, ki jo bom delil z vami, takoj ko bo test končan. Nadzira izhodno napetost in jo stabilizira s pomočjo PWM. Tudi pri tej zasnovi uporabljam navitje transformatorja 140v za polnjenje in BTA16 za nadzor polnilnih amperov. Upajmo na dobro.

Vam gre najbolje. Nikoli ne prenehaj, lep dan ti želim.

Zasnova št. 3: UPS vezje na osnovi IC 555

Tretja razlaga, opisana spodaj, je preprosto vezje UPS s PWM in therfeore postane popolnoma varen za upravljanje z dodelano elektronsko opremo, kot so računalniki, glasbeni sistem itd. Celotna enota vas bo stala približno 3 USD. Vgrajen polnilnik je prav tako vključen v zasnovo, da je baterija vedno v stanju polnjenja in v stanju pripravljenosti. Preučimo celoten koncept in vezje.

Koncept vezja je povsem osnovni, gre le za to, da se izhodne naprave preklapljajo v skladu z uporabljenimi dobro optimiziranimi impulzi PWM, ki nato transformator preklopi tako, da generira enakovredno inducirano omrežno napetost z enakimi parametri kot običajna oblika AC sinusnega valovanja.

Delovanje vezja:

Shemo vezja lahko razumemo s pomočjo naslednjih točk:

PWM vezje uporablja zelo priljubljeno IC 555 za zahtevano generiranje PWM impulzov.

Prednastavitve P1 in P2 lahko nastavite natančno, kot je potrebno za napajanje izhodnih naprav.

Izhodne naprave se bodo natančno odzvale na uporabljene impulze PWM iz vezja 555, zato bi morala previdna optimizacija prednastavitev doseči skoraj idealno razmerje PWM, ki ga lahko štejemo za povsem enakovredno standardni valovni obliki AC.

Ker pa se zgoraj obravnavani pWM impulzi nanašajo na osnove obeh tranzistorjev, nameščenih za preklapljanje dveh ločenih kanalov, bi to pomenilo popolno zmedo, saj ne bomo nikoli želeli preklopiti obeh navitij transformatorja.

Uporaba vrat NOT za indukcijo 50Hz preklopa

Zato je bila uvedena še ena stopnja, sestavljena iz nekaj NOT vrat z IC 4049, ki zagotavlja, da naprave delujejo ali preklapljajo izmenično in nikoli naenkrat.

Oscilator iz N1 in N2 izvaja popolne kvadratne valovne impulze, ki so še nadaljnji medpomnilnik N3 --- N6 . Diodi D3 in D4 igrata tudi pomembno vlogo, saj se naprave odzivajo le na negativne impulze vrat NOT.

Ti impulzi izmenično izklopijo naprave, tako da lahko v določenem trenutku izvede samo en kanal.

Prednastavitev, povezana z N1 in N2, se uporablja za nastavitev izhodne AC frekvence UPS-a. Pri 220 voltih mora biti nastavljena na 50 Hz, pri 120 voltih pa na 60 Hz.

Seznam delov za UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = po formuli,
P3 = 100K prednastavitev
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v cenerjeva dioda
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, prosimo, v podatkovnem listu poiščite številke.
Transformator = 12-0-12V, 15 amperov

Krog polnilca akumulatorja:

Če gre za UPS, postane vključitev vezja polnilca akumulatorja nujna.

Ob upoštevanju nizke cene in enostavnosti zasnove je v to neprekinjeno napajalno vezje vključena zelo preprosta, a razmeroma natančna zasnova polnilnika baterij.

Če pogledamo sliko, smo lahko preprosto prepričani, kako enostavna je konfiguracija.

Celotno razlago najdete v tem vezje polnilca akumulatorja članek Oba releja RL1 in RL2 sta nameščena tako, da sta vezje popolnoma samodejno. Ko je omrežje na voljo, releji napajajo in prek tam N / O kontaktov AC omrežje preklopijo neposredno na obremenitev. Medtem se akumulator polni tudi prek polnilnega vezja. V trenutku odpovedi izmeničnega napajanja se releji preusmerijo in odklopijo omrežni vod ter ga nadomestijo z pretvornikom pretvornika, tako da je pretvornik zdaj odgovoren za napajanje omrežne napetosti do bremena , v milisekundah.

Uveden je še en rele RL4, ki med prekinitvijo električne energije preklopi svoje kontakte, tako da se baterija, ki je bila v načinu polnjenja, premakne v način pretvornika za zahtevano generiranje rezervnega izmeničnega napajanja.

Seznam delov za polnilnik

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Vsi releji = 12 voltov, 400 Ohm, SPDT

Transformator = 0-12V, 3 ampera

Zasnova št. 4: 1kva UPS Design

Zadnja zasnova, a daleč najmočnejša, obravnava 1000-vatno UPS vezje, ki se napaja z vhodom +/- 220V, pri čemer serijsko uporablja 40 nosilcev 12V / 4 AH. Zaradi visoke napetosti je sistem razmeroma manj zapleten in brez transformatorjev. Idejo je zahteval Vodnar.

Tehnične specifikacije

Sem vaš oboževalec in z uspehom sem ustvaril veliko projektov za svojo osebno uporabo in sem imel veliko užitka. Bog vas blagoslovi. Zdaj nameravam zgraditi 1000-vatni UPS z drugačnim konceptom (pretvornik z visokonapetostnim vhodnim enosmernim tokom).

Uporabil bom baterijo z 18 do 20 zatesnjenih baterij zaporedoma vsakih 12 voltov / 7 Ah, da dobim 220+ voltov prostora za shranjevanje kot vhod v pretvornik brez transformatorja.

Ali lahko predlagate najpreprostejše možno vezje za ta koncept, ki bi moralo vključevati polnilec akumulatorja + zaščito in samodejno vklop zaradi izpada omrežja. Kasneje bom vključil tudi vhodno sončno energijo.

Dizajn

Predlagano 1000-vatno UPS vezje lahko zgradimo z uporabo naslednjih dveh vezij, pri čemer je prvo odsek pretvornika z zahtevanimi samodejnimi preklopnimi releji. Druga zasnova zagotavlja stopnjo samodejnega polnjenja baterij.

Prvo vezje, ki prikazuje 1000-vatni pretvornik, je sestavljeno iz treh osnovnih stopenj.

T1, T2 skupaj s pripadajočimi komponentami tvorijo stopnjo vhodnega diferenčnega ojačevalnika, ki ojača vhodne PWM signale iz PWM generatorja, ki bi lahko bil sinusni generator.

R5 postane trenutni vir za zagotavljanje optimalnega toka diferencialni stopnji in nadaljnji stopnji gonilnika.

Odsek za diferencialno stopnjo je pogonska stopnja, ki učinkovito dvigne ojačeni PWM z diferencialne stopnje na zadostne ravni za sprožitev nadaljnje stopnje močnostnega mosfet-a.

MOSFET-ovi so poravnani tako, da jih potisnete na obe 220V bateriji, zato preklapljata napetosti na njihovih odtočnih / virskih terminalih, da proizvedeta zahtevano izhodno napetost 220V brez vgradnje transformatorja.

Zgornji izhod se konča z obremenitvijo prek stopnje prehoda releja, sestavljene iz 12V 10amp DPDT releja, katerega sprožilni vhod izhaja iz električnega omrežja prek 12V AC / DC adapterja. Ta sprožilna napetost se nanaša na tuljave vseh 12V relejev, ki se uporabljajo v vezju za predvidena omrežja za preklop pretvornika.

Seznam delov za zgornje 1000-vatno vezje UPS

Vsi upori CFR 2 vata so ocenjeni, razen če je navedeno.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 ohma 2 vata
R12, R15 = 1K, 5 vatov
C1 = 470pF
C2 = 47uF / 100V
C3 = 0,1uF / 100V
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

rele = DPDT, 12V / 10amp kontakti, 400 ohmska tuljava

Vezje polnilca baterij za polnjenje 220V enosmernih baterij.

Čeprav bi bilo idealno, da bi vključene 12V baterije polnili posamično prek 14V napajalnika, je bilo ob upoštevanju enostavnosti univerzalni enojni 220V polnilnik končno ugotovljeno, da je bolj zaželen in enostaven za izdelavo.

Kot je prikazano na spodnjem diagramu, ker je potrebna polnilna napetost v bližini 260V, je mogoče videti, da je izhod omrežja 220V neposredno uporabljen za ta namen.

Vendar pa je lahko neposredno napajanje omrežja nevarno za akumulatorje zaradi velike količine toka, ki ga vključuje, je v zasnovo vključena preprosta rešitev z žarnico serije 200 W.

Omrežni vhod se napaja preko ene diode 1N4007 in skozi žarilno nitko 200 W, ki gre skozi stikalne relejne kontakte.

Prvotno usmerjena napetost pol valov ne more doseči baterij, ker je rele v izklopljenem načinu.

Ko pritisnete PB1, lahko oskrba za trenutek doseže baterije.

To pozove, da se na 200-vatni žarnici ustvari ustrezna raven napetosti, ki jo zazna opto LED.

Opto se takoj odzove in sproži spremljani rele, ki se takoj vklopi in zaklene ter ga ohrani tudi po sprostitvi PB1.

Žarnico z močjo 200 vatov je bilo videti, da je rahlo žarela, katere intenzivnost bi bila odvisna od napolnjenosti stanja akumulatorja.

Ko se baterije začnejo polniti, začne napetost na 200-vatni žarnici padati, dokler se rele ne izklopi takoj, ko doseže polno napolnjenost akumulatorja. To lahko prilagodite z nastavitvijo prednastavitve 4k7.

Izhod iz zgornjega polnilnika se prek nekaj relejev SPDT napaja v baterijo, kot je prikazano na spodnjem diagramu.

Releji poskrbijo, da se akumulatorji preklopijo v način polnjenja, dokler je na voljo omrežni vhod in se ob odpovedi omrežnega vhoda vrnejo v način pretvornika.