4 circuite simple de alimentare neîntreruptibilă (UPS) explorate

În cadrul acestei postări investigăm 4 modele simple de surse de alimentare neîntreruptibile (UPS) de 220V folosind o baterie de 12V, care poate fi înțeleasă și construită de orice entuziast nou. Aceste circuite pot fi utilizate pentru funcționarea unui aparat sau încărcare selectată corespunzător, să explorăm circuitele.

Design # 1: UPS simplu folosind un singur IC

O idee simplă prezentată aici poate fi construit acasă folosind majoritatea componentelor obișnuite pentru a produce ieșiri rezonabile. Poate fi folosit pentru a alimenta nu numai aparatele electrice obișnuite, ci și gadgeturi sofisticate, cum ar fi computerele. Circuitul său invertor utilizează un design modificat al undei sinusoidale.

Este posibil ca o alimentare neîntreruptibilă cu funcții elaborate să nu fie necesară în mod critic pentru funcționarea nici măcar a gadgeturilor sofisticate. Un design compromis al unui sistem UPS prezentat aici poate fi suficient pentru a satisface nevoile. De asemenea, include un încărcător inteligent universal de baterii încorporat.

Diferența dintre UPS și un invertor

Care este diferența dintre un alimentare neîntreruptibilă (UPS) și un invertor? Ei bine, în linii mari, ambele sunt destinate să îndeplinească funcția fundamentală de conversie a tensiunii bateriei în curent alternativ, care poate fi utilizată pentru a acționa diferitele dispozitive electrice în absența alimentării noastre domestice de curent alternativ.

Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor este posibil ca un invertor să nu fie echipat cu multe funcții de comutare automată și măsurile de siguranță asociate în mod normal cu un UPS.

Mai mult, invertoarele nu poartă în general un încărcător de baterii încorporat, în timp ce toate UPS-urile au un încărcător automat de baterii încorporat pentru a facilita încărcarea instantanee a bateriei în cauză atunci când este prezentă rețeaua de curent alternativ puterea bateriei în modul invertor în momentul în care puterea de intrare eșuează.

De asemenea, UPS-urile sunt toate proiectate pentru a produce un CA care are o formă de undă sinusoidală sau cel puțin o undă pătrată modificată care seamănă destul de mult cu omologul său de undă sinusoidală. Poate că aceasta devine cea mai importantă caracteristică a UPS-urilor.

Cu atât de multe funcții la îndemână, nu există nicio îndoială că aceste dispozitive uimitoare ar trebui să devină scumpe și, prin urmare, mulți dintre noi din categoria clasei de mijloc nu sunt în măsură să pună mâna pe ele.

Am încercat să fac un Proiectare UPS deși nu este comparabil cu cele profesionale, dar odată construite, cu siguranță va fi capabil să înlocuiască defecțiunile de rețea destul de fiabil și, de asemenea, deoarece ieșirea este un val pătrat modificat, este potrivit pentru operarea tuturor gadgeturilor electronice sofisticate, chiar și a computerelor.

Toate proiectele de aici sunt de tip offline, poate doriți să încercați acest lucru circuit simplu UPS online

Înțelegerea proiectării circuitului

Figura alăturată prezintă un design simplu al invertorului pătrat modificat, care este ușor de înțeles, dar încorporează caracteristici cruciale.

IC SN74LVC1G132 are un poartă unică NAND (Schmitt Trigger) încapsulat într-un pachet mic. Practic formează inima etapei oscilatorului și necesită doar un singur condensator și un rezistor pentru oscilațiile necesare. Valoarea acestor două componente pasive determină frecvența oscilatorului. Aici este dimensionat la aproximativ 250 Hz.

Frecvența de mai sus se aplică etapei următoare constând dintr-un singur contor / divizor de decenii Johnson IC 4017. IC este configurat astfel încât ieșirile sale să producă și să repete un set de cinci ieșiri logice secvențiale înalte. Deoarece intrarea este o undă pătrată, ieșirile sunt, de asemenea, generate ca unde pătrate.

Lista pieselor pentru invertorul UPS

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 Ohmi
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 sau o singură poartă de la IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMATOR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Secțiunea încărcător de baterii

Conductoarele de bază ale a două seturi de tranzistori de mare putere asociate cu Darlington sunt conectate la IC astfel încât să primească și să conducă către ieșirile alternative.

Tranzistoarele conduc (în tandem) ca răspuns la aceste comutări și un potențial alternativ corespunzător de curent ridicat este tras prin cele două jumătăți ale înfășurărilor transformatorului conectat.

Deoarece tensiunile de bază către tranzistoarele de la IC sunt omise alternativ, impulsul pătrat rezultat de la transformator poartă doar jumătate din valoarea medie comparativ cu celelalte invertoare obișnuite. Această valoare medie RMS dimensionată a undelor pătrate generate seamănă foarte mult cu valoarea medie a rețelei de curent alternativ care este disponibilă în mod normal la prizele noastre de acasă și astfel devine adecvată și favorabilă celor mai sofisticate gadget-uri electronice.

Designul actual de alimentare neîntreruptibilă este complet automat și va fi reveniți la modul invertor în momentul în care puterea de intrare eșuează. Acest lucru se face prin intermediul a două relee RL1 și RL2 RL2 are un set dublu de contacte pentru inversarea ambelor linii de ieșire.

Așa cum s-a explicat mai sus, un UPS ar trebui să încorporeze și un încărcător inteligent universal încorporat, care ar trebui, de asemenea, să fie controlat de tensiune și curent.

Următoarea figură, care este o parte integrantă a sistemului, arată un pic inteligent încărcător automat de baterii circuit. Circuitul nu este controlat doar de tensiune, ci include și o configurație de protecție la supracurent.

Tranzistorul T1 și T2 formează practic un senzor de tensiune precis și nu permite niciodată ca limita superioară a tensiunii de încărcare să depășească limita setată. Această limită este stabilită prin setarea corectă a presetării P1.

Tranzistorul T3 și T4 păstrează împreună un „ochi” asupra creșterii consumului de curent de la baterie și nu îi permit niciodată să atingă niveluri care pot fi considerate periculoase pentru durata de viață a bateriei. În cazul în care curentul începe să se deplaseze dincolo de nivelul stabilit, tensiunea pe R6 trece peste - 0,6 volți, suficient pentru a declanșa T3, care la rândul său sufocă tensiunea de bază a lui T4, restricționând astfel orice creștere suplimentară a curentului tras. Valoarea lui R6 poate fi găsită folosind formula:

R = 0,6 / I, unde I este rata curentă de încărcare.

Tranzistorul T5 îndeplinește funcția unui monitor de tensiune și comută (dezactivează) releele în acțiune, în momentul în care rețeaua de curent alternativ eșuează.

Lista pieselor pentru încărcător

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET, LINEAR
R6 = VEZI TEXT
T1, T2, = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12V / 400 OHM, SPDT, D1-D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, CURENT 1/10 DIN BATERIE AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Proiectul # 2: UPS cu un singur transformator pentru încărcarea invertorului și a bateriei

Următorul articol detaliază un circuit UPS bazat pe tranzistoare simplu, cu un circuit de încărcare a bateriei încorporat, care poate fi utilizat pentru obținerea unui ieșire de alimentare neîntreruptibilă ieftin, în casele și biroul dvs., magazine etc. Circuitul poate fi actualizat la orice nivel de putere mai mare dorit. Ideea a fost dezvoltată de domnul Syed Xaidi.

Principalul avantaj al acestui circuit este că folosește un un singur transformator pentru încărcarea bateriei, precum și pentru acționarea invertorului . Adică nu trebuie să încorporezi un transformator separat pentru încărcarea bateriei în acest circuit

Următoarele date au fost furnizate de domnul Syed prin e-mail:

Am văzut că oamenii sunt educați de postarea ta. Deci, cred că ar trebui să explicați oamenii despre această schemă.

Acest circuit are un mutivibrator astabil bazat pe tranzistori așa cum ați făcut-o. Condensatoarele c1 și c2 sunt 0.47 pentru obținerea frecvenței de ieșire de aproximativ 51.xx Hz așa cum am măsurat, dar nu este constant în toate cazurile.

MOSFET are o diodă inversă de mare putere care este utilizată pentru a încărca bateria, nu este nevoie să adăugați o diodă specială la circuit. Am arătat principiul de comutare cu relee în schemă. RL3 trebuie utilizat cu un circuit de tăiere.

Acest circuit este foarte simplu și l-am testat deja. Am de gând să testez un alt design al meu care vă va fi împărtășit de îndată ce testul este finalizat. Controlează tensiunea de ieșire și o stabilizează utilizând PWM. De asemenea, în acest design, folosesc înfășurarea transformatorului de 140v pentru încărcare și BTA16 pentru controlul amperilor de încărcare. Să sperăm la Bine.

Te descurci cel mai bine. Nu renunțați niciodată, să aveți o zi minunată.

Proiectare # 3: Circuit UPS bazat pe IC 555

Al treilea design explicat mai jos este un circuit UPS simplu care utilizează PWM, iar acesta devine perfect sigur pentru operarea echipamentelor electronice sofisticate precum calculatoare, sistem muzical etc. Întreaga unitate vă va costa în jur de 3 USD. Un încărcător încorporat este, de asemenea, inclus în design pentru a menține bateria mereu într-o stare completată și într-un mod stand by. Să studiem întregul concept și circuitul.

Conceptul de circuit este destul de simplu, este vorba de a comuta dispozitivele de ieșire în funcție de impulsurile PWM bine optimizate aplicate, care la rândul său comută transformatorul pentru a genera o tensiune de rețea AC indusă echivalentă având parametri identici cu o formă de undă AC Sine standard.

Funcționarea circuitului:

Diagrama circuitului poate fi înțeleasă cu ajutorul următoarelor puncte:

Circuitul PWM utilizează foarte popularul IC 555 pentru generarea necesară a impulsurilor PWM.

Presetările P1 și P2 pot fi setate exact după cum este necesar pentru alimentarea dispozitivelor de ieșire.

Dispozitivele de ieșire vor răspunde exact la impulsurile PWM aplicate din circuitul 555, prin urmare, o optimizare atentă a presetărilor ar trebui să conducă la un raport PWM ideal care poate fi considerat destul de echivalent cu o formă de undă AC standard.

Cu toate acestea, deoarece impulsurile pWM discutate mai sus sunt aplicate pe bazele ambelor tranzistoare poziționate pentru comutarea a două chenneluri separate ar însemna o mizerie totală, deoarece nu vom dori niciodată să comutăm ambele înfășurări ale transformatorului împreună.

Folosirea porților NOT pentru inducerea comutării 50Hz

Prin urmare, a fost introdusă o altă etapă care constă în câteva porți NU de la IC 4049, care asigură faptul că dispozitivele conduc sau comută alternativ și niciodată simultan.

Oscilatorul realizat din N1 și N2 execută impulsuri de undă pătrată perfecte, care sunt mai departe tamponat de N3 --- N6 . Diodele D3 și D4 joacă, de asemenea, un rol important, făcând dispozitivele să răspundă numai la impulsurile negative de la porțile NOT.

Aceste impulsuri opresc dispozitivele alternativ, permițând un singur canal să conducă în orice moment special.

Presetarea asociată cu N1 și N2 este utilizată pentru a seta frecvența de ieșire AC a UPS-ului. Pentru 220 volți, acesta trebuie setat la 50 Hz și pentru 120 volți, trebuie setat la 60 Hz.

Lista pieselor pentru UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = conform formulei,
P3 = 100K presetat
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = diodă zener 3v
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, vă rugăm să consultați fișa tehnică pentru numerele de identificare.
Transformator = 12-0-12V, 15 Amperi

Circuitul încărcătorului de baterie:

Dacă este un UPS, includerea unui circuit de încărcare a bateriei devine imperativă.

Ținând cont de costul redus și de simplitatea designului, un design foarte simplu dar rezonabil de precis al încărcătorului de baterie a fost încorporat în acest circuit de alimentare neîntreruptibilă.

Privind figura, putem fi martori simpli cât de ușoară este configurația.

Puteți obține întreaga explicație în acest sens circuitul încărcătorului de baterii articol Cele două relee RL1 și RL2 sunt poziționate pentru a face circuitul complet automat. Când este disponibilă tensiunea de rețea, releele se alimentează și comută rețeaua de curent alternativ direct la sarcină prin intermediul contactelor N / O de acolo. Între timp, bateria se încarcă și prin circuitul încărcătorului. În momentul în care curentul alternativ cade, releele revin și deconectează linia de rețea și o înlocuiesc cu transformatorul invertor, astfel încât acum invertorul să preia sarcina de a furniza tensiunea rețelei la sarcină , în milisecunde.

Un alt releu RL4 este introdus pentru a-și răsturna contactele în timpul întreruperii alimentării, astfel încât bateria care a fost menținută în modul de încărcare să fie trecută în modul invertor pentru generarea necesară a curentului alternativ de rezervă.

Lista pieselor pentru încărcător

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

Transformator = 0-12V, 3 Amperi

Design # 4: Proiectare UPS 1kva

Ultimul design, dar de departe cel mai puternic, discută despre un circuit UPS de 1000 watt alimentat cu o intrare de +/- 220V, utilizând 40 de baterii de 12V / 4 AH în serie. Funcționarea de înaltă tensiune face ca sistemul să fie relativ mai puțin complex și fără transformator. Ideea a fost cerută de Vărsător.

Specificatii tehnice

Sunt fanul tău și am construit cu succes multe proiecte pentru uz personal și am avut multă plăcere. Dumnezeu sa te binecuvanteze. Acum intenționez să construiesc un UPS de 1000 de wați cu un concept diferit (invertor cu intrare de înaltă tensiune dc).

Voi folosi o baterie de baterii de 18 până la 20 de baterii sigilate în serie fiecare 12 volți / 7 Ah pentru a oferi un stoc de 220 volți ca intrare la un invertor fără transformator.

Puteți sugera un circuit cel mai simplu posibil pentru acest concept, care ar trebui să includă un încărcător de baterii + protecție și comutare automată în caz de defecțiune la rețea. Mai târziu voi include și o intrare de energie solară.

Design-ul

Circuitul UPS propus de 1000 de wați poate fi construit utilizând următoarele două circuite în care primul este secțiunea invertorului cu releele de comutare automate necesare. Al doilea design oferă etapa de încărcare automată a bateriei.

Primul circuit care descrie invertorul de 1000 wați constă din trei etape de bază.

T1, T2 împreună cu componentele asociate formează etapa amplificatorului diferențial de intrare care amplifică semnalele PWM de intrare de la un generator PWM care ar putea fi un generator de sinus.

R5 devine sursa de curent pentru furnizarea de curent optim la etapa diferențială și la etapa de driver ulterioară.

Secțiunea după etapa diferențială este etapa driver care ridică efectiv PWM amplificat de la etapa diferențială la niveluri suficiente pentru declanșarea etapei ulterioare de mosfet de putere.

Mosfeturile sunt aliniate într-o manieră de împingere prin împingerea celor două bănci de baterii de 220V și, prin urmare, comută tensiunile la bornele lor de evacuare / sursă pentru a produce ieșirea necesară de 220V AC fără a încorpora un transformator.

Ieșirea de mai sus este terminată la încărcare printr-o etapă de comutare a releului constând dintr-un releu DPDT de 12V 10amp a cărui intrare de declanșare este derivată de la rețeaua de utilități printr-un adaptor de 12V ac / DC. Această tensiune de declanșare este aplicată bobinelor tuturor relelor de 12V utilizate în circuit pentru rețeaua de alimentare destinată acțiunilor de comutare a invertorului.

Lista de piese pentru circuitul UPS de 1000 wați de mai sus

Toate rezistențele CFR de 2 wați nominal, cu excepția cazului în care este specificat

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

releu = DPDT, contacte 12V / 10amp, bobină de 400 ohmi

Circuit încărcător baterie pentru încărcarea bateriilor de 220V DC.

Deși în mod ideal bateriile de 12V implicate ar trebui încărcate individual printr-o sursă de 14V, ținând cont de simplitate, un încărcător universal universal de 220V sa dovedit în cele din urmă mai dorit și mai ușor de construit.

Așa cum se arată în diagrama de mai jos, deoarece tensiunea de încărcare necesară se află în apropierea 260V, ieșirea de rețea 220V ar putea fi văzută direct utilizată în acest scop.

Cu toate acestea, aplicarea directă a rețelei de alimentare ar putea fi periculoasă pentru baterii din cauza cantității masive de curent pe care o implică, în proiectare este inclusă o soluție simplă care utilizează un bec din seria 200 de wați.

Intrarea de rețea este aplicată printr-o singură diodă 1N4007 și printr-un bec incandescent de 200 wați care trece printr-un contact de releu de comutare.

Inițial, tensiunea rectificată pe jumătate de undă nu poate ajunge la baterii din cauza releului aflat în modul OFF.

La apăsarea butonului PB1, rețeaua este permisă momentan să ajungă la baterii.

Acest lucru solicită generarea unui nivel corespunzător de tensiune pe becul de 200 wați și este detectat de LED-ul opto.

Opto-ul răspunde instantaneu și declanșează releul însoțit care se activează și se blochează instantaneu și îl menține chiar și după ce PB1 este eliberat.

Becul de 200 de wați putea fi văzut luminând ușor, a cărui intensitate ar depinde de starea încărcată a bateriei.

Pe măsură ce bateriile încep să se încarce, tensiunea de pe becul de 200 wați începe să scadă până când releul este oprit de îndată ce nivelul de încărcare completă a bateriei este atins. Acest lucru ar putea fi ajustat prin configurarea presetării 4k7.

Ieșirea de la încărcătorul de mai sus este alimentată către bateria bateriei prin intermediul a două relee SPDT așa cum se arată în următoarea diagramă.

Releele se asigură că bateriile sunt puse în modul de încărcare atâta timp cât intrarea de rețea este disponibilă și revine la modul invertor atunci când intrarea de rețea eșuează.