Kako dizajnirati krug neprekidnog napajanja (UPS)

U ovom kratkom vodiču naučimo kako dizajnirajte prilagođeni UPS krug kod kuće koristeći obične komponente kao što su nekoliko NAND IC-a i neki releji.

Što je UPS

UPS koji predstavljaju nesmetano napajanje pretvarači su dizajnirani za pružanje bešavne izmjenične struje povezanom opterećenju bez i najmanjeg prekida, bez obzira na nagle prekide napajanja ili kolebanje ili čak ispadanje.

UPS postaje koristan za računala i ostalu takvu opremu koja uključuje kritično rukovanje podacima i ne može si priuštiti prekid napajanja tijekom vitalne operacije obrade podataka.

Za ovu opremu UPS postaje vrlo koristan zbog trenutnog povećanja napajanja na teret i pružanja korisniku dovoljno vremena za spremanje ključnih podataka računala, sve dok se stvarna mrežna napajanje ne obnovi.

To znači da UPS mora biti izuzetno brz pri prebacivanju s glavne mreže na pretvarač (način rada sigurnosne kopije) i obrnuto tijekom mogućeg kvara na mreži.

U ovom članku saznajemo kako napraviti jednostavan UPS sa svim minimalnim značajkama, osiguravajući njegovu usklađenost s gore navedenim osnovama i pružajući korisniku neprekidnu energiju dobre kvalitete tijekom rada.

UPS faze

Osnovni UPS krug imat će sljedeće temeljne faze:

1) krug pretvarača

2) Baterija

3) Krug punjača akumulatora

4) Stupanj preklopnog kruga koji koristi releje ili druge uređaje poput triaka ili SSR-a.

Sada naučimo kako se gornje faze sklopa mogu graditi i integrirati zajedno za primjenu razumno pristojnog UPS sustav .

Blok dijagram

Spomenuti funkcionalni stupnjevi jedinice neprekidnog napajanja mogli bi se detaljno razumjeti kroz sljedeći blok dijagram:

Ovdje možemo vidjeti da glavnu funkciju prebacivanja UPS-a provodi nekoliko DPDT stupnjeva releja.

Oba se DPDT releja napajaju od 12 V izmjeničnog do istosmjernog napajanja ili adaptera.

Vidi se lijevi DPDT relej koji kontrolira punjač akumulatora. Punjač se napaja kad je izmjenična mreža dostupna preko gornjih kontakata releja i napaja bateriju putem donjih kontakata releja. Kad mrežni napon zakaže, relejni kontakti prelaze u N / C kontakte. Gornji kontakti releja ISKLJUČUJU napajanje punjača, dok donji kontakti sada povezuju bateriju s pretvaračem kako bi pokrenuli način rada pretvarača.

Desni bočni kontakti releja koriste se za prebacivanje s mrežne mreže na izmjeničnu mrežu na izmjeničnu mrežu izmjenične struje i obrnuto.

Praktični UPS dizajn

U sljedećoj raspravi pokušat ćemo razumjeti i dizajnirati praktični UPS krug.

1) Pretvarač.

Budući da se UPS mora nositi s ključnim i osjetljivim elektroničkim uređajima, uključeni stupanj pretvarača mora biti razumno napredan sa svojim valnim oblikom, drugim riječima, uobičajeni pretvarač kvadratnog vala možda se neće preporučiti za UPS, pa stoga za naš dizajn vodimo računa da za ovo se stanje prikladno zbrinjava.

Iako sam objavio mnogi sklopovi pretvarača na ovoj web stranici, uključujući sofisticiranu Tipovi sinusnih valova PWM , ovdje odabiremo potpuno novi dizajn samo kako bismo članak učinili zanimljivijim i na popis dodajemo novi sklop pretvarača

Dizajn UPS-a koristi samo jedan IC 4093 i još uvijek je u stanju izvesti dobar PWM modificirani sinusni val funkcije na izlazu.

Popis dijelova

• N1 --- N3 NAND vrata s IC 4093
• Mosfets = IRF540
• Transformator = 9-0-9V / 10 ampera / 220V ili 120V
• R3 / R4 = 220k lonac
• C1 / C2 = 0,1uF / 50V
• Svi otpornici su 1K 1/4 vata

Rad kruga pretvarača

The IC 4093 sastoji se od 4 NAND vrata Schmidt tipa , ta su vrata pravilno konfigurirana i raspoređena u gore prikazanom krugu pretvarača, za provedbu potrebnih specifikacija.

Jedan od ulaza N1 postavljen je kao oscilator za proizvodnju 200 Hz, dok je drugi ulaz N2 ožičen kao drugi oscilator za generiranje impulsa od 50 Hz.

Izlaz iz N1 koristi se za pogon priključenih mosfetova brzinom od 200Hz, dok ulaz N2, zajedno s dodatnim vratima N3 / N4, naizmjenično prebacuje mosfetove brzinom od 50Hz.

Time se osigurava da MOSFET-i nikada ne smiju istodobno provoditi izlaz N1.

Izlazi iz N3, N4 prekidaju 200Hz od N1 u zamjenske blokove impulsa koje transformator obrađuje kako bi proizveo PWM izmjenični na predviđenih 220V.

Time je završena faza pretvarača za naš vodič za izradu UPS-a.

Sljedeća faza objašnjava preklopni relejni krug , i kako gornji pretvarač treba povezati s preklopnim relejima za olakšavanje automatskog pretvarača i rad baterija tijekom punjenja mreže, i obrnuto.

Preklopni stupanj releja i krug punjača baterije

Na donjoj slici je prikazano kako se odjeljak transformatora kruga pretvarača može konfigurirati s nekoliko releja za provedbu automatskog prebacivanja za predloženi dizajn UPS-a.

Na slici je također prikazan a jednostavan krug automatskog punjača baterija pomoću IC 741 s lijeve strane dijagrama.

Prvo naučimo kako su povezani releji za izmjenu, a zatim možemo nastaviti s objašnjenjem punjača akumulatora.

Sveukupno postoje 3 kompleta releja koji se koriste u ovoj fazi:

1) 2 broja SPDT releja u obliku RL1 i RL2

2) Jedan DPDT relej kao RL3a i RL3b.

RL1 je priključen na krug punjača akumulatora i kontrolira graničnu razinu napunjenosti akumulatora za visoku / nisku razinu i određuje kada je baterija spremna za upotrebu za pretvarač i kada je treba ukloniti.

SPDT RL2 i DPDT (RL3a i RL3b) koriste se za trenutne akcije prebacivanja tijekom nestanka struje i obnove. RL2 kontakti koriste se za spajanje ili odvajanje središnje slavine transformatora s baterijom, ovisno o dostupnosti ili odsutnosti mreže.

RL3a i RLb, koja su dva seta kontakata DPDT releja, postaju odgovorni za prebacivanje opterećenja na mrežu pretvarača ili mrežu tijekom prekida napajanja ili razdoblja obnavljanja.

Zavojnice RL2 i DPDT RL3a / RL3b spojene su sa 14V napajanje tako da se ovi releji brzo aktiviraju i deaktiviraju ovisno o statusu ulazne mreže i izvršavaju potrebne radnje prebacivanja. Ovo napajanje od 14 V također se koristi kao izvor za punjenje baterije pretvarača dok je mrežno napajanje dostupno.

Zavojnica RL1 može se vidjeti povezana s krugom opampa koji kontrolira punjenje baterije i osigurava prekid napajanja baterije iz izvora od 14 V čim dosegne istu vrijednost.

Također osigurava da dok je baterija u načinu pretvarača i troši je opterećenje, niža razina pražnjenja nikada ne pada ispod 11V i odsiječe bateriju iz pretvarača kad dosegne približno ovu razinu. Obje ove operacije izvršava relej RL1 kao odgovor na naredbe opampa.

Postupak postavljanja gornjeg kruga punjača za UPS baterije možete naučiti iz ovog članka koji govori kako izraditi punjač akumulatora s niskim i visokim odsjekom pomoću IC 741

Sada jednostavno treba integrirati sve gore navedene faze za izvršavanje malog UPS-a pristojnog izgleda, koji bi se mogao koristiti za pružanje neprekidnog napajanja računalu ili bilo kojem drugom sličnom uređaju.

To je to, ovim je završen naš vodič za dizajniranje osobnog UPS sklopa, što svaki novi hobist može lako obaviti slijedeći gornji detaljni vodič.