Kako oblikovati vezje neprekinjenega napajanja (UPS)

V tej kratki vadnici se naučimo, kako oblikujte prilagojeno vezje UPS doma z običajnimi komponentami, kot je nekaj IC-jev NAND in nekaj relejev.

Kaj je UPS

UPS, ki pomeni neprekinjeno napajanje, so pretvorniki, ki zagotavljajo brezhibno omrežno napajanje priključene obremenitve brez najmanjšega prekinitve, ne glede na nenadne izpadi električne energije ali nihanje ali celo izpad.

UPS postane uporaben za osebne računalnike in drugo takšno opremo, ki vključuje kritično obdelavo podatkov in si ne more privoščiti prekinitve napajanja med življenjsko pomembno obdelavo podatkov.

Za to opremo je UPS zelo priročen zaradi takojšnje varnostne kopije obremenitve in zagotavljanja uporabniku dovolj časa za shranjevanje ključnih podatkov računalnika, dokler se dejansko omrežno napajanje ne obnovi.

To pomeni, da mora biti UPS med prehodom iz omrežja na pretvornik (način varnostne kopije) in obratno izredno hiter, kadar gre za napako v omrežju.

V tem članku se naučimo, kako narediti preprost UPS z vsemi minimalnimi lastnostmi, s čimer zagotovimo, da je v skladu z zgornjimi osnovami in uporabniku zagotavlja neprekinjeno napajanje dobre kakovosti med celotnim delovanjem.

UPS stopnje

Osnovno vezje UPS bo imel naslednje temeljne stopnje:

1) Pretvorniško vezje

2) Baterija

3) Krog polnilca akumulatorja

4) Stopnja preklopnega vezja z uporabo relejev ali drugih naprav, kot so triaki ali SSR-ji.

Zdaj pa se naučimo, kako je mogoče zgornje stopnje vezja zgraditi in integrirati skupaj za izvajanje primerno dostojnega UPS sistem .

Blok diagram

Omenjene funkcionalne stopnje neprekinjene napajalne enote bi lahko podrobno razumeli z naslednjim blokovnim diagramom:

Tu lahko vidimo, da glavno funkcijo preklopa UPS-ja izvaja nekaj stopenj releja DPDT.

Oba releja DPDT se napajata iz 12 V izmeničnega v enosmerni napajalnik ali adapter.

Viden je levi rele DPDT, ki krmili polnilnik baterij. Polnilnik akumulatorja se napaja, ko je omrežje AC na voljo prek zgornjih kontaktov releja in prek spodnjih kontaktov releja napaja baterijski vhod. Ko AC omrežje ne uspe, se relejni kontakti preklopijo na N / C kontakte. Zgornji kontakti releja IZKLOPIJO napajanje polnilnika baterij, spodnji kontakti pa baterijo zdaj povežejo z pretvornikom, da sprožijo način pretvornika.

Desni relejni kontakti se uporabljajo za preklop iz omrežja AC v omrežje pretvornika AC in obratno.

Praktična zasnova UPS-a

V naslednji razpravi bomo poskušali razumeti in oblikovati praktično vezje UPS.

1) Pretvornik.

Ker se mora UPS ukvarjati s ključnimi in občutljivimi elektronskimi napravami, mora biti vključena stopnja pretvornika razumno napredovala s svojo valovno obliko, z drugimi besedami navadni pretvornik s kvadratnim valom morda ni priporočljiv za UPS, zato za svojo zasnovo poskrbimo, da za to stanje je primerno poskrbljeno.

Čeprav sem objavil veliko pretvorniških vezij na tej spletni strani, vključno s prefinjenimi Vrste sinusnih valov PWM , tukaj izberemo povsem novo zasnovo, da bi bil članek bolj zanimiv, in na seznam dodamo novo vezje pretvornika

Zasnova UPS-a uporablja samo en sam IC 4093 in še vedno lahko izvede dober PWM modificirani sinusni val funkcije na izhodu.

Seznam delov

• N1 --- N3 NAND vrata iz IC 4093
• Mosfets = IRF540
• Transformator = 9-0-9V / 10 amperov / 220V ali 120V
• R3 / R4 = 220k lonec
• C1 / C2 = 0,1uF / 50V
• Vsi upori so 1K 1/4 vata

Delovanje vezja pretvornika

The IC 4093 je sestavljen iz 4 vrat NAND tipa Schmidt , so ti vhodi ustrezno konfigurirani in razporejeni v zgoraj prikazanem pretvorniškem vezju za izvajanje zahtevanih specifikacij.

Ena vrata N1 so postavljena kot oscilator, da proizvajajo 200 Hz, druga vrata N2 pa so ožičena kot drugi oscilator za generiranje 50 Hz impulzov.

Izhod iz N1 se uporablja za pogon priključenih mosfetov s hitrostjo 200Hz, medtem ko vrata N2 skupaj z dodatnimi vrati N3 / N4 izmenično preklapljajo mosfet s hitrostjo 50Hz.

To naj bi zagotovilo, da MOSFET-i nikoli ne smejo istočasno voditi iz izhoda N1.

Izhodi iz N3, N4 pretrgajo 200Hz iz N1 v nadomestne bloke impulzov, ki jih transformator obdela, da ustvari PWM AC pri predvidenih 220V.

S tem se zaključi faza pretvornika za našo vadnico za izdelavo UPS-a.

Naslednja faza pojasnjuje vezje preklopnega releja in kako je treba zgornji pretvornik ožičiti s preklopnimi releji, da se olajša samodejno varnostno kopiranje in polnjenje akumulatorja med izpadom omrežja in obratno.

Preklop stojala releja in vezje polnilca akumulatorja

Spodnja slika prikazuje, kako je lahko transformatorski odsek pretvorniškega vezja konfiguriran z nekaj releji za izvedbo samodejnega preklopa za predlagano zasnovo UPS.

Slika prikazuje tudi a preprosto vezje samodejnega polnilca akumulatorja z uporabo IC 741 na levi strani diagrama.

Najprej se naučimo, kako so ožičeni preklopni releji, nato pa lahko nadaljujemo z razlago polnilca akumulatorja.

V tej fazi se uporabljajo 3 kompleti relejev:

1) 2 nosilci SPDT relejev v obliki RL1 in RL2

2) En rele DPDT kot RL3a in RL3b.

RL1 je pritrjen na vezje polnilca akumulatorja in nadzoruje izklop / izklop nivoja napolnjenosti akumulatorja za visoko / nizko stopnjo in določa, kdaj je baterija pripravljena za uporabo za pretvornik in kdaj jo je treba odstraniti.

SPDT RL2 in DPDT (RL3a in RL3b) se uporabljata za takojšnja preklopna dejanja med izpadom in obnovo električne energije. Stiki RL2 se uporabljajo za priključitev ali odklop osrednje pipe transformatorja z baterijo, odvisno od razpoložljivosti ali odsotnosti omrežja.

RL3a in RLb, ki sta dva kompleta kontaktov releja DPDT, postaneta odgovorna za preklapljanje obremenitve prek omrežja pretvornika ali omrežja med izpadi električne energije ali obnavljanjem.

Tuljave RL2 in DPDT RL3a / RL3b so povezane z 14V napajanje tako, da se ti releji hitro aktivirajo in deaktivirajo glede na stanje vhodnega omrežja in izvedejo potrebna preklopna dejanja. Ta 14V napajalnik se uporablja tudi kot vir za polnjenje pretvorniške baterije, ko je omrežje na voljo.

Tuljava RL1 je vidna povezana z opamp vezjem, ki nadzoruje polnjenje akumulatorja in zagotavlja, da je napajanje akumulatorja iz vira 14 V prekinjeno, takoj ko doseže enako vrednost.

Zagotavlja tudi, da medtem ko je baterija v načinu pretvornika in jo porablja obremenitev, njen nižji nivo praznjenja nikoli ne pade pod 11V in akumulator odreže od pretvornika, ko doseže približno to raven. Obe operaciji izvede rele RL1 kot odgovor na ukaze opampa.

Postopek nastavitve zgornjega vezja polnilnika akumulatorjev UPS lahko izveste v tem članku, ki opisuje kako s pomočjo IC 741 narediti polnilnik za akumulator z nizko stopnjo

Zdaj mora preprosto združiti vse zgornje faze za izvajanje dostojnega videza majhnega UPS-a, ki bi ga lahko uporabili za zagotavljanje neprekinjenega napajanja računalnika ali katerega koli drugega podobnega pripomočka.

To je to, s tem se zaključuje naša vadnica za oblikovanje osebnega vezja UPS, ki ga lahko vsak nov hobi z lahkoto izvede po zgornjih podrobnih navodilih.