Kuidas kujundada katkematu toiteallika (UPS) vooluahelat

Selles lühikeses õpetuses õpime, kuidas kujundada kohandatud UPS-ahel kodus tavaliste komponentide abil, näiteks mõned NAND IC-d ja mõned releed.

Mis on UPS

UPS, mis tähistab katkematut toiteallikat, on muundurid, mis on ette nähtud sujuva vahelduvvoolu toiteks ühendatud koormusele ilma vähimatki katkestusteta, hoolimata äkilistest elektrikatkestustest, kõikumistest või isegi pruunistumisest.

UPS muutub kasulikuks personaalarvutite ja muude selliste seadmete jaoks, mis hõlmavad andmete kriitilist käitlemist ja ei võimalda olulise andmetöötlustoimingu ajal voolukatkestust.

Nende seadmete jaoks muutub UPS väga mugavaks tänu oma hetkelisele toite varundamisele koormusele ja pakkudes kasutajale piisavalt aega arvuti ülioluliste andmete salvestamiseks, kuni tegelik toiteallikas on taastatud.

See tähendab, et UPS peab olema ülikiire, lülitades vooluvõrgust muundurile (varurežiim) ja vastupidi võimaliku toiteallika rikke korral.

Selles artiklis õpime, kuidas teha lihtsat UPSi, millel on kõik miinimumfunktsioonid, tagades, et see vastab ülaltoodud alustele ja tagab kasutajale kvaliteetse ja katkematu toite kogu töö vältel.

UPSi etapid

Põhiline UPS-ahel on järgmised põhietapid:

1) Inverteri vooluring

2) Aku

3) akulaadija ahel

4) Üleminekuahela etapp releede või muude seadmete, näiteks triakide või SSR-ide abil.

Nüüd õpime, kuidas ülaltoodud vooluahela etappe saab ehitada ja integreerida mõistlikult korraliku rakendamiseks UPS-süsteem .

Blokeeri skeem

Mainitud katkematu toiteallika funktsionaalseid etappe saab üksikasjalikult mõista järgmise plokkskeemi kaudu:

Siit näeme, et peamist UPS-i vahetamise funktsiooni täidavad paar DPDT releeetappi.

Mõlemad DPDT releed toidetakse 12 V vahelduvvoolu alalisvoolu toiteallikast või adapterist.

Vasakpoolne DPDT relee on näha akulaadijat juhtimas. Akulaadija saab toite, kui vahelduvvooluvõrk on saadaval ülemiste releekontaktide kaudu, ja varustab laadimissisendiga akut alumiste releekontaktide kaudu. Kui vahelduvvooluvõrk ebaõnnestub, lülituvad relee kontaktid N / C kontaktidele. Ülemised relee kontaktid lülitavad akulaadija toite välja, alumised kontaktid aga ühendavad aku inverteriga, et alustada inverterirežiimi tööd.

Parema külje relee kontakte kasutatakse üleminekuks võrgu vahelduvvooluvõrgust muunduri vahelduvvooluvõrku ja vastupidi.

Praktiline UPSi disain

Järgmisel arutelul püüame mõista ja kujundada praktilist UPS-i vooluringi.

1) Inverter.

Kuna UPS peab tegelema ülitähtsate ja tundlike elektroonikaseadmetega, peab kaasatud muunduri etapp olema oma lainekujuga mõistlikult edasi arenenud, teisisõnu ei pruugi tavalist ruutlaine inverterit UPS-i jaoks soovitada ja seetõttu veendume meie kujunduses, et selle seisundi eest hoolitsetakse tabavalt.

Kuigi olen postitanud palju inverterahelaid sellel veebisaidil, sealhulgas keerukad PWM siinuslaine tüübid , siin valime artikli huvitamiseks täiesti uue kujunduse ja lisame loendisse uue muunduri vooluahela

UPSi disain kasutab ainult ühte IC 4093 ja on siiski võimeline käivitama hea PWM-iga modifitseeritud siinuslaine funktsioonid väljundis.

Osade nimekiri

• N1 --- N3 NAND väravad IC 4093-st
• Mosfets = IRF540
• Trafo = 9-0-9V / 10 amprit / 220V või 120V
• R3 / R4 = 220k pott
• C1 / C2 = 0,1 uF / 50 V
• Kõik takistid on 1K 1/4 vatti

Inverterahelate töö

The IC 4093 koosneb neljast Schmidti tüüpi NAND-väravast , on need väravad nõuetekohaste spetsifikatsioonide jaoks sobivalt konfigureeritud ja paigutatud ülaltoodud inverterahelasse.

Üks väravatest N1 on tagatud ostsillaatorina, et toota 200 Hz, teine ​​värav N2 on aga teise ostsillaatorina ühendatud 50 Hz impulsside genereerimiseks.

N1 väljundit kasutatakse lisatud mosfettide juhtimiseks kiirusega 200Hz, samal ajal kui värav N2 koos täiendavate väravate N3 / N4 vahel lülitab mosfette vaheldumisi kiirusega 50Hz.

Selle eesmärk on tagada, et mosfetidel ei lubataks kunagi N1 väljundist samaaegselt juhtida.

N3, N4 väljundid purustavad 200 Hz N1-st alternatiivseteks impulssplokkideks, mida trafo töötleb PWM AC saamiseks ettenähtud 220 V juures.

See lõpetab muunduri etapi meie UPSi valmistamise õpetuse jaoks.

Järgmine etapp selgitab ümberlülitusrelee ahel ja kuidas ülaltoodud inverter tuleb ühendada ümberlülitusreleedega, et hõlbustada inverteri automaatset varundamist ja aku laadimist võrgu rikke ajal ja vastupidi.

Relee vahetamise etapp ja akulaadija ahel

Alloleval pildil on näidatud, kuidas inverterahela trafo sektsiooni saab konfigureerida mõne releega, et rakendada UPSi kavandatava automaatse ümberlülitamise võimalust.

Joonisel on näidatud ka a lihtne automaatne akulaadija vooluring kasutades IC 741 skeemi vasakul küljel.

Kõigepealt õpime, kuidas üleminekureleed on juhtmetega ühendatud, ja seejärel saame jätkata akulaadija selgitust.

Selles etapis on kokku 3 releekomplekti:

1) 2 nos SPDT releed RL1 ja RL2 kujul

2) Üks DPDT relee RL3a ja RL3b.

RL1 on kinnitatud akulaadija vooluahelaga ja see kontrollib aku kõrgeima / madalaima taseme laetuse taset ja määrab, millal on aku vajadus inverteri jaoks kasutamiseks valmis ja millal see tuleb eemaldada.

SPDT RL2 ja DPDT (RL3a ja RL3b) kasutatakse kohesteks üleminekutoiminguteks voolukatkestuse ja taastamise ajal. RL2 kontakte kasutatakse trafo keskkraani ühendamiseks või lahtiühendamiseks akuga sõltuvalt võrgu olemasolust või puudumisest.

RL3a ja RLb, mis on DPDT relee kaks kontaktikomplekti, vastutavad koormuse ümberlülitamise eest inverteri põhivõrgus või võrguvõrgus elektrikatkestuste või taastamisperioodide ajal.

RL2 ja DPDT RL3a / RL3b mähised on ühendatud 14 V-ga toiteallikas sellised, et need releed sõltuvalt sisendvõrgu olekust kiiresti aktiveeruvad ja deaktiveeruvad ning teevad vajalikud ümberlülitamistoimingud. Seda 14 V toiteallikat kasutatakse ka inverteri aku laadimise allikana, kui vooluvõrk on saadaval.

RL1 spiraali võib näha ühendatuna opamp-ahelaga, mis kontrollib aku aku laadimist ja tagab, et 14 V allikast toiteallika aku katkestatakse niipea, kui see jõuab sama väärtuseni.

Samuti tagab see, et ajal, kui aku on inverterirežiimis ja koormus seda tarbib, ei lähe selle madalam tühjenemistase kunagi alla 11 V ja see lõikab aku inverterist välja, kui see jõuab selle taseme ümber. Mõlemad toimingud sooritab relee RL1 vastuseks opamp-käskudele.

Ülaltoodud UPS-i akulaadija vooluringi seadistamise protseduuri saab lugeda sellest artiklist, milles käsitletakse kuidas teha madala väljalülitatud akulaadija IC 741 abil

Nüüd peab see lihtsalt integreerima kõik ülaltoodud etapid, et käivitada korraliku välimusega väike UPS, mida saaks kasutada teie arvuti või muu sarnase vidina katkematu toite pakkumiseks.

See on kõik, see lõpetab meie juhendaja isikliku UPS-ahela kujundamiseks, mida saab hõlpsasti teha iga uus harrastaja, järgides ülaltoodud üksikasjalikku juhendit.