Kaip suprojektuoti nepertraukiamo maitinimo šaltinio (UPS) grandinę

Šioje trumpoje pamokoje mes išmokstame suprojektuoti pritaikytą UPS grandinę namuose naudojant įprastus komponentus, tokius kaip keletas NAND IC ir kai kurios relės.

Kas yra UPS

UPS, reiškiantis nepertraukiamo maitinimo šaltinį, yra keitikliai, skirti sklandžiai kintamosios srovės tinklui tiekti prijungtą apkrovą be menkiausio pertraukimo, neatsižvelgiant į staigius elektros tiekimo sutrikimus, svyravimus ar net rudą laiką.

UPS tampa naudinga asmeniniams kompiuteriams ir kitai tokiai įrangai, kuriai reikalingas kritinis duomenų tvarkymas ir kuri negali leisti pertraukti maitinimo tinklo gyvybiškai svarbių duomenų apdorojimo operacijų metu.

Šiai įrangai UPS tampa labai patogu dėl to, kad akimirksniu maitinama atsargine apkrova ir kad vartotojui suteikiama pakankamai laiko išsaugoti svarbiausius kompiuterio duomenis, kol bus atstatyta faktinė tinklo energija.

Tai reiškia, kad UPS turi būti ypač greitas, perjungdamas iš tinklo į keitiklį (atsarginio režimo režimas) ir atvirkščiai, kai galimas tinklo maitinimo sutrikimas.

Šiame straipsnyje mes sužinome, kaip pagaminti paprastą UPS su visomis būtiniausiomis savybėmis, užtikrinant, kad jis atitiktų pirmiau minėtus pagrindus ir vartotojui užtikrintų geros kokybės nenutrūkstamą maitinimą per visą jo veiklą.

UPS etapai

Pagrindinė UPS grandinė bus šie pagrindiniai etapai:

1) keitiklio grandinė

2) Baterija

3) Akumuliatoriaus įkroviklio grandinė

4) Perjungimo grandinės etapas naudojant reles ar kitus įrenginius, tokius kaip triacai ar SSR.

Dabar sužinokime, kaip pirmiau minėti grandinės etapai gali būti pastatyti ir integruoti, kad būtų galima įgyvendinti pakankamai padorų UPS sistema .

Blokuoti schemą

Minėtus nepertraukiamo maitinimo bloko funkcinius etapus galima išsamiai suprasti pagal šią blokinę schemą:

Čia galime pamatyti, kad pagrindinę UPS keitimo funkciją vykdo pora DPDT relės etapų.

Abi DPDT relės maitinamos iš 12 V kintamosios srovės iki nuolatinės srovės maitinimo šaltinio arba adapterio.

Kairėje pusėje esančią DPDT relę galima matyti valdant akumuliatoriaus įkroviklį. Akumuliatoriaus įkroviklis maitinamas, kai kintamosios srovės tinklą galima pasiekti per viršutinius relės kontaktus, o įkrovimo įvestį į akumuliatorių tiekia per apatinius relės kontaktus. Sugedus kintamosios srovės tinklui, relės kontaktai persijungia į N / C kontaktus. Viršutiniai relės kontaktai išjungia akumuliatoriaus įkroviklio maitinimą, o apatiniai kontaktai dabar prijungia akumuliatorių su keitikliu, kad pradėtų veikti keitiklio režimu.

Dešinės pusės relės kontaktai naudojami pereinant iš kintamosios srovės tinklo į kintamosios srovės keitiklį ir atvirkščiai.

Praktinis UPS dizainas

Šioje diskusijoje bandysime suprasti ir suprojektuoti praktišką UPS grandinę.

1) keitiklis.

Kadangi UPS turi spręsti svarbiausius ir jautrius elektroninius prietaisus, dalyvaujantis keitiklio etapas turi būti pagrįstai pažengęs su savo bangos forma, kitaip tariant, paprastas kvadratinių bangų keitiklis UPS gali būti nerekomenduojamas, todėl dėl savo dizaino mes įsitikiname, kad šia sąlyga tinkamai pasirūpinta.

Nors aš paskelbiau daugybė keitiklio grandinių šioje svetainėje, įskaitant sudėtingus PWM sinusinių bangų tipai , čia mes pasirenkame visiškai naują dizainą, kad tik straipsnis būtų įdomesnis, ir į sąrašą įtraukiame naują keitiklio grandinę

UPS dizainas naudoja tik vieną IC 4093 ir dar sugeba įvykdyti gerą PWM modifikuotą sinuso bangą funkcijos išėjime.

Dalių sąrašas

• N1 --- N3 NAND vartai iš IC 4093
• Mosfetsas = IRF540
• Transformatorius = 9-0-9V / 10 amperų / 220V arba 120V
• R3 / R4 = 220 tūkst. Puodo
• C1 / C2 = 0,1 uF / 50 V
• Visi rezistoriai yra 1K 1/4 vatų

Inverterio grandinės veikimas

The IC 4093 susideda iš 4 Schmidt tipo NAND vartų , šie vartai yra tinkamai sukonfigūruoti ir išdėstyti aukščiau pateiktoje keitiklio grandinėje, kad būtų įgyvendintos reikalingos specifikacijos.

Vienas iš vartų N1 yra sukabintas kaip osciliatorius, kad būtų sukurtas 200 Hz dažnis, o kiti vartai N2 yra prijungti kaip antrieji osciliatoriai, skirti 50 Hz impulsams generuoti.

N1 išvestis naudojama pritvirtintiems mosfetams vairuoti 200Hz dažniu, o vartai N2 kartu su papildomais vartais N3 / N4 pakaitomis perjungia mosfetus 50Hz dažniu.

Taip siekiama užtikrinti, kad mosfetams niekada nebūtų leista vienu metu veikti iš N1 išėjimo.

N3, N4 išėjimai 200Hz nuo N1 pertraukia į pakaitinius impulsų blokus, kuriuos transformatorius apdoroja, kad gautų PWM AC esant numatytam 220 V.

Tai užbaigia keitiklio etapą, skirtą mūsų UPS gamybos pamokai.

Kitas etapas paaiškina perjungimo relės grandinė , ir kaip reikia prijungti pirmiau minėtą keitiklį su perjungimo relėmis, kad būtų palengvintas automatinio keitiklio atsarginio kopijavimo ir akumuliatoriaus įkrovimo darbas sugedus tinklui, ir atvirkščiai.

Relės keitimo etapas ir akumuliatoriaus įkroviklio grandinė

Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip inverterio grandinės transformatoriaus skyrius gali būti sukonfigūruotas keliomis relėmis, kad būtų įgyvendintas automatinis perjungimas siūlomam UPS projektui.

Paveiksle taip pat parodytas a paprasta automatinio akumuliatoriaus įkroviklio grandinė naudojant IC 741 kairėje diagramos pusėje.

Pirmiausia sužinokime, kaip prijungiamos perjungimo relės, tada galime paaiškinti akumuliatoriaus įkroviklio paaiškinimus.

Iš viso yra 3 relių komplektai, kurie naudojami šiame etape:

1) 2 nosis SPDT relių RL1 ir RL2 pavidalu

2) Viena DPDT relė kaip RL3a ir RL3b.

RL1 pritvirtintas prie akumuliatoriaus įkroviklio grandinės. Jis valdo akumuliatoriaus aukšto / žemo lygio įkrovimo lygio atjungimą ir nustato, kada akumuliatoriaus poreikis yra paruoštas naudoti keitikliui ir kada jį reikia išimti.

SPDT RL2 ir DPDT (RL3a ir RL3b) yra naudojami momentiniams perjungimo veiksmams nutrūkus energijai ir atstatant. RL2 kontaktai naudojami prijungti arba atjungti centrinį transformatoriaus kraną su akumuliatoriumi, atsižvelgiant į tinklo prieinamumą ar jo nebuvimą.

RL3a ir RLb, kurie yra du DPDT relės kontaktų rinkiniai, yra atsakingi už apkrovos perjungimą per keitiklio tinklą arba tinklo tinklą, kai nutrūksta elektros energija arba atstatomas laikotarpis.

RL2 ir DPDT RL3a / RL3b ritės sujungiamos su 14 V įtampa maitinimo šaltinis tokios, kad šios relės greitai įsijungia ir išsijungia, atsižvelgiant į įvesties tinklo būseną, ir atlieka reikiamus perjungimo veiksmus. Šis 14 V maitinimo šaltinis taip pat naudojamas kaip inverterio akumuliatoriaus įkrovimo šaltinis, kol yra maitinimo šaltinis.

RL1 ritė gali būti matoma sujungta su opamp grandine, kuri kontroliuoja akumuliatoriaus įkrovimą ir užtikrina, kad maitinimas iš 14 V šaltinio bus nutrauktas, kai tik jis pasieks tą pačią vertę.

Taip pat užtikrinama, kad kol akumuliatorius veikia keitiklio režimu ir jį sunaudoja apkrova, jo apatinis išsikrovimo lygis niekada nesiekia žemiau 11 V, o pasiekęs apytiksliai šį lygį jis nutraukia akumuliatorių nuo keitiklio. Abi šias operacijas atlieka relė RL1, reaguodama į opamp komandas.

Aukščiau nurodytos UPS akumuliatorių įkroviklio grandinės nustatymo procedūrą galima sužinoti iš šio straipsnio, kuriame aptariama kaip pasigaminti mažai įjungtą akumuliatoriaus įkroviklį naudojant IC 741

Dabar tiesiog reikia integruoti visus aukščiau išvardintus etapus, kad būtų vykdomas tinkamo dydžio mažas UPS, kuris galėtų būti naudojamas nenutrūkstamai maitinti jūsų kompiuterį ar bet kurią kitą panašią programėlę.

Viskas, tai užbaigia mūsų asmeninės UPS grandinės projektavimo pamoką, kurią bet kuris naujas mėgėjas gali lengvai atlikti vadovaudamasis aukščiau pateiktu išsamiu vadovu.