4 circuits d'alimentació ininterrompuda senzilla (SAI) explorats

Proveu El Nostre Instrument Per Eliminar Problemes





Sota aquesta publicació, investigem 4 dissenys senzills de subministrament d’alimentació ininterrompuda (220 UPS) de xarxa de 220V mitjançant bateria de 12V, que qualsevol entusiasta nou pot entendre i construir. Aquests circuits es poden utilitzar per fer funcionar un aparell o una càrrega adequadament seleccionats, explorem els circuits.

Disseny núm. 1: SAI senzill amb un únic CI

Una idea senzilla que es presenta aquí es pot construir a casa utilitzant components més comuns per produir sortides raonables. Es pot utilitzar per alimentar no només els aparells elèctrics habituals, sinó també aparells sofisticats com els ordinadors. El seu circuit inversor utilitza un disseny d'ona sinusoïdal modificat.



És possible que no sigui necessària una font d’alimentació ininterrompuda amb funcions elaborades per al funcionament ni tan sols dels sofisticats aparells. Un disseny compromès d’un sistema UPS presentat aquí pot ser suficient per satisfer les necessitats. També inclou un carregador de bateria intel·ligent universal incorporat.

Diferència entre SAI i un inversor

Quina diferència hi ha entre font d'alimentació ininterrompuda (SAI) i un inversor? Bé, a grans trets, tots dos estan destinats a realitzar la funció fonamental de convertir el voltatge de la bateria a CA que es pot utilitzar per fer funcionar els diversos aparells elèctrics en absència de la nostra alimentació de CA domèstica.



Tanmateix, en la majoria dels casos és possible que no estigui equipat amb un inversor moltes funcions de canvi automàtic i mesures de seguretat normalment associades a un SAI.

A més, la majoria dels inversors no porten un carregador de bateria integrat, mentre que tots els SAI tenen un carregador de bateries automàtic incorporat per facilitar la càrrega instantània de la bateria en qüestió quan hi ha corrent altern potència de la bateria en mode inversor el moment en què la potència d’entrada falla.

També els SAI estan dissenyats per produir un corrent altern amb una forma d'ona sinusoïdal o, com a mínim, una ona quadrada modificada que s'assembla a la seva contrapart sinusoïdal. Aquesta potser es converteix en la característica més important dels SAI.

Amb tantes funcions a la mà, no hi ha dubte que aquests dispositius increïbles haurien de ser cars i, per tant, molts de nosaltres de la categoria mitjana no som capaços de posar-hi les mans.

He intentat fer un Disseny de SAI tot i que no és comparable amb els professionals, però un cop construït, definitivament serà capaç de substituir les falles de la xarxa de manera fiable i també, ja que la sortida és una ona quadrada modificada, és adequat per operar tots els sofisticats aparells electrònics, fins i tot els ordinadors.


Tots els dissenys aquí són de tipus fora de línia. També és possible que vulgueu provar-ho circuit de SAI en línia senzill


Comprensió del disseny del circuit

La figura al costat mostra un simple disseny d’inversors quadrats modificats, que és fàcil d’entendre, però que incorpora funcions crucials.

L'IC SN74LVC1G132 té un porta NAND única (Schmitt Trigger) encapsulat en un petit paquet. Bàsicament forma el cor de l’etapa de l’oscil·lador i requereix només un condensador i una resistència per a les oscil·lacions necessàries. El valor d’aquests dos components passius determina la freqüència de l’oscil·lador. Aquí es dimensiona al voltant dels 250 Hz.

La freqüència anterior s’aplica a la següent etapa que consisteix en un únic IC 4017 de comptador / divisor de dècades de Johnson. El CI està configurat de manera que les seves sortides produeixen i repeteixen un conjunt de cinc sortides lògiques seqüencials. Com que l'entrada és una ona quadrada, les sortides també es generen com a ones quadrades.

Llista de peces per a l’inversor UPS

R1 = 20.000
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 ohms
C1 = 0,095 Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 o una única porta d'IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMADOR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Secció de carregador de bateria

Els cables bàsics de dos conjunts de transistors d'alta potència i alta potència combinats de Darlington estan configurats al CI de manera que rebi i condueixi a les sortides alternatives.

Els transistors condueixen (en tàndem) en resposta a aquestes commutacions i s’obté un potencial alternant d’alt corrent corresponent a través de les dues meitats dels bobinats del transformador connectats.

Atès que les tensions de base als transistors de l'IC s'ometen alternativament, l'impuls quadrat resultant de la transformador només porta la meitat del valor mitjà en comparació amb els altres inversors normals. Aquest valor mitjà RMS dimensionat de les ones quadrades generades s’assembla molt al valor mitjà de la xarxa de corrent altern que està disponible normalment a les nostres prises d’alimentació i, per tant, es fa adequat i favorable als aparells electrònics més sofisticats.

El disseny actual de la font d’alimentació ininterrompuda és totalment automàtic i ho farà torneu al mode inversor el moment en què la potència d’entrada falla. Això es fa mitjançant un parell de relés RL1 i RL2 RL2 té un conjunt de contactes doble per invertir les dues línies de sortida.

Com s'ha explicat anteriorment, un SAI també hauria d'incorporar un carregador de bateria intel·ligent universal integrat que també hauria de ser controlat per tensió i corrent.

La següent figura, que és una part integral del sistema, mostra una mica intel·ligent carregador de bateries automàtic circuit. El circuit no només està controlat per tensió, sinó que també inclou una configuració de protecció contra sobrecorrent.

Els transistors T1 i T2 formen bàsicament un sensor de tensió precís i mai permeten que el límit superior de tensió de càrrega superi el límit establert. Aquest límit es fixa establint la configuració P1 adequada.

Els transistors T3 i T4 junts mantenen un 'ull' sobre la pujada de corrent que entra la bateria i mai no permet assolir nivells que es poden considerar perillosos per a la vida de la bateria. En cas que el corrent comenci a derivar més enllà del nivell establert, la tensió a través de R6 creua més de 0,6 volts, suficient per provocar T3, que al seu torn sufoca la tensió base de T4, restringint així qualsevol nova pujada del corrent extret. El valor de R6 es pot trobar mitjançant la fórmula:

R = 0,6 / I, on I és la taxa de corrent de càrrega.

El transistor T5 realitza la funció de monitor de tensió i commuta (desactiva) els relés en acció, en el moment que falla la xarxa elèctrica.

Llista de peces per al carregador

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET, LINEAL
R6 = VEURE 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, ACTUAL 1/10 DE LA BATERIA AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Disseny núm. 2: SAI d’un sol transformador per a la càrrega d’inversors i bateries

El següent article detalla un senzill circuit SAI basat en transistors amb un circuit de carregador de bateria integrat, que es pot utilitzar per obtenir un sortida de xarxa ininterrompuda barat, a casa i oficina, botigues, etc. El circuit es pot actualitzar a qualsevol nivell de potència superior desitjat. La idea va ser desenvolupada pel Sr. Syed Xaidi.

El principal avantatge d’aquest circuit és que utilitza un transformador únic per carregar la bateria i per accionar l’inversor . És a dir, no cal que incorporeu un transformador separat per carregar la bateria en aquest circuit

Syed va proporcionar les dades següents per correu electrònic:

Vaig veure que la gent s’educa amb la vostra publicació. Per tant, crec que hauríeu d’explicar a la gent aquest esquema.

Aquest circuit té un mutivibrador assequible basat en transistors, com heu fet. Els condensadors c1 i c2 són el 0,47 per obtenir una freqüència de sortida d’uns 51,xx Hz segons mesura, però no és constant en tots els casos.

El MOSFET té un díode d’alta potència inversa que s’utilitza per carregar la bateria, no cal afegir un díode especial al circuit. He mostrat el principi de commutació amb relés a l'esquema. S'ha d'utilitzar RL3 amb un circuit de tall.

Aquest circuit és molt senzill i ja ho he provat. Vaig a provar un altre disseny meu que compartirà amb vosaltres tan bon punt es faci la prova. Controla la tensió de sortida i l'estabilitza mitjançant PWM. També en aquest disseny estic fent servir bobinatge de transformador de 140 v per carregar i BTA16 per controlar els amperes de càrrega. Esperem el bé.

Ho estàs fent millor. Mai deixi, tingui un dia meravellós.

Disseny # 3: Circuit SAI basat en IC 555

El tercer disseny que s’explica a continuació és un circuit de SAI senzill que utilitza PWM i, per tant, resulta perfectament segur per al funcionament d’equips electrònics sofisticats com ordinadors, sistemes de música, etc. La totalitat de la unitat us costarà uns 3 dòlars. El carregador integrat també s’inclou al disseny per mantenir la bateria sempre en condicions de recàrrega i en mode d’espera. Estudiem tot el concepte i el circuit.

El concepte de circuit és bastant bàsic, es tracta de fer que els dispositius de sortida canviïn segons els impulsos PWM ben optimitzats aplicats, que al seu torn commuta el transformador per generar una tensió de xarxa de CA induïda equivalent que tingui paràmetres idèntics a una forma d’ona estàndard AC Sine.

Funcionament del circuit:

El diagrama del circuit es pot entendre amb l'ajut dels punts següents:

El circuit PWM utilitza el popular IC 555 per a la generació necessària de polsos PWM.

Els valors predefinits P1 i P2 es poden configurar amb precisió segons es necessiti per alimentar els dispositius de sortida.

Els dispositius de sortida respondran exactament als polsos PWM aplicats del circuit 555, per tant, una optimització acurada dels preajustats hauria de donar lloc a una proporció PWM gairebé ideal que es pot considerar bastant equivalent a una forma d’ona de corrent altern.

Tanmateix, atès que els polsos de pWM comentats anteriorment s'apliquen a les bases dels dos transistors posicionats per canviar dos chennels separats significaria un desastre total, ja que mai no voldrem canviar els dos bobinats del transformador junts.

Utilització de portes NOT per induir el canvi de 50Hz

Per tant, s’ha introduït una altra etapa que consta d’unes NO portes de l’IC 4049, que garanteix que els dispositius es conductin o es commutin alternativament i mai tots alhora.

L'oscil·lador fabricat a partir de N1 i N2 executa impulsos d'ona quadrada perfectes, que són més emmagatzemat per N3 --- N6 . Els díodes D3 i D4 també tenen un paper important fent que els dispositius responguin només als impulsos negatius de les portes NO.

Aquests polsos apaguen els dispositius alternativament, permetent que només es pugui dirigir un canal en un instant concret.

El preajust associat a N1 i N2 s’utilitza per configurar la freqüència de sortida de CA del SAI. Per a 220 volts, s’ha de configurar a 50 Hz i per a 120 volts, s’ha de configurar a 60 Hz.

Llista de peces per al SAI

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = segons la fórmula,
P3 = 100K predefinits
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = díode zener de 3v
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1 ... N6 = IC 4049, consulteu el full de dades per obtenir els números de fixació.
Transformador = 12-0-12V, 15 amperes

El circuit del carregador de bateria:

Si es tracta d’un SAI, la incorporació d’un circuit de carregador de bateries esdevé imprescindible.

Tenint en compte el baix cost i la simplicitat del disseny, s’ha incorporat un disseny de carregador de bateria molt senzill però raonablement precís en aquest circuit d’alimentació ininterrompuda.

Si observem la figura, podem constatar amb facilitat la facilitat de la configuració.

Podeu obtenir tota l’explicació en això circuit de carregador de bateria article Els dos relés RL1 i RL2 estan posicionats per fer el circuit completament automàtic. Quan hi ha alimentació de xarxa, els relés s’energitzen i commuten la xarxa de CA directament a la càrrega a través dels contactes N / O. Mentrestant, la bateria també es carrega pel circuit del carregador. En el moment en què falla l’alimentació de CA, els relés reverteixen i desconnecten la línia de xarxa i la substitueixen pel transformador de l’inversor, de manera que ara l’inverter s’encarrega de subministrar la tensió de xarxa a la càrrega. , en mil·lisegons.

S’introdueix un altre relé RL4 per capgirar els contactes durant la fallada d’alimentació, de manera que la bateria que es mantenia en el mode de càrrega es canvia al mode inversor per a la generació necessària de còpia de seguretat de corrent altern.

Llista de peces per al carregador

R1 = 1 K,
P1 = 10.000
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Tots els relés = 12 volts, 400 Ohm, SPDT

Transformador = 0-12V, 3 amperes

Disseny # 4: Disseny de SAI de 1 kva

L'últim disseny, però amb diferència el més potent, tracta d'un circuit SAI de 1000 watts alimentat amb una entrada de +/- 220V, que utilitza bateries de 40 nus de 12V / 4 AH en sèrie. El funcionament en alta tensió fa que el sistema sigui relativament menys complex i sense transformadors. La idea va ser sol·licitada per Aquarius.

Especificacions tècniques

Sóc el vostre fan i he construït molts projectes per al meu ús personal amb èxit i he tingut molt de plaer. Que deu et beneeixi. Ara tinc la intenció de construir un SAI de 1000 watts amb un concepte diferent (inversor amb entrada d’alta tensió dc).

Utilitzaré un banc de bateries de 18 a 20 bateries segellades en sèrie cada 12 volts / 7 Ah per donar un emmagatzematge de més de 220 volts com a entrada d’un inversor sense transformador.

Podeu suggerir un circuit més senzill per a aquest concepte que inclogui un carregador de bateria + protecció i commutació automàtica per fallada de xarxa. Més endavant també inclouré una entrada d'energia solar.

El disseny

El circuit SAI de 1000 watts proposat es pot construir utilitzant els dos circuits següents, on el primer és la secció d’inversors amb els relés de canvi automàtics necessaris. El segon disseny proporciona l’etapa del carregador de bateria automàtic.

El primer circuit que representa l’inversor de 1000 watts consta de tres etapes bàsiques.

T1, T2 juntament amb els components associats formen l’etapa de l’amplificador diferencial d’entrada que amplifica els senyals PWM d’entrada d’un generador PWM que podria ser un generador de sinus.

R5 es converteix en la font actual per proporcionar un corrent òptim a l’etapa diferencial i a l’etapa de control posterior.

La secció posterior a l’etapa diferencial és l’etapa controladora que efectivament fa pujar el PWM amplificat des de l’etapa diferencial fins a nivells suficients per activar l’etapa posterior de mosfet de potència.

Els mosfets estan alineats de manera empenta a través dels dos bancs de bateries de 220V i, per tant, canvien els voltatges a través dels seus terminals de drenatge / font per produir la sortida de CA de 220V necessària sense incorporar un transformador.

La sortida anterior es finalitza a la càrrega mitjançant una etapa de canvi de relé que consisteix en un relé DPDT de 12V 10amp l’entrada de desencadenament es deriva de la xarxa elèctrica mitjançant un adaptador de 12V ac / DC. Aquest voltatge de desencadenament s’aplica a les bobines de tots els relés de 12V que s’utilitzen al circuit per a les accions de commutació de la xarxa elèctrica previstes a l’inversor.

Llista de peces per al circuit SAI de 1000 watts anterior

Totes les resistències CFR de 2 watts classificades tret que s’indiqui.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10 k
R13, R14 = 0,22 ohms 2 watts
R12, R15 = 1K, 5 watts
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

relé = DPDT, contactes 12V / 10amp, bobina de 400 ohm

Circuit de carregador de bateria per carregar els bancs de bateries de 220V CC.

Tot i que l’ideal seria que les bateries de 12V implicades s’hagin de carregar individualment mitjançant un subministrament de 14V, tenint en compte la simplicitat, un carregador universal de 220V finalment es va trobar més desitjable i fàcil de construir.

Com es mostra al diagrama següent, atès que la tensió de càrrega necessària es troba a prop de 260 V, la sortida de xarxa de 220 V es podria veure utilitzada directament a aquest efecte.

Tot i que aplicar directament la xarxa elèctrica pot ser perillós per a les bateries a causa de la gran quantitat de corrent que comporta, al disseny s’inclou una solució senzilla amb una bombeta de la sèrie de 200 watts.

L'entrada de xarxa s'aplica a través d'un únic díode 1N4007 i a través d'una bombeta incandescent de 200 watts que passa a través d'un contacte de relé de commutació.

Inicialment, la tensió rectificada de mitja ona no pot arribar a les bateries perquè el relé està en mode APAGAT.

En prémer el PB1, es permet que el subministrament arribi momentàniament a les bateries.

Això demana que es generi un nivell de voltatge corresponent a través de la bombeta de 200 watts i es percep amb el LED opto.

L'opto respon instantàniament i activa el relé acompanyat que s'activa i es bloqueja instantàniament i el manté fins i tot després de l'alliberament de PB1.

Es va poder veure la bombeta de 200 watts que brillava lleugerament, la intensitat de la qual dependria de l’estat de càrrega del banc de bateries.

Quan les bateries comencen a carregar-se, el voltatge de la bombeta de 200 watts comença a caure fins que el relé s’APAGA tan bon punt s’arriba al nivell de càrrega total de la bateria. Això es podria ajustar configurant el valor predefinit 4k7.

La sortida del carregador anterior s’alimenta al banc de bateries mitjançant un parell de relés SPDT tal com es mostra al següent diagrama.

Els relés s’asseguren que les bateries es posin al mode de càrrega sempre que l’entrada de xarxa estigui disponible i es torni al mode inversor quan falli l’entrada de xarxa.




Anterior: Com fer un circuit senzill de llanterna LED de 12 volts Següent: Com construir un circuit inversor d’alta potència de 400 watts