Circuit de SAI en línia senzill

En aquesta publicació coneixem la fabricació d’una senzilla font d’alimentació ininterrompuda (SAI) en línia que garanteixi una transferència perfecta del subministrament de corrent altern al subministrament de la xarxa inverter per a la càrrega, a causa de l’absència de molestos interruptors o relés de transferència.

Què és un SAI en línia

Com el seu nom indica, un sistema de SAI en línia es manté en línia de manera continuada i no es queda fora de línia ni durant una fracció de segon, ja que el subministrament de la bateria a l’inversor de SAI es manté connectat contínuament, independentment de la situació de corrent altern.

Durant el període que hi ha disponible l’entrada de corrent altern, primer es converteix a CC i es redueix al nivell de la bateria.

Aquest CC carrega la bateria i també té prioritat sobre la bateria per alimentar simultàniament l’inversor a causa de la seva potència nominal superior a la de la bateria. L’inversor torna a convertir aquest CC a la xarxa de CA per alimentar la càrrega connectada.

En cas que falla la xarxa de CA, es tallarà el subministrament de CA a CC reduït i la bateria que es connecta contínuament a la línia, ara comença a alimentar l’inversor sense interrupcions, sense cap interrupció de l’alimentació de la càrrega.

SAI en línia vs SAI fora de línia

La principal diferència entre un SAI en línia i un SAI fora de línia és que, a diferència del SAI fora de línia, el SAI en línia no depèn del mecànic relés de canvi o bé commutadors de transferència per al trànsit de la xarxa de CA a la xarxa de corrent altern de l’inversor durant una fallada de la xarxa de CA (com es mostra a continuació).

Per altra banda, Sistemes SAI fora de línia tal com es mostra al diagrama de blocs següent, confieu en relés mecànics per transferir el SAI al mode inversor, durant l'absència de subministrament de corrent altern.

En aquests sistemes, quan hi ha disponible corrent altern, el subministrament es subministra directament a la càrrega mitjançant un conjunt de contactes de relés, i la bateria es manté en mode de càrrega mitjançant un altre conjunt de contactes de relé.

Tan aviat com falli la xarxa de CA, els contactes de relé corresponents es desactivaran i canvien la bateria de la xarxa mode de càrrega a mode inversor , i la càrrega de la xarxa de CA a l’inversor de CA.

Això implica que el procés de transferència tendeix a implicar un lleuger retard, encara que sigui en mil·lisegons mentre es passa de la xarxa elèctrica a la inversora.

Tot i que aquest retard pot ser fonamental per a equips electrònics sensibles com ordinadors o sistemes basats en microcontroladors.

Per tant la línia Sistema SAI Sembla ser més eficient que un SAI fora de línia en termes de velocitat i suavitat durant el procés de canvi de la xarxa elèctrica alternativa a l’inversor alternatiu per a tot tipus d’aparells.

Dissenyant un circuit UPS simple / inversor en línia

Com es va comentar a les seccions anteriors, fer un SAI en línia senzill en realitat sembla bastant fàcil.

Ignorarem el filtre EMI per simplicitat i també perquè l’inversor del nostre disseny serà de baixa freqüència (50 Hz) transformador de nucli de ferro basat en inversor, i el SMPS ja inclouria incorporat Filtres EMI per a les rectificacions necessàries.

Necessitarem els materials següents per al disseny bàsic de SAI en línia:

• Un mòdul SMPS d'alimentació de CA a CC de 14 V de 5 Amp.
• Un sistema de tall de sobrecàrrega de la bateria amb corrent constant circuit de carregador.
• Una etapa de circuit de tall de bateria sobre descàrrega.
• Una bateria de 12 V / 7Ah
• Cap circuit inversor simple des d’aquest lloc web.

Diagrames i etapes de circuits

Les diferents etapes del circuit del circuit UPS proposat en línia es poden aprendre a partir dels detalls següents:

1) Circuits de tall de la bateria : El circuit següent mostra el circuit de tall de sobrecàrrega de la bateria molt important, construït al voltant d'un parell de op amp etapes .

L'escenari d'amplificador operatiu del costat esquerre està configurat per controlar la sobrecàrrega de la bateria. El pin número 3 de l'amplificador operatiu està connectat amb la bateria positiva per detectar el seu nivell de voltatge. Quan aquest voltatge de la bateria al pin # 3 supera el valor zener corresponent del pin # 2, el pin de sortida de l'amplificador operatiu # 6 es torna alt.

Això activa el relé mitjançant el Transistor de controlador BC547 fent que els contactes del relé passin de N / C a N / O, cosa que talla el subministrament de càrrega a la bateria, evitant la sobrecàrrega de la bateria.

Els comentaris resistència d’histèresi a través del pin # 6 i el pin # 3 de l'amplificador operatiu esquerre fa que el relé es bloquegi durant cert període de temps, fins que la tensió de la bateria caigui a un nivell inferior al llindar de retenció de la histèresi, cosa que fa que el pin # 3 baixi, i el corresponent pin 6 també baixa, apagant el relé. Els contactes del relé tornen a canviar a N / C, restablint el subministrament de càrrega a la bateria.

Circuit de tall de sobrecàrrega

L 'amplificador operatiu del costat dret controla el límit de sobrecàrrega de la bateria o el bateria baixa situació. Mentre el voltatge del pin # 3 d’aquest amplificador operatiu es mantingui per sobre del nivell de referència del pin # 2 (tal com estableix el pin predefinit # 3), la sortida de l’amperador operatiu continua sent alta.

Aquesta elevada sortida al pin # 6 permet que el MOSFET connectat romangui en mode de conducció, cosa que permet que l’inversor s’encengui a través de la línia negativa.

En un moment en què la bateria està sobrecarregada per la càrrega de l’inversor, el nivell del pin de l’amplificador operatiu # 3 cau per sota del voltatge de referència del pin # 2, fent que el pin # 6 del CI baixi, cosa que talla el MOSFET i l’inversor. .

Etapa de control actual

El BJT associat al MOSFET forma un circuit de control de corrent per al SAI en línia, que permet carregar la bateria mitjançant un nivell de corrent constant.

Cal calcular R2 per establir el nivell màxim de control de corrent per a la bateria i l’inversor. Es pot implementar mitjançant la fórmula següent:

R2 = 0,7 / Corrent màxim

2) Circuit inversor : El circuit inversor del sistema SAI en línia, que ha d’estar connectat amb l’anterior circuit de controlador de bateria es mostra a continuació.

Hem seleccionat un Circuit basat en IC 555 per simplicitat i també per garantir un rang de potència adequat.

Aquest inversor es mantindrà en línia sempre que el circuit del carregador i la bateria continuïn funcionant i el xarxa elèctrica de corrent altern s'alimenta adequadament al sistema mitjançant un fitxer Circuit SMPS de CA a CC nominal de 14 V, 5 amp , o segons la potència específica del sistema, que es pot personalitzar completament.

La retroalimentació BJT a través de les portes dels MOSFET de l’inversor garanteix que la tensió de sortida de l’inversor mai superi el nivell de seguretat i s’alimenta de manera controlada.

D’aquesta manera es conclou el nostre senzill disseny de circuits de SAI en línia, que garanteix una alimentació contínua ininterrompuda en línia a qualsevol càrrega de CA, que ha de ser funcional sense interrupcions independentment de la disponibilitat de CA d’entrada.