Egyszerű online UPS áramkör

Ebben a bejegyzésben megismerhetünk egy egyszerű online szünetmentes tápegység (UPS) készítését, amely nehézkes átkapcsolók vagy relék hiánya miatt garantálja a váltakozó áramú hálózat zökkenőmentes átadását az inverter hálózati tápellátásához.

Mi az Online UPS

Ahogy a neve is sugallja, az online UPS-rendszer folyamatosan online marad, és soha nem marad offline állapotban egy másodperc töredékéig sem, mivel az UPS-inverter akkumulátor-ellátása folyamatosan csatlakoztatva van, függetlenül a hálózati váltakozó áramhelyzettől.

Abban az időszakban, amikor rendelkezésre áll a hálózati váltóáramú bemenet, azt először DC-vé alakítják, és lecsökkentik az akkumulátor szintjére.

Ez az egyenáram feltölti az akkumulátort, és elsőbbséget élvez az akkumulátorral szemben, hogy egyidejűleg táplálja az invertert, mivel az akkumulátornál nagyobb teljesítményű. Az inverter átalakítja ezt az egyenáramot a hálózati váltóáramra a csatlakoztatott terhelés táplálásához.

Abban az esetben, ha a váltóáramú hálózat meghibásodik, a lecsökkentett váltóáramról egyenáramra történő tápellátás megszakad, és az akkumulátor folyamatosan csatlakozik a vonalhoz, és így az invertert zökkenőmentesen, a terhelés áramellátásának megszakítása nélkül kezdi meg.

Online UPS vs offline UPS

A fő különbség az online UPS és az offline UPS között az, hogy az offline UPS-től eltérően az online UPS nem függ a mechanikától váltó relék vagy átkapcsolók a váltóáramú hálózatról az inverteres váltakozó áramra való átmenethez váltakozó áramú hálózat meghibásodása esetén (az alábbiak szerint).

Másrészről, Offline UPS rendszerek amint az az alábbi tömbvázlaton alapul, tápellátás hiányában támaszkodjon mechanikus relékre az UPS átviteléhez inverter módba.

Ezekben a rendszerekben, amikor a hálózati váltakozó áramú hálózat rendelkezésre áll, a tápellátás közvetlenül a terheléshez reléérintkezőkön keresztül történik, és az akkumulátor töltési módban van tartva egy másik relékontaktus-készleten keresztül.

Amint a váltóáramú hálózat meghibásodik, a megfelelő reléérintkezők kikapcsolnak, és kikapcsolják az akkumulátort töltési mód inverter módba , és a terhelés az AC hálózattól az AC inverterig.

Ez azt jelenti, hogy az átviteli folyamat hajlamos enyhe késleltetéssel járni, bár ezredmásodpercekben, miközben a hálózatról az inverter főre vált.

Ez a késés, bár kicsi, kritikus lehet az érzékeny elektronikus berendezések, mint pl számítógépek vagy mikrokontroller alapú rendszerek.

Ezért az online UPS rendszer a sebesség és a simaság szempontjából hatékonyabbnak tűnik, mint egy offline UPS, a váltóáramú hálózatról az inverteres váltakozásra minden típusú készüléknél.

Egyszerű online UPS / inverter áramkör tervezése

Amint a fenti szakaszokban tárgyaltuk, egy egyszerű online UPS készítése valójában nagyon egyszerűnek tűnik.

Az EMI szűrőt az egyszerűség kedvéért figyelmen kívül hagyjuk, és azért is, mert a tervezésünkben szereplő inverter alacsony frekvenciájú (50 Hz) lesz vasmagú transzformátor alapú inverter, és a SMPS már beépítené EMI szűrők a szükséges javításokhoz.

Az alapvető online UPS-tervezéshez a következő anyagokra lesz szükségünk:

• Kész hálózati AC - DC 14 V 5 A erősítő SMPS modul.
• Akkumulátor töltéskorlátozó rendszerrel állandó áram töltő áramköre.
• Az akkumulátor lemerülési szakaszának szakasza felett van.
• 12 V / 7Ah akkumulátor
• Bármi egyszerű inverter áramkör erről a webhelyről.

Kapcsolási rajzok és szakaszok

A javasolt online UPS áramkör különféle áramköri szakaszait a következő részletekből lehet megismerni:

1) Akkumulátor-leválasztó áramkörök : Az alábbi áramkör a nagyon fontos akkumulátor túltöltési áramkört mutatja, amely néhány köré épül op amp szakaszok .

A bal oldali op amp fokozat úgy van konfigurálva, hogy szabályozza az akkumulátor túltöltését. Az op erősítő 3. érintkezője pozitív akkumulátorral van összekötve, hogy érzékelje annak feszültségszintjét. Amikor ez az akkumulátor feszültsége a # 3-as tűnél meghaladja a megfelelő # 2-es tű zener értékét, az op erősítő # 6 kimeneti tűje magasra fordul.

Ez aktiválja a relét a BC547 meghajtó tranzisztor a relé érintkezőinek elmozdulása az N / C-ről az N / O-ra, ami megszakítja az akkumulátor töltőellátását, megakadályozva az akkumulátor túltöltését.

A visszajelzés hiszterézis ellenállás a bal oldali erősítő # 6 és 3 csapjain keresztül a relé bizonyos ideig reteszelődik, amíg az akkumulátor feszültsége a hiszterézis tartási küszöbértéke alá nem csökken, ami miatt a # 3 tű lemegy, és ennek megfelelően a # 6-as tű is alacsonyra süllyed, kikapcsolva a relét. A relé érintkezői most visszakapcsolnak az N / C-re, helyreállítva az akkumulátor töltöttségét.

Túl kisülés Vágja le az áramkört

A jobb oldali op erősítő vezérli az akkumulátor vagy a lemerült az akkumulátor helyzet. Amíg ennek az op erősítőnek a # 3-as feszültsége a 2-es érintkező referenciaszintje felett marad (amint azt a # 3-as pin előre beállította), az op-erősítő kimenete továbbra is magas.

Ez a magas kimenet a # 6-os tűnél lehetővé teszi, hogy a mellékelt MOSFET vezetési módban maradjon, ami lehetővé teszi az inverter bekapcsolását a negatív vonalon keresztül.

Abban az esetben, ha az inverter terhelése miatt az akkumulátor túlságosan lemerült, az op amp # 3-as pin csapszáma a 2. tű referenciafeszültsége alá csökken, aminek következtében az IC 6. számú csapja lemerül, ami levágja a MOSFET-et és az invertert .

Jelenlegi vezérlő szakasz

A MOSFET-hez társított BJT áramszabályozó áramkört képez az online UPS számára, amely lehetővé teszi az akkumulátor állandó áramszint mellett történő feltöltését.

Az R2-t ki kell számítani az akkumulátor és az inverter maximális áramszabályozási szintjének beállításához. A következő képlet segítségével valósítható meg:

R2 = 0,7 / maximális áram

két) Inverter áramkör : Az inverter áramköre az online UPS rendszerhez, amelyet össze kell kapcsolni a fentiekkel akkumulátor vezérlő áramkör alább látható.

Kiválasztottunk egy IC 555 alapú áramkör az egyszerűség kedvéért és a megfelelő teljesítmény-tartomány biztosítása érdekében is.

Ez az inverter mindaddig online marad, amíg a töltőáramkör és az akkumulátor működőképes marad, és rács AC hálózati a rendszeren keresztül megfelelően táplálják AC-DC SMPS áramkör névleges feszültsége 14 V, 5 amper , vagy a rendszer adott teljesítmény-besorolása szerint, amely teljesen testreszabható.

A BJT visszacsatolás az inverter MOSFET kapuján keresztül biztosítja, hogy az inverter kimeneti feszültsége soha ne haladja meg a biztonságos szintet, és ellenőrzött módon táplálják.

Ezzel lezárul az egyszerű online UPS áramkör-tervezésünk, amely biztosítja a folyamatos szünetmentes online áramellátást bármilyen váltakozó áramú terheléshez, amelynek megszakítás nélkül kell működnie, függetlenül a bemeneti váltakozó áram rendelkezésre állásától.