Izpētītas 4 vienkāršas nepārtrauktas barošanas avota (UPS) shēmas

Šajā ziņojumā mēs pētām 4 vienkāršus 220 V tīkla nepārtrauktās barošanas avota (UPS) dizainus, izmantojot 12 V akumulatoru, ko var saprast un konstruēt jebkurš jauns entuziasts. Šīs shēmas var izmantot, lai darbinātu atbilstoši izvēlētu ierīci vai slodzi, izpētīsim ķēdes.

1. dizains: vienkāršs UPS, izmantojot vienu IC

Šeit pasniegta vienkārša ideja var uzcelt mājās izmantojot lielāko daļu parasto komponentu, lai iegūtu saprātīgus rezultātus. To var izmantot, lai darbinātu ne tikai parastās elektroierīces, bet arī sarežģītus sīkrīkus, piemēram, datorus. Tā invertora ķēde izmanto modificētu sinusa viļņu dizainu.

Nepārtrauktas barošanas avots ar sarežģītām funkcijām var nebūt kritiski vajadzīgs pat sarežģītu sīkrīku darbībai. Šeit parādītais UPS sistēmas apdraudētais dizains var būt pietiekams. Tas ietver arī iebūvētu universālu viedo akumulatoru lādētāju.

Starpība starp UPS un invertoru

Kāda ir atšķirība starp nepārtrauktās barošanas avots (UPS) un invertoru? Vispārīgi runājot, abi ir paredzēti, lai veiktu pamatfunkciju, pārveidojot akumulatora spriegumu maiņstrāvā, ko var izmantot dažādu elektrisko ierīču darbībai bez mūsu vietējās maiņstrāvas.

Tomēr vairumā gadījumu invertors var nebūt aprīkots ar daudzas automātiskas pārslēgšanās funkcijas un drošības pasākumi, kas parasti saistīti ar UPS.

Turklāt invertoros pārsvarā nav iebūvēta akumulatora lādētāja, turpretī visiem UPS ir iebūvēts automātisks akumulatora lādētājs, lai atvieglotu attiecīgā akumulatora tūlītēju uzlādi, kad ir maiņstrāvas maiņstrāva, un atgrieztu akumulatoru. akumulatora enerģija invertora režīmā brīdī, kad ievades jauda neizdodas.

Arī UPS ir paredzēti, lai radītu maiņstrāvu ar sinusa viļņa formu vai vismaz modificētu kvadrātveida viļņu, kas līdzinās tā sinusa viļņu kolēģim. Iespējams, ka tas kļūst par vissvarīgāko UPS funkciju.

Tā kā rokās ir tik daudz funkciju, nav šaubu, ka šīm apbrīnojamajām ierīcēm vajadzētu kļūt dārgām, un tāpēc daudzi no mums vidējās klases kategorijā nespēj uz tām uzlikt rokas.

Esmu mēģinājis izveidot a UPS dizains lai gan tas nav salīdzināms ar profesionālajiem, bet pēc tam, kad tas būs uzbūvēts, noteikti varēs diezgan droši aizstāt tīkla traucējumus, un, tā kā izeja ir modificēts kvadrātveida vilnis, tas ir piemērots visu sarežģīto elektronisko ierīču, pat datoru, darbināšanai.

Visi šeit esošie dizaini ir bezsaistes tipa, iespējams, vēlēsities arī izmēģināt šo vienkārša tiešsaistes UPS shēma

Izpratne par ķēdes dizainu

Attēlā līdzās parādīts vienkāršs modificēts kvadrātveida invertora dizains, kas ir viegli saprotams, tomēr ietver svarīgas funkcijas.

IC SN74LVC1G132 ir a atsevišķi NAND vārti (Schmitt Trigger) iekapsulēts nelielā iepakojumā. Tas būtībā veido oscilatora pakāpes sirdi un nepieciešamo svārstību veikšanai nepieciešams tikai viens kondensators un rezistors. Šo divu pasīvo komponentu vērtība nosaka oscilatora frekvenci. Šeit tas ir aptuveni 250 Hz.

Iepriekš minētā frekvence tiek piemērota nākamajam posmam, kas sastāv no viena Džonsona desmitgades skaitītāja / dalītāja IC 4017. IC ir konfigurēts tā, lai tā izvadi ražotu un atkārtotu piecu secīgu loģisku augstu izeju kopu. Tā kā ievade ir kvadrātveida vilnis, izejas tiek ģenerētas arī kā kvadrātveida viļņi.

UPS invertora detaļu saraksts

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 omi
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 vai atsevišķi vārti no IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
PĀRVEIDOTĀJS = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Akumulatora lādētāja sadaļa

Divu Darlingtona pārī savienotu lielu pastiprinājumu, lieljaudas tranzistoru bāzes vadi ir konfigurēti IC, lai tas saņemtu un vadītu alternatīvās izejas.

Transistori vada (tandēmā), reaģējot uz šo pārslēgšanos, un atbilstošās lielās strāvas maiņstrāvas potenciāls tiek izvilkts caur savienoto transformatoru tinumu abām pusēm.

Tā kā tranzistoru bāzes spriegumi no IC tiek pamesti pamīšus, iegūtais kvadrātiskais impulss no transformators nes tikai pusi no vidējās vērtības, salīdzinot ar citiem parastajiem invertoriem. Šī ģenerēto kvadrātveida viļņu vidējā RMS vidējā vērtība ļoti atgādina tīkla maiņstrāvas vidējo vērtību, kas parasti ir pieejama mūsu mājas kontaktligzdās un tādējādi kļūst piemērota un labvēlīga vismodernākajiem elektroniskajiem sīkrīkiem.

Pašreizējā nepārtrauktās barošanas avota konstrukcija ir pilnībā automātiska un būs atgriezieties invertora režīmā brīdī, kad ievades jauda neizdodas. Tas tiek darīts, izmantojot pāris relejus RL1 un RL2. RL2 ir divkāršs kontaktu komplekts, lai mainītu abas izejas līnijas.

Kā paskaidrots iepriekš, UPS ir jāiekļauj arī iebūvēts universāls viedo akumulatoru lādētājs, kam arī jābūt kontrolētam ar spriegumu un strāvu.

Nākamais attēls, kas ir neatņemama sistēmas sastāvdaļa, parāda gudru maz automātiskais akumulatora lādētājs ķēde. Ķēde tiek kontrolēta ne tikai ar spriegumu, bet arī ietver strāvas aizsardzības konfigurāciju.

Transistori T1 un T2 būtībā veido precīzu sprieguma sensoru un nekad neļauj uzlādes sprieguma augšējai robežai pārsniegt iestatīto robežu. Šis limits tiek noteikts, atbilstoši iestatot iepriekš iestatīto P1.

Transistori T3 un T4 kopā novēro akumulatora pieaugošo strāvas stiprumu un nekad neļauj tam sasniegt līmeni, ko var uzskatīt par bīstamu akumulatora darbības laikam. Gadījumā, ja strāva sāk dreifēt ārpus noteiktā līmeņa, spriegums R6 šķērso pāri - 0,6 volti, pietiekami, lai iedarbinātu T3, kas savukārt noslāpē T4 bāzes spriegumu, tādējādi ierobežojot jebkādu turpmāku vilktās strāvas pieaugumu. R6 vērtību var atrast, izmantojot formulu:

R = 0,6 / I, kur I ir uzlādes strāvas ātrums.

Transistors T5 veic sprieguma monitora funkciju un ieslēdz (deaktivizē) relejus darbībā brīdī, kad tīkla maiņstrāva neizdodas.

Lādētāja detaļu saraksts

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

Dizains Nr. 2: Viena transformatora UPS invertora un akumulatora uzlādēšanai

Nākamajā rakstā ir detalizēti aprakstīta vienkārša tranzistora bāzes UPS shēma ar iebūvētu akumulatora lādētāja shēmu, kuru var izmantot, lai iegūtu nepārtraukta tīkla strāvas jauda lēti jūsu mājās, birojā, veikalos utt. Ķēdi var uzlabot līdz jebkuram vēlamajam jaudas līmenim. Ideju izstrādāja Syed Xaidi kungs.

Šīs ķēdes galvenā priekšrocība ir tā, ka tajā tiek izmantots a viens transformators akumulatora uzlādēšanai, kā arī invertora darbināšanai . Tas nozīmē, ka šajā ķēdē nav jāiekļauj atsevišķs transformators akumulatora uzlādēšanai

Syed kungs pa e-pastu iesniedza šādus datus:

Es redzēju, ka cilvēki iegūst izglītību pēc jūsu amata. Tātad, es domāju, ka jums vajadzētu izskaidrot cilvēkiem par šo shēmu.

Šai shēmai ir pārsteidzošs mutivibrators, kura pamatā ir tranzistori, kā jūs to darījāt. Kondensatori c1 un c2 ir 0,47, lai iegūtu izejas frekvenci par 51.xx Hz, kā es izmērīju, bet tas visos gadījumos nav nemainīgs.

MOSFET ir reverss lieljaudas diode, kas tiek izmantota akumulatora uzlādēšanai, ķēdei nav jāpievieno īpašs diode. Shematikā esmu parādījis komutācijas principu ar relejiem. RL3 jālieto ar izslēgšanas ķēdi.

Šī shēma ir ļoti vienkārša, un es to jau esmu pārbaudījis. Es gatavojos pārbaudīt citu savu dizainu, ar kuru es dalīšos ar jums, tiklīdz būs veikts tests. Tas kontrolē izejas spriegumu un stabilizē to, izmantojot PWM. Arī šajā dizainā uzlādēšanai izmantoju transformatora 140v tinumu un uzlādes ampēru kontrolei BTA16. Ļauj cerēt uz Labo.

Jums klājas vislabāk. Nekad neatstājiet, lai jums ir brīnišķīga diena.

3. dizains: IC 555 bāzes UPS shēma

Trešais zemāk izskaidrotais dizains ir vienkārša UPS ķēde, izmantojot PWM, un tādējādi tā kļūst pilnīgi droša sarežģītu elektronisko iekārtu, piemēram, datoru, mūzikas sistēmu utt., Darbināšanai. Visa vienība jums izmaksās aptuveni 3 USD. Iebūvēts lādētājs ir iekļauts arī konstrukcijā, lai akumulators vienmēr būtu papildināts un gaidīšanas režīmā. Izpētīsim visu koncepciju un ķēdi.

Ķēdes koncepcija ir diezgan vienkārša, viss ir saistīts ar izejas ierīču pārslēgšanu atbilstoši piemērotajiem labi optimizētajiem PWM impulsiem, kas savukārt pārslēdz transformatoru, lai radītu līdzvērtīgu inducētu maiņstrāvas tīkla spriegumu, kam ir identiski parametri standarta maiņstrāvas sinusa viļņu formai.

Ķēdes darbība:

Shēmas shēmu var saprast, izmantojot šādus punktus:

PWM shēma izmanto ļoti populāro IC 555 vajadzīgajai PWM impulsu ģenerēšanai.

Iepriekš iestatītos P1 un P2 var precīzi iestatīt, kā nepieciešams izejas ierīču padevei.

Izejas ierīces precīzi reaģēs uz pielietotajiem PWM impulsiem no 555 ķēdes, tāpēc rūpīgai iepriekš iestatīto optimizācijai vajadzētu radīt gandrīz ideālu PWM attiecību, ko var uzskatīt par diezgan līdzvērtīgu standarta maiņstrāvas viļņu formai.

Tomēr, tā kā iepriekš apspriestie pWM impulsi tiek izmantoti abu tranzistoru pamatiem, kas novietoti divu atsevišķu būdiņu pārslēgšanai, tas nozīmētu pilnīgu jucekli, jo mēs nekad nevēlamies pārslēgt abus transformatora tinumus kopā.

NOT vārtu izmantošana 50Hz komutācijas izraisīšanai

Tāpēc ir ieviests vēl viens posms, kas sastāv no dažiem NAV vārtiem no IC 4049, kas nodrošina, ka ierīces darbojas vai pārslēdzas pārmaiņus un nekad visas vienlaikus.

No N1 un N2 izgatavotais oscilators izpilda perfektus kvadrātveida viļņu impulsus, kas atrodas tālāk buferēts ar N3 --- N6 . Arī diodēm D3 un D4 ir svarīga loma, liekot ierīcēm reaģēt tikai uz NOT vārtu negatīvajiem impulsiem.

Šie impulsi pārmaiņus izslēdz ierīces, ļaujot vadīt tikai vienu kanālu jebkurā konkrētā brīdī.

Iepriekš iestatītais, kas saistīts ar N1 un N2, tiek izmantots UPS izejas maiņstrāvas frekvences iestatīšanai. Attiecībā uz 220 voltiem tam jābūt iestatītam uz 50 Hz un 120 voltiem - 60 Hz.

UPS detaļu saraksts

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = pēc formulas,
P3 = 100K iepriekš iestatīts
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zenera diode
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, lūdzu, skatiet datu lapu, kurā norādīti tapu izspiešanas numuri.
Transformators = 12-0-12V, 15 ampēri

Akumulatora lādētāja ķēde:

Ja tas ir UPS, obligāti jāiekļauj akumulatora lādētāja ķēde.

Paturot prātā konstrukcijas zemās izmaksas un vienkāršību, šajā nepārtrauktās barošanas ķēdē ir iestrādāts ļoti vienkāršs, tomēr pietiekami precīzs akumulatora lādētāja dizains.

Aplūkojot attēlu, mēs varam vienkārši redzēt, cik viegli ir konfigurācija.

Šeit varat iegūt visu skaidrojumu akumulatora lādētāja ķēde raksts Divi releji RL1 un RL2 ir novietoti, lai padarītu ķēdi pilnīgi automātisku. Kad ir pieejama tīkla strāva, releji aktivizējas un pārslēdz maiņstrāvas tīklu tieši uz slodzi, izmantojot tur esošos N / O kontaktus. Pa to laiku akumulators tiek uzlādēts arī caur lādētāja ķēdi. Kad maiņstrāva nedarbojas, releji atgriežas un atvieno elektropārvades līniju un aizstāj to ar invertora transformatoru, lai tagad invertors uzņemtos atbildību par tīkla sprieguma padevi slodzei. milisekunžu laikā.

Vēl viens relejs RL4 tiek ieviests, lai strāvas padeves pārtraukuma laikā pārslēgtu kontaktus tā, lai akumulators, kas tika turēts uzlādes režīmā, tiktu pārslēgts uz invertora režīmu nepieciešamās rezerves maiņstrāvas ģenerēšanai.

Lādētāja detaļu saraksts

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

Transformators = 0-12 V, 3 ampēri

4. dizains: 1kva UPS dizains

Pēdējais dizains, bet neapšaubāmi visspēcīgākais, ir par 1000 vatu UPS ķēdi, kas darbināta ar +/- 220 V ieeju, sērijveidā izmantojot 40 nos 12 V / 4 AH baterijas. Augstsprieguma darbība padara sistēmu salīdzinoši mazāk sarežģītu un bez transformatora. Ideju pieprasīja Ūdensvīrs.

Tehniskās specifikācijas

Es esmu jūsu ventilators un esmu veiksmīgi izveidojis daudzus projektus personīgai lietošanai, un man bija liels prieks. Lai Dievs tevi svētī. Tagad esmu iecerējis uzbūvēt 1000 vatu UPS ar atšķirīgu koncepciju (invertoru ar augstsprieguma ieejas līdzstrāvu).

Es izmantošu akumulatoru banku no 18 līdz 20 aizzīmogotām baterijām virknē pa 12 voltiem / 7 Ah, lai piešķirtu 220 + voltu krātuvi kā pārveidotāju bez transformatora.

Vai jūs varat ieteikt vienkāršāko iespējamo shēmu šai koncepcijai, kurā jāiekļauj akumulatora lādētājs + aizsardzība un automātiska pārslēgšanās, ja notiek tīkla kļūme. Vēlāk es iekļaušu arī saules enerģijas ievadi.

Dizains

Piedāvāto 1000 vatu UPS ķēdi var uzbūvēt, izmantojot šādas divas shēmas, kur pirmā ir invertora sekcija ar nepieciešamajiem automātiskajiem pārslēgšanas relejiem. Otrais dizains nodrošina automātisko akumulatora lādētāja posmu.

Pirmā shēma, kurā attēlots 1000 vatu invertors, sastāv no trim pamata posmiem.

T1, T2 kopā ar saistītajiem komponentiem veido ieejas diferenciālā pastiprinātāja pakāpi, kas pastiprina ieejas PWM signālus no PWM ģeneratora, kas varētu būt sinusa ģenerators.

R5 kļūst par strāvas avotu, lai nodrošinātu optimālu strāvu diferenciālajai pakāpei un nākamajai vadītāja pakāpei.

Sekcija pēc diferenciālā posma ir vadītāja posms, kas efektīvi paaugstina pastiprināto PWM no diferenciālās pakāpes līdz pietiekamam līmenim, lai iedarbinātu nākamo jaudas mosfet posmu.

Mošfeti ir izlīdzināti divās 220 V akumulatoru bankās, tāpēc tie pārslēdz spriegumu pāri to iztukšošanas / avota spailēm, lai iegūtu nepieciešamo maiņstrāvas 220 V izeju, neiekļaujot transformatoru.

Iepriekš minētā izeja tiek pārtraukta slodzei, izmantojot releja pārslēgšanas pakāpi, kas sastāv no 12 V 10amp DPDT releja, kura iedarbināšanas ieeja tiek iegūta no elektrotīkla, izmantojot 12 V maiņstrāvas / līdzstrāvas adapteri. Šis iedarbināšanas spriegums tiek piemērots visu 12 V releju spolēm, kuras ķēdē izmanto paredzētajām elektrotīkla un invertora pārslēgšanas darbībām.

Iepriekš minēto 1000 vatu UPS ķēdes detaļu saraksts

Visu rezistoru CFR vērtējums ir 2 vati, ja vien nav norādīts.

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

relejs = DPDT, 12V / 10amp kontakti, 400 omu spole

Akumulatora lādētāja shēma 220 V līdzstrāvas akumulatoru banku uzlādēšanai.

Lai gan ideālā gadījumā iesaistītās 12 V baterijas būtu jāuzlādē atsevišķi, izmantojot 14 V barošanas bloku, beidzot tika uzskatīts, ka universāls vienreizējs 220 V lādētājs ir vēlamāks un vieglāk uzbūvējams.

Kā parādīts zemāk redzamajā diagrammā, tā kā nepieciešamais uzlādes spriegums atrodas 260 V tuvumā, tīkla 220V izeju varēja redzēt tieši šim nolūkam.

Tomēr tieša elektrotīkla lietošana akumulatoriem varētu būt bīstama, jo tajā ir milzīgs strāvas daudzums, un dizains ietver vienkāršu risinājumu, izmantojot 200 vatu sērijas spuldzi.

Tīkla ievade tiek ievadīta caur vienu 1N4007 diodi un caur 200 vatu kvēlspuldzi, kas iet caur komutācijas releja kontaktiem.

Sākotnēji iztaisnotais pusviļņa spriegums nespēj sasniegt baterijas, jo relejs ir izslēgtā režīmā.

Nospiežot PB1, akumulatoram īslaicīgi ļauj piekļūt akumulatoriem.

Tas liek izveidot atbilstošu sprieguma līmeni visā 200 vatu spuldzē, un to nosaka opto gaismas diode.

Opto uzreiz reaģē un iedarbina pievienoto releju, kas uzreiz aktivizē, fiksē ieslēgtu un uztur to pat pēc PB1 atbrīvošanas.

200 vatu spuldzi varēja redzēt nedaudz kvēlojošu, kuras intensitāte būtu atkarīga no akumulatora bankas uzlādētā stāvokļa.

Sākot akumulatoru uzlādi, 200 vatu spuldzes spriegums sāk samazināties, līdz relejs tiek izslēgts, tiklīdz ir sasniegts akumulatora pilnas uzlādes līmenis. To varēja pielāgot, iestatot 4k7 sākotnējo iestatījumu.

Iepriekš minētā lādētāja izeja tiek ievadīta akumulatora bankā, izmantojot pāris SPDT relejus, kā parādīts šajā diagrammā.

Releji pārliecinās, ka akumulatori ir ieslēgti lādēšanas režīmā, kamēr ir pieejama tīkla ieeja un tiek pārvērsta invertora režīmā, ja tīkla ieeja neizdodas.