Ištirtos 4 paprastos nepertraukiamo maitinimo (UPS) grandinės

Šiame įraše mes tiriame 4 paprastus 220 V įtampos nepertraukiamo maitinimo šaltinio (UPS) dizainus, naudojant 12 V bateriją, kurią gali suprasti ir sukonstruoti bet kuris naujas entuziastas. Šios grandinės gali būti naudojamos tinkamai parinktam prietaisui ar kroviniui valdyti, panagrinėkime grandines.

Dizainas Nr. 1: paprastas UPS naudojant vieną IC

Čia pateikta paprasta idėja galima pastatyti namuose naudojant daugumą įprastų komponentų pagrįstam rezultatui gauti. Jis gali būti naudojamas maitinti ne tik įprastus elektros prietaisus, bet ir sudėtingas įtaisus, pvz., Kompiuterius. Jo keitiklio grandinėje naudojama modifikuota sinusinės bangos konstrukcija.

Nepertraukiamo maitinimo šaltinis su sudėtingomis funkcijomis gali būti kritiškai nereikalingas net ir sudėtingų įtaisų veikimui. Čia pateiktas pažeistas UPS sistemos dizainas gali pakakti poreikių. Jame taip pat yra įmontuotas universalus išmanusis akumuliatorių įkroviklis.

Skirtumas tarp UPS ir keitiklio

Koks skirtumas tarp nepertraukiamo maitinimo šaltinis (UPS) ir inverteris? Apskritai, abu yra skirti atlikti pagrindinę akumuliatoriaus įtampos keitimo į kintamą funkciją funkciją, kuri gali būti naudojama įvairiems elektros prietaisams valdyti, kai nėra mūsų buitinės kintamosios srovės.

Tačiau daugeliu atvejų keitiklio gali nebūti daug automatinio perjungimo funkcijų ir saugos priemonės, paprastai susijusios su UPS.

Be to, inverteriuose dažniausiai nėra įmontuoto akumuliatoriaus įkroviklio, o visuose UPS yra įmontuotas automatinis akumuliatoriaus įkroviklis, kad būtų lengviau nedelsiant įkelti atitinkamą akumuliatorių, kai yra maitinimo šaltinis, ir pakeisti akumuliatoriaus energija keitiklio režimu momentu, kai įvesties galia sugenda.

Taip pat visi UPS yra skirti kintamosios srovės, turinčios sinusinės bangos formą arba bent jau modifikuotą kvadratinę bangą, panašią į sinusinės bangos analogą. Tai galbūt tampa svarbiausia UPS funkcija.

Turint tiek daug funkcijų, be abejonės, šie nuostabūs prietaisai turėtų brangti, todėl daugelis iš mūsų, priklausantys vidutinės klasės kategorijai, negalime jų numoti ranka.

Aš bandžiau padaryti UPS dizainas nors ir neprilygsta profesionaliems, tačiau pastatytas, tikrai sugebės patikimai pakeisti tinklo gedimus, taip pat, kadangi išvestis yra modifikuota kvadratinė banga, tinka naudoti visoms sudėtingoms elektroninėms programėlėms, net kompiuteriams.

Visi čia pateikiami dizainai yra neprisijungę, taip pat galite pabandyti tai išbandyti paprasta internetinė UPS grandinė

Grandinės dizaino supratimas

Paveiksle kartu parodytas paprastas modifikuotas kvadratinio keitiklio dizainas, kuris yra lengvai suprantamas, tačiau apima svarbiausias savybes.

IC SN74LVC1G132 turi a pavieniai NAND vartai („Schmitt Trigger“) įklijuota į mažą pakuotę. Iš esmės jis sudaro osciliatoriaus pakopos širdį ir reikalingiems svyravimams reikia tik vieno kondensatoriaus ir rezistoriaus. Šių dviejų pasyvių komponentų vertė lemia osciliatoriaus dažnį. Čia jis matuojamas maždaug iki 250 Hz.

Aukščiau nurodytas dažnis taikomas kitam etapui, susidedančiam iš vieno Johnsono dešimtmečio skaitiklio / daliklio IC 4017. IC yra sukonfigūruotas taip, kad jo išėjimai sukurtų ir pakartotų penkių nuoseklių loginių aukštų išėjimų rinkinį. Kadangi įvestis yra kvadratinė banga, išėjimai taip pat generuojami kaip kvadratinės bangos.

UPS keitiklio dalių sąrašas

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 omų
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 arba vieni vartai iš IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMATORIUS = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Akumuliatoriaus įkroviklio skyrius

Dviejų Darlingtono suporuotų didelio prieaugio, didelės galios tranzistorių, pagrindiniai laidai yra sukonfigūruoti IC, kad jis gautų ir atliktų alternatyvius išėjimus.

Transistoriai vykdo (tandemu), reaguodami į šį perjungimą, ir atitinkamas didelės srovės kintamasis potencialas ištraukiamas per dvi prijungtų transformatoriaus apvijų puses.

Kadangi tranzistorių bazinės įtampos iš IC praleidžiamos pakaitomis, gautas kvadratinis impulsas iš transformatorius turi tik pusę vidutinės vertės, palyginti su kitais paprastais keitikliais. Ši vidutinė sukurtų kvadratinių bangų vidutinė vidutinė vertė labai panaši į vidutinę kintamosios srovės vertę, kuri paprastai yra mūsų namų maitinimo lizduose, todėl tampa tinkama ir palanki pačioms sudėtingiausioms elektroninėms programėlėms.

Dabartinis nepertraukiamo maitinimo šaltinio dizainas yra visiškai automatinis ir bus grįžkite į keitiklio režimą momentu, kai įvesties galia sugenda. Tai daroma per kelias reles RL1 ir RL2 RL2 turi dvigubą kontaktų rinkinį abiem išvesties linijoms pakeisti.

Kaip paaiškinta aukščiau, UPS taip pat turėtų būti įmontuotas universalus išmanusis akumuliatorių įkroviklis, kuris taip pat turėtų būti valdomas įtampa ir srove.

Kitas paveikslėlis, kuris yra neatsiejama sistemos dalis, rodo protingą mažai automatinis akumuliatoriaus įkroviklis grandinė. Grandinė yra ne tik valdoma įtampos, bet ir apima viršįtampio apsaugos konfigūraciją.

Tranzistoriai T1 ir T2 iš esmės sudaro tikslų įtampos jutiklį ir niekada neleidžia viršutinei įkrovimo įtampos ribai viršyti nustatytos ribos. Ši riba nustatoma tinkamai nustatant iš anksto nustatytą P1.

Tranzistoriai T3 ir T4 kartu stebi didėjančią akumuliatoriaus srovę ir niekada neleidžia jam pasiekti lygio, kuris gali būti laikomas pavojingu akumuliatoriaus tarnavimo laikui. Tuo atveju, kai srovė pradeda dreifuoti už nustatyto lygio, R6 įtampa kerta - 0,6 voltų, tiek pakanka, kad suveiktų T3, o tai savo ruožtu užgniaužia T4 bazinę įtampą, tokiu būdu apribodamas tolesnį ištraukiamos srovės kilimą. R6 reikšmę galima rasti pagal formulę:

R = 0,6 / I, kur I yra įkrovimo srovės greitis.

Tranzistorius T5 atlieka įtampos matuoklio funkciją ir perjungia (išjungia) reles į veikimą, kai nutrūksta tinklo kintamosios srovės įtampa.

Įkroviklio dalių sąrašas

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 IŠ anksto nustatytas, tiesinis
R6 = ŽR. TEKSTĄ
T1, T2, = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12 V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12 V / 400 OHM, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, DABARTINĖ 1/10 BATERIJOS AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Dizainas Nr. 2: Vieno transformatoriaus UPS keitiklio ir akumuliatoriaus įkrovimui

Kitame straipsnyje aprašoma paprasta tranzistoriaus pagrindu veikianti UPS grandinė su įmontuota akumuliatoriaus įkroviklio grandine, kurią galima naudoti norint gauti nepertraukiamo maitinimo tinklo galia pigiai, namuose, biure, parduotuvėse ir pan. Grandinę galima atnaujinti iki bet kokio norimo didesnio galingumo. Idėją sukūrė ponas Syedas Xaidi.

Pagrindinis šios grandinės privalumas yra tas, kad ji naudoja a vienas transformatorius, skirtas įkrauti akumuliatorių, taip pat valdyti keitiklį . Tai reiškia, kad šioje grandinėje nereikia įkrauti atskiro transformatoriaus akumuliatoriui įkrauti

Šiuos duomenis p. Syed pateikė el. Paštu:

Pamačiau, kad žmonės mokosi pagal jūsų įrašą. Taigi, manau, turėtumėte paaiškinti žmonėms apie šią schemą.

Ši grandinė turi nuostabų mutivibratorių, pagrįstą tranzistoriais, kaip jūs. Kondensatoriai c1 ir c2 yra 0,47, kad gautų išėjimo dažnį apie 51, xx Hz, kaip aš matavau, bet visais atvejais jis nėra pastovus.

MOSFET turi atvirkštinį didelės galios diodą, kuris naudojamas įkrauti akumuliatorių, nereikia į grandinę pridėti specialaus diodo. Schemoje parodžiau perjungimo principą su relėmis. RL3 turi būti naudojamas su atjungimo grandine.

Ši grandinė yra labai paprasta ir aš ją jau išbandžiau. Aš išbandysiu kitą savo dizainą, kuriuo pasidalysiu su jumis, kai tik bus atliktas bandymas. Jis valdo išėjimo įtampą ir stabilizuoja tai naudodamas PWM. Be to, aš naudoju transformatoriaus 140v apviją įkrovimui ir BTA16 valdyti įkrovimo amperus. Leidžia tikėtis gero.

Jums sekasi geriausiai. Niekada neužeikite, praleiskite nuostabią dieną.

Dizainas Nr. 3: IC 555 pagrindu veikianti UPS grandinė

Trečiasis žemiau paaiškintas dizainas yra paprasta UPS grandinė, naudojant PWM, todėl ji tampa visiškai saugi valdant sudėtingą elektroninę įrangą, pvz., Kompiuterius, muzikos sistemas ir kt. Visas įrenginys jums kainuos apie 3 USD. Įrengtas įkroviklis taip pat įtrauktas į dizainą, kad akumuliatorius visada veiktų kaip papildytas ir budėjimo režimu. Panagrinėkime visą koncepciją ir grandinę.

Grandinės koncepcija yra gana paprasta, viskas yra apie išvesties įtaisų perjungimą pagal taikomus gerai optimizuotus PWM impulsus, kurie savo ruožtu perjungia transformatorių, kad generuotų ekvivalentišką sukeltą kintamosios srovės tinklo įtampą, turinčią identiškus parametrus standartinei kintamosios srovės sinusinės bangos formai.

Grandinės veikimas:

Grandinės schemą galima suprasti naudojant šiuos taškus:

PWM grandinė reikalaujamam PWM impulsų generavimui naudoja labai populiarų IC 555.

Iš anksto nustatytus parametrus P1 ir P2 galima tiksliai nustatyti, kaip reikia išvesties įrenginiams tiekti.

Išvesties įrenginiai tiksliai atsakys į 555 grandinės pritaikytus PWM impulsus, todėl atsargiai išankstinių parametrų optimizavimas turėtų sukelti beveik idealų PWM santykį, kurį galima laikyti gana ekvivalentu standartinei kintamosios srovės bangos formai.

Tačiau kadangi pirmiau aptarti pWM impulsai taikomi abiejų tranzistorių, išdėstytų dviem atskiriems chenneliams perjungti, pagrindams reikštų visišką netvarką, nes mes niekada nenorėsime perjungti abiejų transformatoriaus apvijų.

NE vartų naudojimas 50Hz perjungimui sukelti

Todėl buvo įvestas kitas etapas, susidedantis iš kelių NOT vartų iš IC 4049, kuris užtikrina, kad prietaisai veiktų arba persijungtų pakaitomis ir niekada ne visi vienu metu.

Iš N1 ir N2 pagamintas osciliatorius vykdo puikius kvadratinių bangų impulsus, kurie yra toliau buferinis N3 --- N6 . Diodai D3 ir D4 taip pat vaidina svarbų vaidmenį, nes prietaisai reaguoja tik į neigiamus impulsus iš NOT vartų.

Šie impulsai pakaitomis išjungia prietaisus, leidžiantys praleisti tik vieną kanalą bet kuriuo konkrečiu momentu.

Iš anksto nustatytas susietas su N1 ir N2 yra naudojamas UPS išėjimo kintamosios srovės dažniui nustatyti. Esant 220 voltų įtampai, jis turi būti nustatytas 50 Hz, o 120 voltų - 60 Hz.

UPS dalių sąrašas

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = pagal formulę,
P3 = 100K iš anksto nustatytas
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zenerio diodas
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, prašome kreiptis į duomenų lapą, kuriame nurodomi kaiščių išvedimo numeriai.
Transformatorius = 12-0-12V, 15 amperų

Akumuliatoriaus įkroviklio grandinė:

Jei tai yra UPS, būtina įtraukti akumuliatoriaus įkroviklio grandinę.

Turint omenyje mažą projekto kainą ir paprastumą, į šią nepertraukiamo maitinimo grandinę buvo įtrauktas labai paprastas, tačiau pakankamai tikslus akumuliatoriaus įkroviklio dizainas.

Žvelgdami į paveikslą, galime lengvai parodyti, kaip lengva konfigūruoti.

Čia galite gauti visą paaiškinimą akumuliatoriaus įkroviklio grandinė straipsnis Dvi relės RL1 ir RL2 yra išdėstytos taip, kad grandinė būtų visiškai automatinė. Kai yra maitinimo tinkle, relės įsijungia ir perjungia kintamosios srovės tinklą tiesiai į apkrovą per ten esančius kontaktus. Tuo tarpu baterija taip pat įkraunama per įkroviklio grandinę. Tuo metu, kai kintama kintama srovė, relės grįžta ir atjungia maitinimo liniją ir pakeičia ją inverterio transformatoriumi, kad dabar keitiklis imtųsi maitinti tinklo įtampą į apkrovą. per milisekundes.

Įvedama kita relė RL4, kuri apjungia savo kontaktus nutrūkus elektros tiekimui, kad įkrovimo režime laikoma baterija būtų perjungta į keitiklio režimą reikalingam atsarginės kintamosios srovės generavimui.

Įkroviklio dalių sąrašas

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Visos relės = 12 voltų, 400 omų, SPDT

Transformatorius = 0-12V, 3 amperai

Dizainas Nr. 4: 1kva UPS dizainas

Paskutinis dizainas, bet neabejotinai galingiausias, aptaria 1000 vatų UPS grandinę, maitinamą su +/- 220 V įėjimu, naudojant nuosekliai 40 nos 12V / 4 AH baterijų. Dėl aukštos įtampos sistemos sistema tampa palyginti sudėtinga ir be transformatoriaus. Idėjos paprašė Vandenis.

Techninės specifikacijos

Aš esu jūsų gerbėjas ir sėkmingai sukūriau daug projektų asmeniniam naudojimui ir turėjau daug malonumo. Tave palaimina Dievas. Dabar ketinu pastatyti 1000 vatų UPS su kitokia koncepcija (keitiklis su aukštos įtampos įėjimo nuolatine srove).

Aš naudosiu akumuliatorių banką, kuriame yra 18–20 uždarytų baterijų, serijiniu būdu, kiekviena 12 voltų / 7 Ah, kad būtų suteikta daugiau kaip 220 voltų baterija kaip įvestis be transformatoriaus keitikliui.

Ar galite pasiūlyti paprasčiausią įmanomą šios koncepcijos grandinę, kuri turėtų apimti akumuliatoriaus įkroviklį + apsaugą ir automatinį perjungimą sugedus tinklui. Vėliau įtrauksiu ir saulės energijos įvestį.

Dizainas

Siūlomą 1000 vatų UPS grandinę galima sukurti naudojant šias dvi grandines, kur pirmoji yra keitiklio sekcija su reikalingomis automatinėmis perjungimo relėmis. Antrasis dizainas suteikia automatinio akumuliatoriaus įkroviklio etapą.

Pirmąją grandinę, kurioje pavaizduotas 1000 vatų keitiklis, sudaro trys pagrindiniai etapai.

T1, T2 kartu su susijusiais komponentais sudaro įėjimo diferencialo stiprintuvo pakopą, kuri sustiprina įvesties PWM signalus iš PWM generatoriaus, kuris gali būti sinusinis generatorius.

R5 tampa srovės šaltiniu, užtikrinančiu optimalią srovę diferencialo pakopai ir tolesnei vairuotojo pakopai.

Skyrius po diferencialinės pakopos yra vairuotojo pakopa, kuri padidina sustiprintą PWM iš diferencialinės pakopos iki pakankamo lygio, kad sukeltų tolesnę galios „mosfet“ stadiją.

„Mosfets“ yra sureguliuoti stūmimo būdu per du 220 V akumuliatorių bankus, todėl perjungia įtampą per jų nutekėjimo / šaltinio gnybtus, kad gautų reikiamą kintamosios srovės 220 V išėjimą be transformatoriaus.

Pirmiau minėta išvestis nutraukiama į apkrovą per relės perjungimo pakopą, susidedančią iš 12V 10amp DPDT relės, kurios įjungimo įvestis gaunama iš elektros tinklo per 12V AC / DC adapterį. Ši paleidimo įtampa taikoma visų 12 V relių ritėms, naudojamoms grandinėje numatytiems tinklo keitiklio keitimo veiksmams.

Aukščiau nurodytos 1000 vatų UPS grandinės dalių sąrašas

Visi rezistoriai CFR 2 vatų, jei nenurodyta.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10 tūkst
R13, R14 = 0,22 omai 2 vatai
R12, R15 = 1K, 5 vatai
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

relė = DPDT, 12V / 10amp kontaktai, 400 omų ritė

Akumuliatoriaus įkroviklio grandinė, skirta 220 V nuolatinės srovės akumuliatorių bankams krauti.

Nors idealiu atveju 12V baterijos turėtų būti įkraunamos atskirai, naudojant 14 V maitinimo šaltinį, tačiau laikantis paprastumo, universalus vieno 220V įkroviklis galiausiai buvo labiau pageidautinas ir lengvai pastatomas.

Kaip parodyta toliau pateiktoje diagramoje, kadangi reikalinga įkrovimo įtampa yra netoli 260 V, 220 V tinklo išvestis gali būti matoma tiesiogiai naudojama šiam tikslui.

Tačiau tiesioginis maitinimo tinklo naudojimas gali būti pavojingas baterijoms dėl didžiulės srovės, į projektą įtrauktas paprastas sprendimas naudojant 200 vatų serijos lemputę.

Tinklo įvestis įjungiama per vieną 1N4007 diodą ir per 200 vatų kaitrinę lemputę, kuri eina per perjungimo relės kontaktus.

Iš pradžių pusinės bangos ištaisyta įtampa negali pasiekti baterijų, nes relė yra išjungta.

Paspaudus PB1, maitinimo šaltiniui trumpam leidžiama pasiekti baterijas.

Tai skatina atitinkamą įtampos lygį, kurį reikia generuoti 200 vatų lemputėje, ir tai jaučia opto šviesos diodas.

Opto akimirksniu reaguoja ir suveikia lydima relė, kuri akimirksniu įsijungia, užsifiksuoja ir palaiko net atleidus PB1.

200 vatų lemputę buvo galima matyti šiek tiek šviečiančią, kurios intensyvumas priklausys nuo įkraunamos baterijos banko būklės.

Kai baterijos pradeda krautis, įtampa 200 vatų lemputėje pradeda kristi, kol relė bus išjungta, kai tik bus pasiektas akumuliatoriaus įkrovos lygis. Tai galima pakoreguoti nustatant 4k7 išankstinį nustatymą.

Pirmiau minėto įkroviklio išvestis per kelias SPDT reles tiekiama į akumuliatoriaus banką, kaip parodyta šioje diagramoje.

Relės užtikrina, kad baterijos būtų įjungtos įkrovimo režimu tol, kol yra įvestas į maitinimo šaltinį, o sugedus maitinimo šaltiniui, jis perjungiamas į keitiklio režimą.