UPS, opisan v tem članku, lahko zagotavlja izhodno moč 50 vatov pri 110 V s frekvenco 60 Hz. Izhod je v osnovi sinusni val, ki se obnaša popolnoma enako kot običajni električni napajalnik za obremenitev.

Integrirani napajalnik deluje kot polnilnik baterij. Čeprav je UPS mogoče uporabiti za številne različne aplikacije, je v glavnem zasnovan za napajanje majhnega računalniškega sistema in pomembna zunanja oprema, kot je diskovni pogon, ki zagotavlja, da izpad električne energije nikoli ne povzroči brisanja podatkov ali prekinitve programa, ki se trenutno lahko izvaja.

To pomeni, da to 50-vatno UPS vezje, ki ga napaja svinčena kislina, ne bo obvladovalo večjih osebnih računalnikov, ki običajno delujejo z več kot 60 vati dejanske moči.

Ena pomembnih lastnosti tega UPS vezje je, da oddaja 'čisto' sinusno napajanje: napake, kot so hrup, zvoki ali nizka napetost znotraj omrežne izmenične črte, nikoli ne bodo vplivale na delovanje računalnika (obremenitev).

Preklopna stopnja releja napajalnika

Stopnja napajanja je precej značilna, saj jo napaja prek daljinskega upravljalnika 12-voltna svinčena kislina ali SMF baterija in tudi iz vašega izmeničnega daljnovoda postane baterija tukaj najpomembnejši element za delovanje UPS-a.

Kot je razvidno na sliki 1 spodaj, ko je stikalo CH1 CHARGE-OFF-OPERATE S1 nameščeno bodisi na nastavitev CHARGE ali OPERATE, se aktivira rele RY2 in njegovi kontakti zagotavljajo izmenično napajanje primarnih navitij močnostnih transformatorjev T1 in T2.

Tok skozi sekundarne navitje se odpravi skozi diode D1, D2, D3 in D4.

Dušilke L1 in L2 omejujejo polnilni tok akumulatorja in prepovedujejo prehod valovitega toka.

Dioda D5 prinaša 'lok' zaščita pred preobremenitvijo je njegova naloga zaščititi številne ranljive komponente tako, da sproži varovalko F1, da v primeru, da je baterija nenamerno priklopljena z napačno polariteto.

Op amp IC1 je povezan v obliki primerjalnika inverzne napetosti, čigar referenčno napetost je mogoče nastaviti s pomočjo potenciometra R3 v območju od 11 do 14 voltov.

Ko napetost akumulatorja pade pod referenčno vrednost, se aktivira optična spojka IC2, ki napaja rele RY1. Tok, ki gre skozi kontakte RY1, začne polniti baterijo, ko obremenitev ni pretežka.

Če pa UPS deluje s 100% potencialom ali je blizu njegovega potenciala, bo morda potreben zunanji polnilnik akumulatorja, ki bo zagotovil zadostno dovod toka, da se baterija ne izprazni.

TO 10 amperski polnilnik baterij je priporočljivo. Glede na to, da večina polnilcev baterij nima sistema za filtriranje, mora biti med izhodom polnilnika in baterijo vključen visokofiltrirni kondenzator, da se zmanjša tok valovanja.

Da bi preprečili prekomerno polnjenje baterije , napajanje iz polnilnika je treba vklopiti šele, ko je UPS napolnjen s svojo 100-odstotno zmogljivostjo.

Varovalka F2 mora biti manjša od 10 amperov, da primarna varovalka F1 ne sme udariti, če je 12-voltna izhodna napetost nenamerno zaprta.

Tranzistorski ojačevalnik

Kot je prikazano na sliki 2 spodaj, se izmenični izhod UPS generira iz transformatorsko povezanega ojačevalnega vezja razreda B.

Štirje sklopi Darlingtonski tranzistorji (Q4-Q8, Q5-Q9, Q6-Q10 in Q7-Q11) delujejo podobno kot oddajniško-sledilna omrežja za oddajanje napetosti na primarna navitja močnostnih transformatorjev T5 in T6.

Kondenzator C8 izniči vse visokofrekvenčne sestavine, ki izvirajo zaradi visokonapetostnega križnega izkrivljanja ali odrezanja, poleg tega pa zavira visokofrekvenčno samodejno nihanje.

Dva Darlingtonova kompleta se vzporedno napajata preko transformatorja T3, drugi par pa se vzporedno potiska s pomočjo T4.

Diode D11, D12, D13 in D14 proizvajajo konstantno enosmerno osnovno napetost, ki odkloni izhodne tranzistorje okoli reza.

The Voznik razreda A. omrežje, ki ga tvorijo tranzistorji Q2 in Q3, so podobno v celoti sestavljeni iz sledilcev oddajnikov. Bistveno povečanje napetosti izvajata transformatorja T3 in T4, ki sta tudi tipična močnostna transformatorja, konfigurirana v obratnem vrstnem redu.

Tranzistor Q1 vzporedno poganja tranzistorje Q2 in Q3. Osnova Q1 je neposredno povezana z izhodom IC5-d (glej sliko 3), ki je pri 4,5 V DC.

Preobrat faze za push-pull pogon izhodne stopnje se doseže z ustreznim ožičenjem sekundarnih transformatorjev T3 in T4 transformatorjev.

Generator Sinewave

Kot je razvidno na sliki 3 spodaj, stopnja oscilatorja je konfiguriran z uporabo IC4, ki je 567 tonski detektor .

Frekvenco IC nastavijo upori R26 in R27 ter kondenzator C14 in je pritrjen na natančnih 60 Hz. Izhod kvadratnega vala IC4 se z IC5-b spremeni v trikotni val, kar je nadalje pretvori v sinusni val avtor IC5-c.

Dobiček op amp IC5-d nastavi potenciometer R35, ki je pritrjen na izmenično izhodno napetost.

Op amp IC5-a pretvori sinusni val iz izhoda T2 v frekvenco 60 Hz.

“z uporabo op ojačevalnikov kot primerjalnikov ”

D15 varuje pred škodo, ki bi lahko nastala v primeru na amp pri obračanju vhoda se obrne na negativno glede na ozemljitev, dioda je na splošno obrnjena.

Impulzi 60 Hz, ki so povezani z IC4 prek C12 in D16, sprožijo oscilator, da se zaklene na omrežno frekvenco. Do neke mere nadzor nad natančno fazna sinhronizacija je mogoče doseči s finim uravnavanjem potenciometra R20.

Ko se pravilno izklopi, se bo izhod izmeničnega toka zaklenil v fazi z vhodno omrežno mrežo in ta postopek zaklepanja / odklepanja med izpadom in obnovo vhodnega napajanja bi bil mehak in ugoden, skoraj brez motenj.

The generator sinusnega vala prihaja z gladko, 9-voltno močjo brez valovanja prek IC3, 7805 IC, 5 V regulatorja. Zatič 3 regulatorja je s pomočjo uporovnega delilnika R16 in R17 pritrjen na 4 volte nad tlemi, da dobite natančnih 9 voltov.

Merilno vezje

Mogoče je mogoče spremljajte napetost baterije ali izmenična izhodna napetost skozi merilno vezje, kot je prikazano na sliki 4 spodaj.

TO mostni usmernik sestavljen iz štirih usmerniških diod, pretvori izmenični tok v enosmerni, kondenzator C19 pa se gladi v čisti enosmerni tok.

Stikalo DPDT priključi 15 V enosmerni voltmeter z 12 V napajalnikom ali delilnikom napetosti, zgrajenim z uporabo uporovni delilnik od R36 in R37.

Kako preizkusiti preklop napajanja

Morda je pomembno, da preizkusite napajalnik pred priključitvijo ojačevalnika. To je mogoče izvesti, še preden je celo stopnja ojačevalnika sestavljena.

Za to lahko drsnik R3 nastavite proti koncu, ki je povezan z R4.

Električnega kabla še ne priključujte v električno vtičnico. Pritrdite 12 V svinčeve baterije na napajalno enoto in položaj S1 na IZPOLNITEV ali DELOVANJE.

Zdaj je bilo mogoče videti, da je rele RY2 aktiviran in osvetljen LED1. Na tej točki lahko na zatičih 2 in 7 IC1 najdete približno 12 V.

Pin 6 bi moral pokazati nizko logiko. Nato priključite omrežni kabel v omrežno vtičnico. Zdaj bo zasvetila žarnica LMP1. Rele RY1 naj bo še naprej IZKLOPLJEN in na njegovih normalno odprtih kontaktih preizkusite približno 14 V.

Zatič 7 IC1 bi moral kazati približno 14 V, zatič 3 pa približno 11 voltov. Zatič 6 mora označevati nizko logiko.

Obrnite R3 na njegov hrbtni konec, da dobite 14 V na zatiču 3. RY1 se mora v tem trenutku aktivirati z izklopom LED1.

Napetost na točkah akumulatorja mora zdaj znašati 13 V. Nastavite R3 približno na nivo, pri katerem se rele RY1 izklopi.

Polnilna stopnja mora nenehno izklapljajte in vklapljajte, ko napetost akumulatorja narašča in se zmanjšuje . Natančna nastavitev R3 je lahko na točki, kjer se izhod polnilnika dokaj hitro vklopi in izklopi praktično v trenutku, ko se vklopi.

Napajanje akumulatorja mora biti približno 12,5 V, če ni napajanja. Ko napetost akumulatorja pade, mora izhod polnilnika začeti večkrat preklapljati, razen če se baterija seveda tako strašno izprazni, da polni tok polnilnika ne more obnoviti napetosti do 12,5.

Testiranje generatorja sinusnih valov

Testiranje stopnja generatorja sinusnega vala se lahko izvede posebej. V primeru, da ga sestavite na prikazani PCB brez 9 V regulatorja IC , potem lahko za preskusni postopek uporabite 9 V baterijo PP3 ali zunanji enakovreden vir energije.

Začnite tako, da drsnik roke R20 postavite na talno stran. Uporaba osciloskopskega obsega naj prikaže signal kvadratnega vala na zatiču 5 IC4.

Z dovajanjem frekvence sinusnega vala 60 Hz na horizontalno pometanje obsega , prilagodite upor R27, da dobite frekvenco 60 Hz, ki bo ustvarila pravokotno Lissajousovo valovno obliko.

Ni nujno, da je frekvenca natančna. Postopno spreminjanje vzorca valovne oblike je lahko povsem zadovoljivo. Ko je obseg nastavljen za standardni prehod 60 Hz, se prepričajte, da obseg prikazuje trikotni val na izhodu IC5-b in sinusni val na izhodu IC5-c.

Na izhodu IC5-d mora biti na voljo tudi sinusni val. In njegova amplituda se mora spreminjati kot odziv na prilagoditev R35. Če je kateri od teh preverjanj ponavadi napačen, preverite prisotnost 4,5 V DC na vseh vhodnih in izhodnih zatičih.

Nato na R21 priključite 12,6 V AC vir in nastavite R20, dokler ne najdete obsega, ki prikazuje izhodne impulze iz IC5-a: Frekvenca oscilatorja se mora zakleniti na frekvenco vhodne linije. Zdaj nastavite obseg za prikaz Lissajousove krivulje, kot smo že storili, in spremljanje izhoda IC5-d.

Videti morate ovalni vzorec, ki je skoraj zaprt. Morali bi biti sposobni natančno nastaviti R20 tako, da je prikaz obsega skoraj poševna ravna črta, kar kaže, da je izhodni signal v fazi z mrežno črto.

“zakaj se silicij uporablja kot polprevodnik ”

Če zdaj odklopite vhodni izmenični signal tako, da odklopite omrežni kabel, mora vzorec obsega začeti postopoma spreminjati prikaz ovalne oblike, ki se odpre in zapre.

Ponovno poravnajte potenciometer R27, da zmanjšate zgornjo hitrost sprememb. Takoj, ko se vhodna izmenična frekvenca ponovno priklopi nazaj, se prikaz obsega se mora takoj vrniti k vzorcu poševne črte.

Testiranje merilnega kroga

Preskušanje in umerjanje vezje števca se lahko izvede s pritrditvijo usmernika na omrežni izmenični vod.

Če potisnete S2 v položaj AC, natančno nastavite R37, da dobite odčitek števca, ki je lahko 1/10 od AC vhodne napetosti, merjene ločeno s standardnim odčitkom števca.

Če se meritve ne prikažejo, poiščite približno 130 voltov enosmerne napetosti okoli C19 in se prepričajte, da je usmernik pravilno povezan. Obseg bi moral prikazati velik valovit element zaradi nizke vrednosti UF kondenzatorja C19.

Testiranje ojačevalnika

Preskus začnite z integracijo ojačevalne stopnje močnostnega tranzistorja z 12 V virom napajanja in vhodnim generatorjem sinusnih valov.

Sredinsko roko R35 prilagodite proti koncu, ki je povezan z izhodno stranjo IC5-d, ki določa nastavitev ničelnega izhodnega signala.

Zdaj premaknite S1 v položaj 'OPERATE'. Na oddajnikih Q2, Q3, Q8, Q9, Q10 in Q11 bi morali videti odčitke merilnika 12,5 V.

Morda se vam bodo tudi ti tranzistorji nekoliko ogreli, čeprav niso vroči.

Na podlagah Q4, Q5, Q6 in Q7 bi lahko videli odčitke števca približno 11 V in približno 4 V na oddajniku Q1.

Med izvajanjem naslednjih preskusnih postopkov bodite previdni pri delu z izhodom, ker bi to bilo na smrtnem omrežju 117 V.

Priključite eno žico vsakega od 120 V navitij transformatorja T5 in T6 med seboj, ostali pa ostanejo nepovezani.

Povežite AC voltmeter z enim od navitij transformatorja in nastavite števec na območje, večje od 110 voltov.

Po tem zavrtite R35 prednastavljeno sredinsko roko, dokler ne vidite merljive izhodne napetosti. Če se vam to ne zgodi, zagotovite, da se fazni pogon v izhodne stopnje obrne.

AC napetost od osnove Q4 ali Q6 do osnove Q5 ali Q7 mora biti dvakrat večja od odčitane do tal. Če tega ne vidite, poskusite zamenjati navitne povezave transformatorja T3 ali T4, ne pa obeh.

Nato zagotovite, da so 120 V navitja transformatorja T5 in T6 popolnoma fazna in tako pravilno povezana. Voltmeter pritrdite čez kable, ki niso ostali nepovezani.

Če ugotovite, da je napetost dvakrat večja od prejšnjega odčitka, so navitja zagotovo povezana zaporedno. Hitro obrnite povezavo enega od navitij.

Če na merilniku ne vidite nobene napetosti, povežite druga dva kabla med seboj. Na izhod priključite 15 W žarnico in nastavite prednastavljeno R35, da dobite polno moč. Žarnica mora osvetljevati z optimalno svetlostjo, merilnik pa mora prikazovati približno 125 voltov izmeničnega toka.

Kako uporabljati UPS

Med izvajanjem predlaganega 50-vatnega vezja UPS pred nastavitvijo obremenitve nastavite S1 na 'OPERATE'.

Preverite AC izhod iz UPS-a in se prepričajte, da proizvaja najmanj 120 voltov. Ta napetost 120 V se lahko nekoliko zmanjša, takoj ko se izhod naloži.

Če ugotovite, da je napetost nestabilna, bi to pomenilo, da se oscilator ni zaklenil in sinhroniziral z električnim daljnovodom omrežja. Če želite to popraviti, poskusite po nekaj časa ponovno prilagoditi prednastavitve R27 in R20, ko se vezje nekoliko ogreje.

Ko pravilno nastavite prednastavitve R27 / R20, boste med vsakim obdobjem vklopa ugotovili, da se oscilator zaklene z omrežno frekvenco.

Zdaj vklopite sistem in ponovno potrdite stanje izhodne napetosti. Izhodna napetost lahko pade na 110 voltov Medtem ko deluje s prekinitvami, recimo na primer diskovni pogon ali tiskalnik, in to je lahko sprejemljivo.

Čas varnostne kopije UPS-a med izpadom omrežja bi bil odvisen od ocene Ah baterije. Ko uporabljate motorno baterijo, mora ta zagotavljati približno 15 minut časa za varnostno kopiranje.