4 Simple Uinterruptible Power Supply (UPS) kredsløb udforsket

4 Simple Uinterruptible Power Supply (UPS) kredsløb udforsket

Under dette indlæg undersøger vi 4 enkle 220V Mains Uninterruptible Power Supply (UPS) design ved hjælp af 12V batteri, som kan forstås og konstrueres af enhver ny entusiast. Disse kredsløb kan bruges til at betjene et passende valgt apparat eller belastning, lad os udforske kredsløbene.



Design nr. 1: Enkel UPS ved hjælp af en enkelt IC

En simpel idé præsenteret her kan bygges derhjemme ved hjælp af de fleste almindelige komponenter til at producere rimelige output. Det kan bruges til at drive ikke kun de sædvanlige elektriske apparater, men også sofistikerede gadgets som computere. Dens inverter kredsløb bruger et modificeret sinusbølgedesign.

En uafbrydelig strømforsyning med detaljerede funktioner er muligvis ikke kritisk påkrævet for driften af ​​selv de sofistikerede gadgets. Et kompromitteret design af et UPS-system, der præsenteres her, kan godt være tilstrækkeligt med behovene. Det inkluderer også en indbygget universel smart batterioplader.





Forskellen mellem UPS og en inverter

Hvad er forskellen mellem en uafbrydelig strømforsyning (UPS) og en inverter? Alt i alt er begge beregnet til at udføre den grundlæggende funktion af at konvertere batterispænding til AC, som kan bruges til at betjene de forskellige elektriske gadgets i fravær af vores indenlandske vekselstrøm.

Imidlertid er en inverter i de fleste tilfælde muligvis ikke udstyret med mange automatiske omskiftningsfunktioner og sikkerhedsforanstaltninger, der normalt er forbundet med en UPS.



Desuden bærer invertere for det meste ikke en indbygget batterioplader, mens alle UPS'er har en indbygget automatisk batterioplader med sig for at lette øjeblikkelig opladning af det pågældende batteri, når strømforsyningen er til stede og vender tilbage til batteristrøm i invertertilstand i det øjeblik, indgangseffekten svigter.

Også UPS'er er alle designet til at producere en vekselstrøm med en sinusbølgeform eller i det mindste en modificeret firkantbølge, der minder meget om sin sinusbølge. Dette bliver måske den vigtigste funktion med UPS'er.

Med så mange funktioner i hånden er der ingen tvivl om, at disse fantastiske enheder skulle blive dyre, og derfor er mange af os i middelklassekategorien ikke i stand til at lægge hænderne på dem.

Jeg har forsøgt at lave en UPS-design skønt det ikke kan sammenlignes med de professionelle, men når det først er bygget, vil det helt sikkert være i stand til at erstatte strømafbrydelser ganske pålideligt, og da output er en modificeret firkantbølge, er det velegnet til betjening af alle sofistikerede elektroniske gadgets, selv computere.


Alle designs her er offline, du vil måske også prøve dette simpelt online UPS-kredsløb


Forståelse af kredsløbsdesignet

Figuren ved siden viser et simpelt modificeret firkantet inverterdesign, som er let forståeligt, men alligevel indeholder vigtige funktioner.

IC SN74LVC1G132 har en enkelt NAND-port (Schmitt Trigger) indkapslet i en lille pakke. Det danner grundlæggende hjertet i oscillatortrinet og kræver kun en enkelt kondensator og en modstand til de krævede svingninger. Værdien af ​​disse to passive komponenter bestemmer oscillatorens frekvens. Her er det dimensioneret til omkring 250 Hz.

Ovenstående frekvens anvendes til det næste trin bestående af et enkelt Johnsons tiår tæller / divider IC 4017. IC'en er konfigureret således, at dens output producerer og gentager et sæt af fem sekventielle logiske høje output. Da input er en firkantbølge, genereres outputene også som firkantbølger.

Deleliste til UPS-inverteren

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 eller en enkelt port fra IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMER = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Batteriopladersektion

Basisledningerne til to sæt Darlington parret høj forstærkning, hi-power transistorer er konfigureret til IC'en, så den modtager og leder til de alternative udgange.

Transistorerne leder (i tandem) som reaktion på denne omskiftning, og et tilsvarende vekselstrøm med høj strøm trækkes gennem de to halvdele af de tilsluttede transformatorviklinger.

Da basisspændingerne til transistorer fra IC skiftes skiftevis, vil den resulterende firkantede impuls fra transformer bærer kun halvdelen af ​​gennemsnitsværdien sammenlignet med de andre almindelige invertere. Denne dimensionerede RMS-gennemsnitsværdi for de genererede firkantede bølger ligner meget gennemsnitsværdien af ​​lysnettet, der normalt er tilgængelig i vores stikkontakter i hjemmet, og bliver således passende og gunstig for de mest sofistikerede elektroniske gadgets.

Det nuværende afbrydelige strømforsyningsdesign er fuldautomatisk og vil vende tilbage til invertertilstand i det øjeblik, indgangseffekten svigter. Dette gøres gennem et par relæer RL1 og RL2 RL2 har et dobbelt sæt kontakter til at vende begge outputlinjer.

Som forklaret ovenfor skal en UPS også indeholde en indbygget universal smart batterioplader, som også skal være spændings- og strømstyret.

Den næste figur, der er en integreret del af systemet, viser en smart lille automatisk batterioplader kredsløb. Kredsløbet er ikke kun spændingsstyret, men inkluderer også en overstrømsbeskyttelseskonfiguration.

Transistor T1 og T2 danner grundlæggende en nøjagtig spændingssensor og tillader aldrig, at den øvre grænse for opladningsspændingen overstiger den indstillede grænse. Denne grænse er fastsat ved at indstille den forudindstillede P1 korrekt.

Transistor T3 og T4 holder tilsammen et ”øje” med det stigende strømindtag fra batteriet og tillader aldrig, at det når niveauer, der kan betragtes som farlige for batteriets levetid. I tilfælde af at strømmen begynder at løbe ud over det indstillede niveau, krydser spændingen over R6 over - 0,6 volt, nok til at udløse T3, som igen kvæler grundspændingen på T4 og dermed begrænser enhver yderligere stigning i den trukkede strøm. Værdien af ​​R6 kan findes ved hjælp af formlen:

R = 0,6 / I, hvor I er ladestrømmen.

Transistor T5 udfører funktionen af ​​en spændingsmonitor og skifter (deaktiverer) relæerne til handling, i det øjeblik netstrømmen svigter.

Deleliste til opladeren

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET, LINEAR
R6 = SE TEKST
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, AKTUELLE 1/10 AF BATTERIET AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Design nr. 2: Single Transformer UPS til opladning af inverter og batteri

Den næste artikel beskriver et simpelt transistorbaseret UPS-kredsløb med et indbygget batteriopladekredsløb, som kan bruges til at få en uafbrydelig strømforsyning billigt, i dine hjem og på kontoret, i butikker osv. Kredsløbet kan opgraderes til ethvert ønsket højere wattniveau. Ideen blev udviklet af Mr. Syed Xaidi.

Den største fordel ved dette kredsløb er, at det bruger en enkelt transformer til opladning af batteriet samt til drift af inverteren . Det betyder, at du ikke behøver at inkorporere en separat transformer til opladning af batteriet i dette kredsløb

Følgende data blev leveret af Mr. Syed via e-mail:

Jeg så, at folk bliver uddannet af dit indlæg. Så jeg synes, du skal forklare folk om dette skema.

Dette kredsløb har en forbløffende mutivibrator baseret på transistorer, som du gjorde. Kondensatorerne c1 og c2 er 0,47 for at få outputfrekvensen omkring 51 x Hz, som jeg målte, men det er ikke konstant i alle tilfælde.

MOSFET har omvendt højeffektsdiode, der bruges til at oplade batteriet. Der er ikke behov for at tilføje en speciel diode til kredsløbet. Jeg har vist skifteprincippet med relæer i skematisk. RL3 skal bruges med et afskærmningskredsløb.

Dette kredsløb er meget simpelt, og jeg har allerede testet det. Jeg vil teste et andet design af mig vil dele med dig, så snart testen er udført. Det styrer udgangsspændingen og stabiliserer det ved hjælp af PWM. Også i det design bruger jeg transformer 140v vikling til opladning og BTA16 til styring af opladningsamperne. Lad os håbe på det gode.

Du klarer dig bedst. Stop aldrig, Hav en vidunderlig dag.

Design nr. 3: IC 555-baseret UPS-kredsløb

Det tredje design, der er forklaret nedenfor, er simpelt UPS-kredsløb ved hjælp af PWM, og therfeore bliver helt sikkert til drift af sofistikeret elektronisk udstyr som computere, musikanlæg osv. Hele enheden koster dig omkring $ 3. En indbygget oplader er også inkluderet i designet til at holde batteriet altid i påfyldt stand og i standby-tilstand. Lad os studere hele konceptet og kredsløbet.

Kredsløbskonceptet er ret grundlæggende, det handler om at få outputenhederne til at skifte i henhold til de anvendte, veloptimerede PWM-impulser, som igen skifter transformeren til at generere en ækvivalent induceret vekselstrømsnetspænding med identiske parametre til en standard AC-sinusbølgeform.

Kredsløb:

Kredsløbsdiagrammet kan forstås ved hjælp af følgende punkter:

PWM-kredsløbet bruger den meget populære IC 555 til den krævede generation af PWM-impulser.

Forudindstillingerne P1 og P2 kan indstilles nøjagtigt efter behov til fødning af outputenhederne.

Outputenhederne reagerer nøjagtigt på de anvendte PWM-impulser fra 555-kredsløbet, derfor bør en omhyggelig optimering af forudindstillingerne resultere i næsten et ideelt PWM-forhold, der kan betragtes som svarende til en standard AC-bølgeform.

Men da de ovennævnte diskuterede pWM-impulser påføres baserne på begge de transistorer, der er placeret til at skifte mellem to separate kanaler, ville det betyde et totalt rod, da vi aldrig vil skifte begge transformatorens viklinger sammen.

Brug af IKKE porte til induktion af 50Hz-skift

Derfor er der introduceret et andet trin bestående af et par IKKE porte fra IC 4049, som sikrer, at enhederne leder eller skifter skiftevis og aldrig alle ad gangen.

Oscillatoren fremstillet af N1 og N2 udfører perfekte firkantbølgepulser, som er yderligere bufret af N3 --- N6 . Dioderne D3 og D4 spiller også en vigtig rolle ved at få enhederne til at reagere kun på de negative impulser fra IKKE-porte.

Disse impulser slukker enhederne skiftevis og tillader kun en kanal at lede på et bestemt tidspunkt.

Den forudindstilling, der er knyttet til N1 og N2, bruges til at indstille UPS'ens udgangs AC-frekvens. For 220 volt skal den indstilles til 50 Hz og for 120 volt skal den indstilles til 60 Hz.

Deleliste til UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = som pr formel,
P3 = 100K forudindstillet
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zenerdiode
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, se databladet for at finde ud af numre.
Transformer = 12-0-12V, 15 ampere

Batteriopladerkredsen:

Hvis det er en UPS, er inkludering af et batteriopladekredsløb bydende nødvendigt.

Under hensyntagen til de lave omkostninger og enkelhed ved designet er der indarbejdet et meget simpelt, men alligevel nøjagtigt batteriopladerdesign i dette afbrydelige strømforsyningskredsløb.

Når vi ser på figuren, kan vi enkelt være vidne til, hvor let konfigurationen er.

Du kan få hele forklaringen i dette batteriopladerkredsløb artikel De to relæer RL1 og RL2 er positioneret til at gøre kredsløbet fuldstændigt automatisk. Når der er strømforsyning til rådighed, aktiveres relæerne og skifter AC-nettet direkte til belastningen via N / O-kontakterne. I mellemtiden oplades batteriet også gennem opladerkredsen. I det øjeblik vekselstrøm svigter, vender relæerne tilbage og afbryder netledningen og erstatter den med invertertransformatoren, så inverteren nu tager ansvaret for at levere netspændingen til belastningen inden for millisekunder.

Et andet relæ RL4 introduceres for at vende sine kontakter under strømsvigt, så batteriet, der blev holdt i opladningstilstand, skiftes til invertertilstand til den nødvendige generering af backup-vekselstrøm.

Deleliste til opladeren

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

Transformer = 0-12V, 3 ampere

Design # 4: 1kva UPS Design

Det sidste design, men langt den mest kraftfulde, diskuterer et UPS-kredsløb på 1000 watt med en +/- 220V-indgang ved hjælp af 40 nos 12V / 4 AH-batterier i serie. Højspændingsfunktionen gør systemet relativt mindre komplekst og transformerløst. Ideen blev anmodet af Vandmanden.

Tekniske specifikationer

Jeg er din fan og har bygget mange projekter til min personlige brug med succes og haft en masse glæde. Gud velsigne dig. Nu har jeg til hensigt at opbygge en 1000 watt UPS med et andet koncept (inverter med højspændingsindgang jævnstrøm).

Jeg vil bruge en batteribank på 18 til 20 forseglede batterier i serie hver 12 volt / 7 Ah for at give et lager på 220+ volt som input til en transformerløs inverter.

Kan du foreslå et enklest muligt kredsløb til dette koncept, som skal omfatte en batterioplader + beskyttelse og automatisk skift ved strømafbrydelse. Senere vil jeg også inkludere en solenergiindgang.

Designet

Det foreslåede UPS-kredsløb på 1000 watt kan bygges ved hjælp af følgende to kredsløb, hvor det første er invertersektionen med de krævede automatiske omskifterelæer. Det andet design giver den automatiske batteriopladningsfase.

Det første kredsløb, der viser inverter på 1000 watt, består af tre grundlæggende trin.

T1, T2 sammen med de tilknyttede komponenter danner indgangsdifferentialforstærkerstrinnet, som forstærker indgangs-PWM-signalerne fra en PWM-generator, der kunne være en sinusgenerator.

R5 bliver den aktuelle kilde til tilvejebringelse af optimal strøm til differentialtrinnet og til det efterfølgende førertrin.

Afsnittet efter differentialtrinnet er førertrin, som effektivt hæver den forstærkede PWM fra differentietrinet til tilstrækkelige niveauer til at udløse det efterfølgende power mosfet-trin.

Mosfeterne er justeret på en push-pull måde over de to 220V batteribanker og skifter derfor spændingerne over deres afløbs- / kildeterminaler for at producere det krævede AC 220V output uden at inkorporere en transformer.

Ovenstående output afbrydes til belastningen via et relæskiftetrin bestående af et 12V 10amp DPDT-relæ, hvis udløsende input er afledt fra elnettet via en 12V AC / DC-adapter. Denne udløsende spænding påføres spolerne på alle 12V-relæer, der bruges i kredsløbet til det tilsigtede lysnettet til omformerhandlinger.

Deleliste til ovenstående UPS-kredsløb på 1000 watt

Alle modstande CFR 2 watt, medmindre andet er angivet.

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 = 0,1 uF / 100V
C4, C5 = 100 pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

relæ = DPDT, 12V / 10amp kontakter, 400 ohm spole

Batterioplader til opladning af 220V DC batteribanker.

Selvom de involverede 12V-batterier ideelt set skal oplades individuelt via en 14V-forsyning, blev det endelig fundet at tage hensyn til enkelhed en universel enkelt 220V oplader at være mere ønskelig og nem at bygge.

Som vist i diagrammet nedenfor, da den krævede opladningsspænding er i nærheden af ​​260V, kunne 220V-udgangen ses direkte brugt til formålet.

Imidlertid kan anvendelse af lysnettet direkte være farligt for batterierne på grund af den enorme mængde strøm, det involverer. En simpel løsning ved hjælp af en 200 watts serie pære er inkluderet i designet.

Strømindgangen tilføres via en enkelt 1N4007-diode og gennem en 200 watts glødepære, der passerer gennem en kontaktrelækontakt.

Oprindeligt kan den halvbølgekorrigerede spænding ikke nå batterierne på grund af, at relæet er i slukket tilstand.

Når du trykker på PB1, får forsyningen et øjeblik adgang til batterierne.

Dette beder om et tilsvarende spændingsniveau, der skal genereres på tværs af 200 watt-pæren, og registreres af opto-LED'en.

Optoen reagerer øjeblikkeligt og udløser det ledsagede relæ, som øjeblikkeligt aktiverer og låser TIL og opretholder det, selv efter PB1 er frigivet.

200 watt-pæren kunne ses glødende lidt, hvis intensitet ville afhænge af batteribankens opladede tilstand.

Når batterierne begynder at oplades, begynder spændingen over 200 watt-pæren at falde, indtil relæet slukkes, så snart batteriets fulde opladningsniveau er nået. Dette kunne justeres ved at indstille 4k7-forudindstillingen.

Outputtet fra ovenstående oplader føres til batteribanken gennem et par SPDT-relæer som vist i det følgende diagram.

Relæerne sørger for, at batterierne sættes i opladningstilstand, så længe netindgangen er tilgængelig og vender tilbage til invertertilstand, når lysindgangen mislykkes.




Forrige: Hvordan man laver et simpelt 12 volt LED-lanterne-kredsløb Næste: Hvordan man opbygger et 400 watt inverter-kredsløb med høj effekt