4 egyszerű szünetmentes tápegység (UPS) áramkör feltárása

Ebben a bejegyzésben 4 egyszerű, 220 V-os hálózati szünetmentes tápegységet (UPS) tervezünk 12 V-os akkumulátor használatával, amelyeket minden új rajongó megérthet és felépíthet. Ezekkel az áramkörökkel megfelelően megválasztott készülék vagy terhelés működtethető, vizsgáljuk meg az áramköröket.

1. tervezés: Egyszerű UPS egyetlen IC használatával

Itt bemutatott egyszerű ötlet otthon építhető a legtöbb hétköznapi alkatrész felhasználása ésszerű kimenet eléréséhez. Nemcsak a szokásos elektromos készülékek, hanem olyan kifinomult eszközök, például számítógépek áramellátására is használható. Az inverter áramköre módosított szinuszhullámú kialakítást alkalmaz.

A bonyolult funkciókkal rendelkező szünetmentes tápegység még a kifinomult modulok működéséhez sem feltétlenül szükséges. Az itt bemutatott UPS-rendszer veszélyeztetett kialakítása elégséges lehet az igények kielégítésére. Tartalmaz egy beépített univerzális intelligens akkumulátortöltőt is.

Különbség a UPS és az inverter között

Mi a különbség egy szünetmentes tápegység (UPS) és inverter? Nos, nagy vonalakban mindkettő az akkumulátor feszültségének váltakozó áramgá történő átalakításának alapvető funkcióját hivatott végrehajtani, amely felhasználható a különféle elektromos készülékek működtetésére a háztartási váltóáramú energia hiányában.

A legtöbb esetben azonban előfordulhat, hogy az inverter nincs felszerelve sok automatikus váltási funkció és az UPS-hez általában kapcsolódó biztonsági intézkedések.

Ezenkívül az inverterek többnyire nem hordoznak beépített akkumulátortöltőt, míg az összes UPS-ben beépített automatikus akkumulátortöltő van, hogy megkönnyítse az érintett akkumulátor azonnali töltését, amikor a hálózati váltakozó áramú hálózat van, és visszaváltja az akkumulátort. akkumulátor energia inverter módban abban a pillanatban, amikor a bemeneti teljesítmény meghibásodik.

Ugyancsak az UPS-eket úgy tervezték, hogy olyan szinkron hullámformájú vagy legalább módosított négyzethullámú áramot állítsanak elő, amely hasonlít a szinusz hullám megfelelőjéhez. Talán ez válik az UPS-ek legfontosabb jellemzőjévé.

Annyi funkcióval a kétségtelen, hogy ezeknek a csodálatos eszközöknek drágának kellene lenniük, és ezért sokan közülünk a középosztály kategóriájában képtelenek rátenni a kezüket.

Megpróbáltam a UPS tervezés bár nem hasonlítható össze a professzionálisakkal, de miután elkészült, mindenképpen képes lesz megbízhatóan pótolni a hálózati hibákat, és mivel a kimenet módosított négyzethullámú, alkalmas minden kifinomult elektronikus eszköz, még a számítógépek kezelésére is.

Az összes itt található minta offline típusú, érdemes ezt is kipróbálni egyszerű online UPS áramkör

Az áramkör tervezésének megértése

A mellette látható ábra egy egyszerű, módosított, négyzet alakú inverter kiviteli alakot mutat, amely könnyen érthető, ugyanakkor kulcsfontosságú jellemzőket tartalmaz.

Az SN74LVC1G132 IC rendelkezik a egyetlen NAND kapu (Schmitt Trigger) kis csomagolásban. Alapvetően az oszcillátor fokozatának a szívét alkotja, és csak egyetlen kondenzátorra és ellenállásra van szükség a szükséges rezgésekhez. E két passzív komponens értéke határozza meg az oszcillátor frekvenciáját. Itt 250 Hz körül van méretezve.

A fenti frekvenciát a következő szakaszra alkalmazzuk, amely egyetlen Johnson évtizedes számláló / osztó IC 4017-ből áll. Az IC úgy van konfigurálva, hogy kimenetei öt egymást követő logikai magas kimenet sorozatát állítsák elő és ismételjék meg. Mivel a bemenet négyzethullám, a kimeneteket négyzethullámként is generálják.

Az UPS inverter alkatrészlistája

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 Ohm
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 vagy egyetlen kapu az IC4093-ból
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSZFORMÁTOR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Akkumulátortöltő rész

Két Darlington párosított nagy erősítésű, nagy teljesítményű tranzisztor alapvezetékei úgy vannak konfigurálva az IC-re, hogy az fogadja és vezesse az alternatív kimeneteket.

A tranzisztorok ezekre a kapcsolásokra reagálva vezetnek (tandemben), és ennek megfelelő nagy áramú váltakozó potenciál húzódik át a csatlakoztatott transzformátor tekercsek két felén.

Mivel az IC-ből érkező tranzisztorok alapfeszültségei váltakozva kerülnek át, a kapott négyzet impulzus az transzformátor az átlagos értéknek csak a felét hordozza a többi közönséges inverterhez képest. A generált négyzethullámok ezen méretezett RMS átlagos értéke nagyon hasonlít a hálózati váltakozó áram átlagos értékére, amely általában elérhető az otthoni tápfeszültség aljzatainkban, és így válik alkalmassá és kedvezővé a legfejlettebb elektronikus kütyük számára.

A jelenlegi szünetmentes tápegység kialakítása teljesen automatikus és meg fog valósulni térjen vissza inverter módba abban a pillanatban, amikor a bemeneti teljesítmény meghibásodik. Ezt néhány RL1 és RL2 relén keresztül hajtják végre, az RL2 kettős érintkezővel rendelkezik mindkét kimeneti vonal megfordításához.

Amint azt a fentiekben kifejtettük, az UPS-nek tartalmaznia kell egy beépített univerzális intelligens akkumulátortöltőt is, amelynek feszültséget és áramot is vezérelnie kell.

A következő ábra, amely a rendszer szerves részét képezi, okos kicsit mutat automatikus akkumulátortöltő áramkör. Az áramkör nemcsak feszültségvezérelt, hanem túláram-védelmi konfigurációt is tartalmaz.

A T1 és T2 tranzisztor alapvetően pontos feszültségérzékelőt képez, és soha nem engedi, hogy a töltési feszültség felső határa túllépje a beállított határt. Ezt a határt a P1 előre beállított érték megfelelő beállításával rögzítik.

A T3 és T4 tranzisztor együtt figyeli az akkumulátor növekvő áramfelvételét, és soha nem engedi, hogy elérje az akkumulátor élettartamára veszélyesnek tekinthető szinteket. Abban az esetben, ha az áram a beállított szint fölé kezd sodródni, az R6 feszültsége meghaladja a 0,6 voltot, ami elegendő ahhoz, hogy kiváltsa a T3-ot, ami viszont megfojtja a T4 alapfeszültségét, korlátozva ezzel a lehúzott áram további emelkedését. Az R6 értéke megtalálható a következő képlettel:

R = 0,6 / I, ahol I a töltőáram.

A T5 tranzisztor elvégzi a feszültségmonitor funkcióját, és működésbe kapcsolja (deaktiválja) a reléket, amikor a hálózati váltakozó áramú hálózat meghibásodik.

A töltő alkatrészlistája

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 ELŐRE BEÁLLÍTOTT, LINEÁRIS
R6 = MEGTEKINTÉS
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, AH AKKUMULÁTOR 1/10-ESE
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

2. tervezés: Egytranszformátoros UPS inverteres és akkumulátoros töltéshez

A következő cikk részletesen bemutat egy egyszerű tranzisztor alapú UPS áramkört beépített akkumulátortöltő áramkörrel, amely felhasználható egy áramforrás beszerzésére szünetmentes hálózati kimenet olcsón, otthonában, irodájában, boltjaiban stb. Az áramkör bármely kívánt magasabb teljesítményszintre bővíthető. Az ötletet Syed Xaidi úr fejlesztette ki.

Ennek az áramkörnek az a fő előnye, hogy a egyetlen transzformátor az akkumulátor töltésére, valamint az inverter működtetésére . Ez azt jelenti, hogy nem kell külön transzformátort beépítenie az akkumulátor töltéséhez ebben az áramkörben

A következő adatokat Mr. Syed küldte e-mailben:

Láttam, hogy az embereket az ön posztja oktatja. Tehát, azt hiszem, meg kell magyaráznia az embereket erről a sémáról.

Ennek az áramkörnek van egy tranzisztorokon alapuló, lenyűgöző mutivibrátora, ahogyan te tetted. A c1 és c2 kondenzátorok a 0,47 értékek a kimeneti frekvencia kb. 51 xxx Hz eléréséhez, mértem, de ez nem minden esetben állandó.

A MOSFET fordított nagy teljesítményű diódával rendelkezik, amelyet az akkumulátor töltésére használnak, nincs szükség speciális dióda hozzáadására az áramkörbe. Megmutattam a kapcsolási elvet relékkel a sematikus ábrán. Az RL3-at leválasztó áramkörrel kell használni.

Ez az áramkör nagyon egyszerű, és már teszteltem is. Tesztelni fogok egy másik tervemet, amelyet megosztok veled, amint a teszt elkészül. Ez szabályozza a kimeneti feszültséget és stabilizálja azt a PWM segítségével. Szintén ebben a kivitelben használom a transzformátor 140v tekercselését a töltéshez és a BTA16-ot a töltési amperek vezérléséhez. Reményt ad a Jóra.

Te csinálod a legjobban. Soha ne hagyd abba, legyen egy csodálatos napod.

3. tervezés: IC 555 alapú UPS áramkör

Az alábbiakban ismertetett 3. kialakítás egyszerű UPS áramkör, amely PWM-et használ, és ezáltal tökéletesen biztonságos lesz olyan kifinomult elektronikus berendezések üzemeltetéséhez, mint a számítógépek, a zenei rendszerek stb. Az egész egység körülbelül 3 dollárba kerül. A beépített töltő szintén a tervezés részét képezi, hogy az akkumulátort mindig feltöltve és készenléti állapotban tartsa. Tanulmányozzuk az egész koncepciót és az áramkört.

Az áramköri koncepció meglehetősen alapvető, arról van szó, hogy a kimeneti eszközöket az alkalmazott jól optimalizált PWM impulzusok szerint kapcsolják át, ami viszont a transzformátort kapcsolja egy ekvivalens indukált váltóáramú hálózati feszültség előállítására, amelynek paraméterei megegyeznek a szokásos AC szinusz hullámformájával.

Áramkör működése:

A kapcsolási rajz a következő pontok segítségével érthető meg:

A PWM áramkör a nagyon népszerű IC 555-öt használja a PWM impulzusok előállításához.

A P1 és P2 preseteket pontosan beállíthatjuk, amint a kimeneti eszközök etetéséhez szükséges.

A kimeneti eszközök pontosan reagálnak az 555 áramkör alkalmazott PWM impulzusaira, ezért az előre beállított értékek gondatlan optimalizálásának csaknem ideális PWM arányt kell eredményeznie, amely meglehetősen egyenértékűnek tekinthető a szokásos AC hullámformával.

Mivel azonban a fentiekben tárgyalt pWM impulzusokat alkalmazzuk mindkét tranzisztor alapjaira, amelyek két különálló kutya átkapcsolására vannak beállítva, teljes rendetlenséget jelentene, mivel soha nem akarjuk a transzformátor mindkét tekercsét átkapcsolni.

NEM kapuk használata az 50Hz-es kapcsolás indukálásához

Ezért bevezettek egy másik fokozatot, amely az IC 4049 IC néhány kapuját tartalmazza, amely biztosítja, hogy az eszközök váltakozva, soha ne egyszerre működjenek vagy kapcsoljanak.

Az N1-ből és N2-ből készült oszcillátor tökéletes négyzethullámú impulzusokat hajt végre, amelyek tovább vannak pufferelt N3 --- N6 . A D3 és D4 diódák szintén fontos szerepet játszanak, mivel az eszközök csak a NOT kapuk negatív impulzusaira reagálnak.

Ezek az impulzusok felváltva kikapcsolják az eszközöket, csak egy csatornát engednek vezetni egy adott pillanatban.

Az N1-hez és az N2-hez társított előre beállított érték az UPS kimeneti AC frekvenciájának beállítására szolgál. 220 V esetén 50 Hz-re, 120 V-ra pedig 60 Hz-re kell beállítani.

Alkatrészlista az UPS-hez

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = a képlet szerint,
P3 = 100K előre beállított
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zener dióda
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, kérjük, olvassa el az adatlapon a kitűző számokat.
Transzformátor = 12-0-12V, 15 Amper

Az akkumulátor töltő áramköre:

Ha UPS-ről van szó, elengedhetetlenné válik az akkumulátortöltő áramkörének beépítése.

Az alacsony költségeket és a tervezés egyszerűségét szem előtt tartva, ebbe a szünetmentes tápegységbe egy nagyon egyszerű, de meglehetősen pontos akkumulátortöltő-konstrukció került beépítésre.

Az ábrán megnézhetjük, hogy milyen egyszerű a konfiguráció.

Ebben megkapja a teljes magyarázatot akkumulátortöltő áramköre cikk A két RL1 és RL2 relé úgy van elhelyezve, hogy az áramkör teljesen automatikus legyen. Ha hálózati áram áll rendelkezésre, a relék bekapcsolnak, és az N / O érintkezőkön keresztül a váltóáramú hálózatot közvetlenül a terhelésre kapcsolják. Időközben az akkumulátor a töltőáramkörön keresztül is feltöltődik. Abban a pillanatban, amikor az áramellátás megszakad, a relék visszaállnak és leválasztják a hálózati vezetéket, és kicserélik azt az inverter transzformátorára, így az inverter átveszi a hálózati feszültség terhelésre való ellátását. , ezredmásodperceken belül.

Egy másik RL4 relét vezetnek be, hogy áramkimaradáskor megszakítsák az érintkezőket, így a töltési módban tartott akkumulátort inverter üzemmódba kapcsolják a tartalék váltakozó áram szükséges előállításához.

A töltő alkatrészlistája

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Minden relé = 12 volt, 400 Ohm, SPDT

Transzformátor = 0-12V, 3 Amper

4. tervezés: 1kva UPS-tervezés

Az utolsó kialakítás, de messze a legerősebb egy 1000 wattos UPS áramkört tárgyal, +/- 220 V bemenettel táplálva, 40 nos 12 V / 4 AH akkumulátorral, sorozatban. A nagyfeszültségű működés viszonylag kevésbé bonyolulttá és transzformátorrá teszi a rendszert. Az ötletet a Vízöntő kérte.

Műszaki adatok

A rajongód vagyok, és sok projektet építettem személyes használatra sikerrel, és nagy örömet szereztem. Isten áldjon. Most egy 1000 wattos UPS-t szeretnék építeni, más koncepcióval (inverter nagyfeszültségű DC bemenettel).

18-20 darab lezárt elemből álló, 12 V / 7 Ah sorozatú akkumulátort fogok használni, hogy egy 220 V-nál nagyobb tárhelyet kapjak bemenetként egy transzformátor nélküli inverterhez.

Tudna javasolni a lehető legegyszerűbb áramkört ehhez a koncepcióhoz, amelynek tartalmaznia kell egy akkumulátortöltőt + védelmet és hálózati kapcsolaton keresztül történő automatikus kapcsolást. Később be fogok kapcsolni egy napenergiát is.

A dizájn

A javasolt 1000 wattos UPS áramkör a következő két áramkör használatával építhető fel, ahol az első az inverter szakasz a szükséges automatikus váltó relékkel. A második kivitel biztosítja az automatikus akkumulátortöltő fázist.

Az első áramkör, amely az 1000 wattos invertert ábrázolja, három alapvető szakaszból áll.

A T1, T2 és a hozzátartozó komponensek alkotják a bemeneti differenciálerősítő fokozatot, amely felerősíti a bemenő PWM jeleket egy PWM generátorról, amely szinuszgenerátor lehet.

R5 válik az áramforrássá az optimális áram biztosításához a differenciál fokozatban és az azt követő meghajtó fokozatban.

A differenciál fokozat utáni szakasz a meghajtó fokozat, amely hatékonyan emeli az amplifikált PWM-t a differenciál fokozatból elegendő szintre a következő power mosfet szakasz kiváltásához.

A mosfetek nyomógombos módon vannak beállítva a két 220 V-os akkumulátortartályon, és ezért a feszültséget a lefolyó / forrás kivezetésükön át kapcsolják, hogy a szükséges AC 220V kimenetet hozzák létre transzformátor beépítése nélkül.

A fenti kimenetet egy 12V 10amp DPDT reléből álló relé váltó fokozaton keresztül kapcsolják le a terhelésre, amelynek kiváltó bemenete a közüzemi hálózatból származik 12V AC / DC adapteren keresztül. Ezt az indítófeszültséget alkalmazzák az összes 12 V-os relé tekercsére, amelyet az áramkörben használnak az inverter váltási műveleteinek tervezett hálózatához.

Alkatrészlista a fenti 1000 wattos UPS áramkörhöz

Minden CFR 2 wattos ellenállás, hacsak nincs megadva.

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

relé = DPDT, 12V / 10amp érintkezők, 400 ohmos tekercs

Akkumulátortöltő áramkör a 220 V DC akkumulátorok töltésére.

Bár ideális esetben az érintett 12 V-os akkumulátorokat külön-külön kell tölteni 14 V-os tápegységgel, az egyszerűség figyelembevételével végül egy kívánatosabbnak és könnyebben felépíthetőnek találták az univerzális, egyetlen 220 V-os töltőt.

Amint az az alábbi ábrán látható, mivel a szükséges töltési feszültség 260 V közelében van, a hálózati 220 V kimenet látható volt közvetlenül a célra.

A hálózat közvetlen használata azonban veszélyes lehet az akkumulátorokra az azzal járó hatalmas mennyiségű áram miatt, a kivitelben egy 200 wattos sorozatú izzót használó egyszerű megoldás található.

A hálózati bemenet egyetlen 1N4007 diódán és egy 200 wattos izzón keresztül történik, amely átmegy egy kapcsoló relé érintkezőin.

Kezdetben a félhullámú egyenirányított feszültség nem képes elérni az elemeket, mivel a relé kikapcsolt állapotban van.

A PB1 megnyomásakor a tápegység pillanatnyilag eljut az elemekhez.

Ez arra készteti a megfelelő feszültségszintet, hogy a 200 wattos izzóban létrejöjjön, és az opto LED érzékeli.

Az opto azonnal reagál, és beindítja a kísérő relét, amely azonnal aktiválja, reteszeli és fenntartja a PB1 felszabadulása után is.

A 200 wattos izzót enyhén izzóan lehetett látni, amelynek intenzitása az akkumulátor töltöttségi állapotától függ.

Amint az akkumulátorok megkezdődnek a töltés, a 200 wattos izzó feszültsége csökken, amíg a relé ki nem kapcsol, amint eléri az akkumulátor teljes töltöttségi szintjét. Ezt a 4k7 preset beállításával lehet beállítani.

A fenti töltő kimenete néhány SPDT relén keresztül kerül az akkumulátorbankba, az alábbi ábra szerint.

A relék gondoskodnak arról, hogy az akkumulátorok töltési üzemmódba kerüljenek, amíg a hálózati bemenet rendelkezésre áll, és amikor a hálózati bemenet meghibásodik, inverteres üzemmódba állítják vissza.