Ako navrhnúť obvod zdroja nepretržitého napájania (UPS)

V tomto krátkom návode sa naučíme, ako na to navrhnúť prispôsobený obvod UPS doma pomocou bežných komponentov, ako je niekoľko integrovaných obvodov NAND a niektoré relé.

Čo je to UPS

UPS, ktorý predstavuje nepretržité napájanie, sú invertory navrhnuté tak, aby poskytovali nepretržité sieťové napájanie zo siete bez najmenšieho prerušenia bez ohľadu na náhle výpadky alebo kolísanie napájania alebo dokonca výpadok napájania.

Zdroj UPS sa stáva užitočným pre počítače PC a ďalšie podobné zariadenia, ktoré zahŕňajú manipuláciu s kritickými dátami a nemôžu si dovoliť prerušenie napájania zo siete počas dôležitej operácie spracovania dát.

Pre tieto zariadenia je UPS veľmi užitočný vďaka okamžitému napájaniu záťaže a poskytovaniu dostatočného času užívateľovi na uloženie rozhodujúcich údajov počítača, kým sa neobnoví skutočné napájanie zo siete.

To znamená, že UPS musí byť pri prechode zo siete na invertor (režim zálohovania) a pri možnej poruche napájania zo siete mimoriadne rýchly.

V tomto článku sa naučíme, ako vyrobiť jednoduchý UPS so všetkými minimálnymi funkciami, ktorý zabezpečí, že bude v súlade s vyššie uvedenými zásadami a poskytne používateľovi nepretržitý výkon dobrej kvality počas celej doby jeho činnosti.

Fázy UPS

Základný obvod UPS bude mať tieto základné etapy:

1) Obvod meniča

2) Batéria

3) Obvod nabíjačky batérií

4) Stupeň prepínacieho obvodu s použitím relé alebo iných zariadení, ako sú triaky alebo SSR.

Teraz sa naučíme, ako je možné vyššie uvedené obvodové stupne zostaviť a integrovať tak, aby boli implementované primerane slušné Systém UPS .

Bloková schéma

Uvedené funkčné stupne jednotky neprerušiteľného napájania je možné podrobne pochopiť pomocou nasledujúcej blokovej schémy:

Tu vidíme, že hlavná funkcia prepínania UPS sa vykonáva niekoľkými stupňami relé DPDT.

Obidve relé DPDT sú napájané z napájacieho zdroja alebo adaptéra 12 V str.

Na ľavej strane je relé DPDT, ktoré ovláda nabíjačku batérií. Nabíjačka batérií je napájaná, keď je k dispozícii sieťové napájanie cez horné kontakty relé, a dodáva nabíjací vstup do batérie cez spodné kontakty relé. Pri výpadku sieťového napájania sa kontakty relé prepnú na rozpojovacie kontakty. Horné kontakty relé vypnú napájanie nabíjačky batérií, zatiaľ čo spodné kontakty teraz spájajú batériu s meničom, aby sa spustila prevádzka v režime meniča.

Pravé kontakty relé sa používajú na prepnutie zo sieťovej sieťovej siete na striedavú sieť a naopak.

Praktický dizajn UPS

V nasledujúcej diskusii sa pokúsime pochopiť a navrhnúť praktický obvod UPS.

1) Invertor.

Pretože UPS sa musí vyrovnať s rozhodujúcimi a citlivými elektronickými spotrebičmi, musí byť zapojený stupeň invertora primerane pokročilý svojim tvarom vlny, inými slovami, bežný obdĺžnikový invertor nemusí byť pre UPS odporúčaný, a preto pre náš dizajn zabezpečujeme o tento stav je trefne postarané.

Aj keď som zverejnil príspevok veľa obvodov invertora na tejto webovej stránke, vrátane sofistikovaných Typy sínusových vĺn PWM , tu vyberieme úplne nový dizajn, aby bol článok zaujímavejší, a do zoznamu pridáme nový obvod invertora

Konštrukcia UPS využíva iba jednu IC 4093 a napriek tomu je schopný vykonať dobrú PWM upravenú sínusovú vlnu funkcie na výstupe.

Zoznam položiek

• Brány N1 --- N3 NAND z IC 4093
• Mosfety = IRF540
• Transformátor = 9-0-9V / 10 ampérov / 220V alebo 120V
• R3 / R4 = hrniec 220k
• C1 / C2 = 0,1uF / 50V
• Všetky rezistory sú 1K 1/4 watt

Prevádzka obvodu invertora

The IC 4093 sa skladá zo 4 brán NAND typu Schmidt , tieto brány sú vhodne nakonfigurované a usporiadané vo vyššie zobrazenom obvode invertora na implementáciu požadovaných špecifikácií.

Jedna z brán N1 je zostavená ako oscilátor na produkciu 200 Hz, zatiaľ čo iná brána N2 je zapojená ako druhý oscilátor na generovanie impulzov 50 Hz.

Výstup z N1 sa používa na napájanie pripojených mosfetov rýchlosťou 200 Hz, zatiaľ čo brána N2 spolu s ďalšími hradlami N3 / N4 prepína mosfety striedavo rýchlosťou 50 Hz.

To zaisťuje, že mosfety nikdy nebudú môcť viesť súčasne z výstupu N1.

Výstupy z N3, N4 rozbíjajú 200 Hz od N1 do alternatívnych blokov impulzov, ktoré sú transformátorom spracované na produkciu PWM AC pri zamýšľanom 220V.

Týmto je ukončená fáza invertora pre náš návod na výrobu UPS.

Ďalšia fáza vysvetľuje obvod prepínacieho relé a ako je potrebné prepojiť vyššie uvedený striedač s prepínacími relé, aby sa uľahčilo automatické zálohovanie striedača a nabíjanie batérie počas výpadku siete, a naopak.

Fáza prechodu relé a obvod nabíjačky batérie

Obrázok nižšie ukazuje, ako môže byť transformátorová časť obvodu invertora nakonfigurovaná s niekoľkými relé na implementáciu automatického prepínania pre navrhovaný dizajn UPS.

Obrázok tiež zobrazuje a jednoduchý obvod automatickej nabíjačky batérií pomocou IC 741 na ľavej strane schémy.

Najprv sa naučíme, ako sú zapojené prepínacie relé, a potom môžeme pokračovať vysvetlením nabíjačky batérií.

V tejto fáze sú použité všetky 3 sady relé:

1) 2 nosy SPDT relé vo forme RL1 a RL2

2) Jedno relé DPDT ako RL3a a RL3b.

RL1 je pripojený k obvodu nabíjačky akumulátorov a riadi prerušenie úrovne nabitia akumulátora pri vysokej / nízkej hodnote a určuje, kedy je batéria pripravená na použitie pre striedač a kedy ju treba vybrať.

SPDT RL2 a DPDT (RL3a a RL3b) sa používajú na okamžité zmeny počas výpadku a obnovy napájania. Kontakty RL2 sa používajú na pripojenie alebo odpojenie stredového kohútika transformátora s batériou v závislosti od dostupnosti alebo neprítomnosti siete.

RL3a a RLb, čo sú dve sady kontaktov relé DPDT, sú zodpovedné za prepínanie záťaže v sieti striedača alebo v sieti počas výpadkov alebo obnovovacích období.

Cievky RL2 a DPDT RL3a / RL3b sú spojené 14V Zdroj také, aby sa tieto relé podľa stavu vstupného napájania rýchlo aktivovali a deaktivovali a vykonali potrebné činnosti pri zmene. Toto napájanie 14 V sa tiež používa ako zdroj na nabíjanie batérie invertora, zatiaľ čo je k dispozícii sieťové napájanie.

Cievka RL1 je viditeľná spojená s obvodom operačného zosilňovača, ktorý riadi nabíjanie batérie a zaisťuje prerušenie napájania batérie zo zdroja 14V, akonáhle dosiahne rovnakú hodnotu.

Zaisťuje tiež, že pokiaľ je batéria v režime invertora a je spotrebovaná záťažou, jej dolná úroveň vybitia nikdy neklesne pod 11 V a pri dosiahnutí tejto úrovne batériu odpojí od invertora. Obe tieto operácie vykonáva relé RL1 v reakcii na príkazy operačného zosilňovača.

Postup nastavenia vyššie uvedeného obvodu nabíjačky batérií UPS sa dozviete z tohto článku, ktoré z nich uvádza ako vyrobiť nízko a vysoko prerušenú nabíjačku batérií pomocou IC 741

Teraz je jednoducho potrebné integrovať všetky vyššie uvedené fázy, aby sa spustil decentne vyzerajúci malý zdroj UPS, ktorý by sa mohol použiť na nepretržité napájanie vášho počítača alebo iného podobného modulu gadget.

A je to, týmto končí náš návod na navrhovanie osobného obvodu UPS, ktorý môže ľahko vykonať každý nový fanda podľa vyššie uvedeného podrobného sprievodcu.