Hvordan lage en UPS-krets for avbruddsfri strømforsyning

I denne korte opplæringen lærer vi hvordan utforme en tilpasset UPS-krets hjemme ved hjelp av vanlige komponenter som noen få NAND ICer og noen reléer.

Hva er en UPS

UPS som står for avbruddsfri strømforsyning er omformere designet for å gi en sømløs vekselstrømstrøm til en tilkoblet belastning uten et lite avbrudd, uavhengig av plutselige strømbrudd eller svingninger eller til og med en utbrudd.

En UPS blir nyttig for PC-er og annet slikt utstyr som involverer kritisk datahåndtering og ikke har råd til strømbrudd under en viktig databehandlingsoperasjon.

For dette utstyret blir UPS veldig nyttig på grunn av øyeblikkelig sikkerhetskopiering av belastningen, og for å gi brukeren god tid til å lagre datamaskinens viktige data, til den faktiske strømmen er gjenopprettet.

Dette betyr at en UPS må være ekstremt rask med overgangen fra strøm til omformer (sikkerhetskopimodus) og omvendt under en mulig strømfeil.

I denne artikkelen lærer vi hvordan du lager en enkel UPS med alle minimumsfunksjonene, og sørger for at den er i samsvar med ovennevnte grunnleggende og gir brukeren en uavbrutt kraft av god kvalitet under hele operasjonen.

UPS-scener

En grunnleggende UPS-krets vil ha følgende grunnleggende stadier:

1) En inverterkrets

2) Et batteri

3) En batteriladerkrets

4) Et omskiftningstrinn ved bruk av releer eller andre enheter som triacs eller SSRs.

La oss nå lære hvordan de ovennevnte kretsstadiene kan bygges og integreres sammen for å implementere en rimelig anstendig UPS-system .

Blokkdiagram

De nevnte funksjonelle stadiene til en avbruddsfri strømforsyningsenhet kan forstås i detalj gjennom følgende blokkdiagram:

Her kan vi se at den viktigste UPS-omstillingsfunksjonen utføres av et par DPDT-relétrinn.

Begge DPDT-reléene får strøm fra en 12 V AC til DC strømforsyning eller adapter.

Venstre DPDT-relé kan sees kontrollere batteriladeren. Batteriladeren får strøm når strømnettet er tilgjengelig gjennom de øvre relékontaktene, og leverer ladeinngangen til batteriet via de nedre relékontaktene. Når strømnettet svikter, bytter relékontaktene til N / C-kontaktene. De øvre relékontaktene slår AV strømmen til batteriladeren, mens de nedre kontaktene nå kobler batteriet til omformeren for å starte omformermodusoperasjonen.

Høyre relékontakter brukes til å skifte fra strømnettet til omformeren, og omvendt.

Et praktisk UPS-design

I den følgende diskusjonen vil vi prøve å forstå og designe en praktisk UPS-krets.

1) Omformeren.

Siden en UPS må håndtere viktige og følsomme elektroniske apparater, må det involverte inverter-trinnet være rimelig avansert med sin bølgeform, med andre ord kan en vanlig firkantbølge-inverter ikke anbefales for en UPS, og derfor sørger vi for at vi for design denne tilstanden er passende tatt vare på.

Selv om jeg har postet mange inverterkretser på dette nettstedet, inkludert sofistikert PWM sinebølgetyper , her velger vi et helt nytt design bare for å gjøre artikkelen mer interessant, og legger til en ny inverterkrets i listen

UPS-designet bruker bare en enkelt IC 4093 og er likevel i stand til å utføre en god PWM-modifisert sinusbølge funksjoner ved utgangen.

Deleliste

• N1 --- N3 NAND-porter fra IC 4093
• Mosfets = IRF540
• Transformator = 9-0-9V / 10 ampere / 220V eller 120V
• R3 / R4 = 220k pott
• C1 / C2 = 0,1 uF / 50V
• Alle motstandene er 1K 1/4 watt

Inverterkretsdrift

De IC 4093 består av 4 Schmidt NAND-porter , er disse portene hensiktsmessig konfigurert og arrangert i ovennevnte inverterkrets for å implementere de nødvendige spesifikasjonene.

En av portene N1 er rigget som en oscillator for å produsere 200 Hz, mens en annen gate N2 er kablet som den andre oscillatoren for å generere 50Hz pulser.

Utgangen fra N1 brukes til å kjøre de tilkoblede myggene med en hastighet på 200Hz, mens porten N2 sammen med de ekstra portene N3 / N4 bytter mosfetene vekselvis med en hastighet på 50Hz.

Dette er for å sikre at mosfetene aldri får lov til å lede seg samtidig fra utgangen fra N1.

Utgangene fra N3, N4 bryter 200Hz fra N1 til alternative blokker av pulser som behandles av transformatoren for å produsere en PWM AC ved den tiltenkte 220V.

Dette avslutter inverter-trinnet for vår UPS-opplæringsveiledning.

Den neste fasen forklarer skifte relé krets , og hvordan den ovennevnte omformeren må kobles til vekslingsreléene for å gjøre det lettere å sikkerhetskopiere omformeren og lade batteriet under strømbrudd, og omvendt.

Reléovergangstrinn og batteriladerkrets

Bildet nedenfor viser hvordan transformatorseksjonen til inverterkretsen kan konfigureres med noen få reléer for implementering av automatisk overgang for den foreslåtte UPS-designen.

Figuren viser også en enkel automatisk batteriladerkrets ved hjelp av IC 741 på venstre side av diagrammet.

La oss først lære hvordan overgangsreléene er koblet, og så kan vi fortsette med forklaringen på batteriladeren.

Alt i alt er det 3 sett med reléer som brukes i dette trinnet:

1) 2 nr. SPDT-reléer i form av RL1 og RL2

2) Ett DPDT-relé som RL3a og RL3b.

RL1 er festet med batteriladerkretsen og den kontrollerer høy / lav kutt-ladningsnivået for batteriet og avgjør når batteribehovet er klart til å brukes til omformeren og når det må tas ut.

SPDT RL2 og DPDT (RL3a og RL3b) brukes til øyeblikkelige overgangshandlinger under strømbrudd og restaurering. RL2-kontakter brukes til å koble eller koble fra transformatorens midtkran med batteriet, avhengig av strømtilgjengelighet eller fravær.

RL3a og RLb, som er de to kontaktsettene til DPDT-reléet, blir ansvarlige for å bytte belastning over omformerens strømnett eller strømnettet under strømbrudd eller gjenopprettingsperioder.

Spolene til RL2 og DPDT RL3a / RL3b er sammenføyd med en 14V strømforsyning slik at disse reléene raskt aktiveres og deaktiveres avhengig av inngangsnettstatus og utfører de nødvendige omstillingene. Denne 14V-forsyningen brukes også som kilde for lading av inverterbatteriet mens strømforsyningen er tilgjengelig.

Spolen til RL1 kan sees forbundet med opamp-kretsen som styrer batteriladingen av batteriet og sørger for at tilførselen til batteriet fra 14V-kilden blir kuttet så snart den når samme verdi.

Det sørger også for at mens batteriet er i omformermodus og forbrukes av lasten, vil dets nedre utladningsnivå aldri komme under 11V, og det kutter batteriet fra omformeren når det når rundt dette nivået. Begge disse operasjonene utføres av reléet RL1 som svar på opamp-kommandoene.

Oppsettprosedyren for ovennevnte UPS-batteriladerkrets kan læres av denne artikkelen som diskuterer hvordan lage en lav, høy avskåret batterilader ved hjelp av IC 741

Nå trenger det ganske enkelt å integrere alle trinnene ovenfor for å utføre en anstendig liten UPS, som kan brukes til å gi en avbruddsfri strøm til PC-en eller annen lignende gadget.

Det er det, dette avslutter opplæringen vår for å designe en personlig UPS-krets som enkelt kan gjøres av enhver ny hobby ved å følge den detaljerte guiden ovenfor.