Jednoduchý online obvod UPS

V tomto příspěvku se dozvídáme o výrobě jednoduchého online zdroje nepřerušitelného napájení (UPS), který zaručuje bezproblémový přenos síťového napájení střídavým proudem do síťového napájení střídače pro zátěž kvůli absenci těžkopádných přenosových spínačů nebo relé.

Co je online UPS

Jak název napovídá, online systém UPS zůstává nepřetržitě online a nikdy se nepřepne do režimu offline ani na zlomek sekundy, protože napájení baterie střídače UPS je trvale připojeno, bez ohledu na situaci v síti.

Během doby, kdy je k dispozici síťový vstup, je nejprve převeden na stejnosměrný proud a sestoupen na úroveň nabití baterie.

Tento stejnosměrný proud nabíjí baterii a má také přednost před baterií, aby současně napájel střídač z důvodu vyššího jmenovitého výkonu než baterie. Střídač převádí tento stejnosměrný proud zpět na síťový AC pro napájení připojené zátěže.

V případě, že dojde k výpadku střídavého proudu, dojde k přerušení napájecího napětí ze střídavého na stejnosměrný a baterie, která je nepřetržitě připojována do sítě, nyní začne bezproblémově napájet střídač bez jakéhokoli přerušení napájení zátěže.

Online UPS vs Offline UPS

Hlavní rozdíl mezi online UPS a offline UPS spočívá v tom, že na rozdíl od offline UPS online UPS nezávisí na mechanickém přepínací relé nebo přenosové spínače pro přechod ze sítě střídavého proudu do střídače ze sítě střídavého proudu při výpadku sítě střídavým proudem (jak je uvedeno níže).

Na druhou stranu, Offline systémy UPS jak je znázorněno v níže uvedeném blokovém schématu, spoléhejte se na mechanická relé pro převod UPS do režimu střídače, když není k dispozici síťové napájení.

V těchto systémech, je-li k dispozici síťový střídavý proud, je napájení přímo napájeno do zátěže prostřednictvím sady reléových kontaktů a baterie je udržována v režimu nabíjení prostřednictvím jiné sady reléových kontaktů.

Jakmile dojde k výpadku síťového napájení, příslušné kontakty relé se deaktivují a přepnou baterii z režim nabíjení do režimu střídače a zatížení ze sítě AC na střídač AC.

To znamená, že proces přenosu má tendenci zahrnovat mírné zpoždění, i když v milisekundách při přechodu ze sítě na síť střídače.

Toto zpoždění, i když malé, může být kritické pro citlivá elektronická zařízení, jako je počítače nebo systémy založené na mikrokontroléru.

Proto online Systém UPS se zdá být efektivnější než offline UPS, pokud jde o rychlost a plynulost, během procesu přechodu ze sítě AC na střídač AC pro všechny typy zařízení.

Návrh jednoduchého online obvodu UPS / střídače

Jak je popsáno v předchozí části, vytvoření jednoduché online UPS ve skutečnosti vypadá docela snadno.

Filtr EMI budeme ignorovat kvůli jednoduchosti a také proto, že invertor v našem designu bude mít nízkou frekvenci (50 Hz) železný transformátor založený střídač a SMPS by již zahrnovalo vestavěné EMI filtry potřebné opravy.

Pro základní online design UPS budeme potřebovat následující materiály:

• Připravený síťový modul AC na DC 14 V 5 A SMPS.
• Systém přerušení nabíjení baterie s konstantní proud nabíjecí obvody.
• Stupeň obvodu odpojení baterie nad vybitím.
• Baterie 12 V / 7 Ah
• Žádný jednoduchý invertorový obvod z tohoto webu.

Schémata zapojení a fáze

Různé fáze obvodu pro navrhovaný online obvod UPS lze zjistit z následujících podrobností:

1) Obvody pro odpojení baterie : Níže uvedený obvod ukazuje velmi důležitý přerušovací obvod přebíjení baterie, postavený kolem několika operační zesilovače .

Fáze zesilovače levé strany je konfigurována pro řízení nadměrného nabíjení baterie. Pin č. 3 operačního zesilovače je spojen s kladným pólem baterie pro snímání úrovně jeho napětí. Když toto napětí baterie na kolíku # 3 překročí odpovídající hodnotu Zenerova kolíku # 2, výstupní kolík operačního zesilovače # 6 se zvýší.

Tím se aktivuje relé přes BC547 budicí tranzistor což způsobí, že kontakty relé se přesunou z rozpojené na rozpojenou, což přeruší napájení nabíjení akumulátoru a zabrání nadměrnému nabití akumulátoru.

Zpětná vazba hysterezní odpor přes pin # 6 a pin # 3 levého operačního zesilovače způsobí, že se relé po určitou dobu zablokuje, dokud napětí baterie neklesne na úroveň pod prahovou hodnotu hystereze, což způsobí pokles pin # 3, a odpovídajícím způsobem poklesne také pin # 6, který vypne relé. Kontakty relé se nyní přepnou zpět do polohy N / C a obnoví nabíjecí napájení baterie.

Obvod přerušení výboje

Operační zesilovač na pravé straně ovládá limit přebití baterie nebo baterie slabá baterie situace. Dokud napětí č. 3 tohoto operačního zesilovače zůstane nad referenční úrovní pinu č. 2 (jak je nastaveno předvolbou kolíku č. 3), výstup operačního zesilovače bude i nadále vysoký.

Tento vysoký výkon na pinu č. 6 umožňuje, aby připojený MOSFET zůstal v režimu vedení, což umožňuje zapnutí střídače záporným vedením.

I když je baterie příliš vybitá zátěží měniče, úroveň pinů op amp # 3 klesne pod referenční napětí pin # 2, což způsobí, že pin # 6 IC bude nízký, což odpojí MOSFET a měnič .

Aktuální fáze řízení

BJT sdružený s MOSFET tvoří proudový řídicí obvod pro online UPS, který umožňuje nabíjení baterie konstantní úrovní proudu.

Pro nastavení maximální úrovně řízení proudu pro baterii a střídač je nutné vypočítat R2. Lze jej implementovat pomocí následujícího vzorce:

R2 = 0,7 / maximální proud

dva) Obvod střídače : Obvod střídače pro online systém UPS, který je třeba propojit s výše uvedeným obvod ovladače baterie je zobrazen níže.

Vybrali jsme Obvod založený na IC 555 pro jednoduchost a také pro zajištění adekvátního rozsahu výstupního výkonu.

Tento střídač zůstane online, pokud nabíjecí obvod a baterie zůstanou funkční a síťová AC síť je do systému přiváděno odpovídajícím způsobem a AC na DC SMPS obvod dimenzovaný na 14V, 5 amp , nebo podle konkrétního jmenovitého výkonu systému, který je plně přizpůsobitelný.

Zpětná vazba BJT přes brány měničů MOSFET zajišťuje, že výstupní napětí měniče nikdy nepřekročí nad bezpečnou úroveň a je napájeno řízeným způsobem.

Tím je uzavřen náš jednoduchý návrh obvodu UPS online, který zajišťuje nepřetržité nepřerušitelné online napájení jakékoli zátěže střídavým proudem, která musí být funkční bez jakéhokoli přerušení bez ohledu na dostupnost vstupního střídavého proudu.