4 enkla UPS-kretsar (Uninterruptible Power Supply) undersökta

Under det här inlägget undersöker vi 4 enkla 220V nätströmförsörjning (UPS) design med 12V batteri, som kan förstås och konstrueras av alla nya entusiaster. Dessa kretsar kan användas för att manövrera en korrekt vald apparat eller belastning, låt oss utforska kretsarna.

Design nr 1: Enkel UPS med en enda IC

En enkel idé som presenteras här kan byggas hemma använder de flesta vanliga komponenter för att producera rimliga resultat. Det kan användas för att driva inte bara vanliga elektriska apparater utan också sofistikerade prylar som datorer. Inverterarkretsen använder en modifierad sinusvågsdesign.

En avbrottsfri strömförsörjning med detaljerade funktioner kanske inte är kritiskt nödvändig för drift av även de sofistikerade prylarna. En komprometterad design av ett UPS-system som presenteras här kan mycket väl räcka till behoven. Den innehåller också en inbyggd universell smart batteriladdare.

Skillnaden mellan UPS och en inverter

Vad är skillnaden mellan en avbrottsfri strömförsörjning (UPS) och en växelriktare? Tja, i stort sett är båda avsedda att utföra den grundläggande funktionen att omvandla batterispänning till växelström som kan användas för att driva de olika elektriska prylarna i frånvaro av vår inhemska växelström.

I de flesta fall är det dock inte säkert att en växelriktare är utrustad med många automatiska övergångsfunktioner och säkerhetsåtgärder som normalt är associerade med en UPS.

Dessutom har växelriktare vanligtvis inte en inbyggd batteriladdare medan alla UPS-enheter har en inbyggd automatisk batteriladdare för att underlätta omedelbar laddning av det berörda batteriet när nätström finns och återställa batteriström i växelriktarläge när ingångseffekten misslyckas.

Även UPS-enheter är alla utformade för att producera en växelström med en sinusvågform eller åtminstone en modifierad fyrkantvåg som liknar dess sinusvåg motsvarighet. Detta blir kanske den viktigaste funktionen med UPS-enheter.

Med så många funktioner i handen, det finns ingen tvekan om att dessa fantastiska enheter borde bli dyra och därför kan många av oss i medelklasskategorin inte lägga händerna på dem.

Jag har försökt göra en UPS-design även om det inte är jämförbart med de professionella men en gång byggt, kommer det definitivt att kunna ersätta strömavbrott ganska pålitligt och eftersom utgången är en modifierad fyrkantig våg, är den lämplig för drift av alla sofistikerade elektroniska prylar, även datorer.

Alla mönster här är offline-typ, du kanske också vill prova det här enkel UPS-krets online

Förstå kretsdesignen

Figuren bredvid visar en enkel modifierad fyrkantig inverterdesign, som är lättförståelig men som innehåller viktiga funktioner.

IC SN74LVC1G132 har en enda NAND-grind (Schmitt Trigger) inkapslad i ett litet paket. Det bildar i grunden hjärtat i oscillatorsteget och kräver bara en enda kondensator och ett motstånd för de nödvändiga svängningarna. Värdet av dessa två passiva komponenter bestämmer oscillatorns frekvens. Här är den dimensionerad till cirka 250 Hz.

Ovanstående frekvens tillämpas på nästa steg bestående av en enda Johnsons decennieräknare / delare IC 4017. IC är konfigurerad så att dess utgångar producerar och upprepar en uppsättning av fem sekventiella logiska höga utgångar. Eftersom ingången är en fyrkantig våg genereras utgångarna också som fyrkantiga vågor.

Dellista för UPS-omformaren

R1 = 20K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 ohm
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 eller en enda grind från IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMATOR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Batteriladdare

Basledningarna för två uppsättningar av Darlington-parad högförstärkning, högeffekttransistorer är konfigurerade till IC så att den tar emot och leder till de alternativa utgångarna.

Transistorerna leder (i tandem) som svar på denna omkoppling och en motsvarande växelström med hög ström dras genom de två halvorna av de anslutna transformatorlindningarna.

Eftersom basspänningarna till transistorerna från IC hoppas växelvis, blir den resulterande fyrkantiga impulsen från transformator bär bara hälften av genomsnittsvärdet jämfört med andra vanliga växelriktare. Detta dimensionerade RMS-medelvärde för de genererade fyrkantiga vågorna liknar väldigt mycket medelvärdet för elnätet som normalt finns i våra hemuttag och blir därmed lämplig och gynnsam för de mest sofistikerade elektroniska prylar.

Den nuvarande avbrottsfria strömförsörjningsdesignen är helt automatisk och kommer återgå till växelriktarläget när ingångseffekten misslyckas. Detta görs genom ett par reläer RL1 och RL2 RL2 har en dubbel uppsättning kontakter för att reversera båda utgångsledningarna.

Som förklarats ovan bör en UPS också innehålla en inbyggd universell smart batteriladdare som också ska vara spännings- och strömstyrd.

Nästa figur som är en integrerad del av systemet visar en smart liten automatisk batteriladdare krets. Kretsen är inte bara spänningsstyrd utan innehåller också en överströmsskyddskonfiguration.

Transistorn T1 och T2 bildar i princip en exakt spänningssensor och tillåter aldrig att laddningsspänningen övre gränsen överskrider den inställda gränsen. Denna gräns fastställs genom att ställa in förinställningen P1 på lämpligt sätt.

Transistorn T3 och T4 håller tillsammans ett ”öga” över batteriets stigande strömintag och låter det aldrig nå nivåer som kan anses vara farliga för batteriets livslängd. Om strömmen börjar driva bortom den inställda nivån, korsar spänningen över R6 - 0,6 volt, tillräckligt för att utlösa T3, vilket i sin tur kväver basspänningen för T4, vilket begränsar ytterligare ökning av den dragna strömmen. Värdet på R6 kan hittas med hjälp av formeln:

R = 0,6 / I, där jag är laddningsströmmen.

Transistorn T5 utför en spänningsövervakares funktion och kopplar (inaktiverar) reläerna till handling, när nätströmmen misslyckas.

Dellista för laddaren

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET, LINEAR
R6 = SE 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, STRÖM 1/10 AV BATTERIET AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Design # 2: UPS för enkel transformator för laddning av växelriktare och batteri

Nästa artikel beskriver en enkel transistorbaserad UPS-krets med en inbyggd batteriladdarkrets, som kan användas för att få en avbrottsfri strömförsörjning billigt, i ditt hem och kontor, butiker etc. Kretsen kan uppgraderas till önskad högre wattnivå. Idén utvecklades av herr Syed Xaidi.

Den största fördelen med denna krets är att den använder en enda transformator för laddning av batteriet samt för drift av växelriktaren . Det betyder att du inte behöver använda en separat transformator för att ladda batteriet i denna krets

Följande uppgifter tillhandahölls av Mr. Syed via e-post:

Jag såg att folk blir utbildade av ditt inlägg. Så jag tycker att du borde förklara människor om detta schema.

Denna krets har en stabil mutivibrator baserad på transistorer som du gjorde. Kondensatorerna c1 och c2 är 0,47 för att få utgångsfrekvensen ca 51 x Hz som jag mätte men den är inte konstant i alla fall.

MOSFET har omvänd högeffektsdiod som används för att ladda batteriet. Det finns ingen anledning att lägga till en speciell diod i kretsen. Jag har visat växlingsprincipen med reläer i schemat. RL3 måste användas med en avstängningskrets.

Den här kretsen är väldigt enkel och jag har testat den redan. Jag ska testa en annan design av mig kommer att dela med dig så snart testet är klart. Den styr utspänningen och stabiliserar den med hjälp av PWM. Också i den designen använder jag transformator 140v lindning för laddning och BTA16 för att styra laddningsströmmen. Låt oss hoppas på det goda.

Du mår bäst. Sluta aldrig, ha en underbar dag.

Design # 3: IC 555-baserad UPS-krets

Den tredje designen som förklaras nedan är enkel UPS-krets med PWM, och therfeore blir helt säkert för att hantera sofistikerad elektronisk utrustning som datorer, musiksystem etc. Hela enheten kostar dig cirka $ 3. En inbyggd laddare ingår också i designen för att hålla batteriet alltid i toppat skick och i beredskapsläge. Låt oss studera hela konceptet och kretsen.

Kretskonceptet är ganska grundläggande, det handlar om att få utgångsenheterna att växla enligt de tillämpade väloptimerade PWM-pulserna, som i sin tur kopplar om transformatorn för att generera en ekvivalent inducerad växelströmsspänning med identiska parametrar till en standard AC sinusvågform.

Kretsdrift:

Kretsschemat kan förstås med hjälp av följande punkter:

PWM-kretsen använder den mycket populära IC 555 för den nödvändiga generationen av PWM-pulser.

Förinställningarna P1 och P2 kan ställas in exakt efter behov för matning av utmatningsenheterna.

Utgångsenheterna svarar exakt på de applicerade PWM-pulserna från 555-kretsen, därför bör en försiktig optimering av förinställningarna resultera i nästan ett idealiskt PWM-förhållande som kan anses vara ganska likvärdigt med en standard AC-vågform.

Men eftersom de ovan diskuterade pWM-pulserna appliceras på baserna på de båda transistorerna som är placerade för att byta två separata kanaler skulle det innebära en total röra, eftersom vi aldrig vill byta transformatorns båda lindningar tillsammans.

Använda INTE grindar för att inducera 50Hz-omkopplingen

Därför har ytterligare ett steg bestående av några INTE grindar från IC 4049 introducerats, vilket säkerställer att enheterna leder eller växlar omväxlande och aldrig allt åt gången.

Oscillatorn tillverkad av N1 och N2 utför perfekta fyrkantvågspulser, som är längre buffrad av N3 --- N6 . Dioderna D3 och D4 spelar också en viktig roll genom att få enheterna att reagera endast på de negativa pulserna från NOT-grindarna.

Dessa pulser stänger av enheterna växelvis, så att endast en kanal kan leda vid ett visst ögonblick.

Den förinställning som är associerad med N1 och N2 används för att ställa in UPS: s utgångsfrekvens. För 220 volt måste den ställas in på 50 Hz och för 120 volt måste den ställas in på 60 Hz.

Dellista för UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = enligt formel,
P3 = 100K förinställd
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v zenerdiod
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, se databladet för uttagsnummer.
Transformator = 12-0-12V, 15 ampere

Batteriladdarkretsen:

Om det är en UPS är det absolut nödvändigt att inkludera en batteriladdarkrets.

Med tanke på designens låga kostnad och enkelhet har en mycket enkel men rimligt exakt batteriladdarkonstruktion införlivats i denna avbrottsfria strömförsörjningskrets.

När vi tittar på figuren kan vi enkelt bevittna hur lätt konfigurationen är.

Du kan få hela förklaringen i detta batteriladdarkrets artikel De två reläerna RL1 och RL2 är positionerade för att göra kretsen helt automatisk. När nätströmmen är tillgänglig aktiverar reläerna och växlar nätströmmen direkt till lasten via dess N / O-kontakter. Under tiden laddas också batteriet genom laddarkretsen. När växelströmmen misslyckas återgår reläerna och kopplar bort nätsladden och ersätter den med växelriktartransformatorn så att nu växelriktaren tar ansvar för att leverera nätspänningen till lasten , inom millisekunder.

Ett annat relä RL4 introduceras för att vända sina kontakter under strömavbrott, så att batteriet som hölls i laddningsläget flyttas till växelriktarläget för den nödvändiga genereringen av reservströmmen.

Dellista för laddaren

R1 = 1K,
P1 = 10K
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Alla reläer = 12 volt, 400 Ohm, SPDT

Transformator = 0-12V, 3 ampere

Design # 4: 1kva UPS Design

Den sista designen men den överlägset kraftfullaste diskuterar en UPS-krets på 1000 watt med en +/- 220V-ingång, med 40 nos 12V / 4 AH-batterier i serie. Högspänningsoperationen gör systemet relativt mindre komplext och transformatorlöst. Idén begärdes av Vattumannen.

Tekniska specifikationer

Jag är ditt fan och har byggt många projekt för mitt personliga bruk med framgång och haft mycket nöje. Gud välsigne dig. Nu tänker jag bygga en 1000 watt UPS med ett annat koncept (inverter med högspänningsingång DC).

Jag kommer att använda en batteribank med 18 till 20 förseglade batterier i serie vardera 12 volt / 7 Ah för att ge en lagring på 220+ volt som ingång till en transformatorfri växelriktare.

Kan du föreslå en enklast möjlig krets för detta koncept, som bör inkludera en batteriladdare + skydd och automatisk växling genom strömavbrott. Senare kommer jag att inkludera en solenergiingång också.

Designen

Den föreslagna UPS-kretsen på 1000 watt kan byggas med hjälp av följande två kretsar där den första är inverterarsektionen med nödvändiga automatiska växlingsreläer. Den andra designen ger den automatiska batteriladdaren.

Den första kretsen som visar 1000 watt-omriktaren består av tre grundsteg.

T1, T2 tillsammans med tillhörande komponenter bildar ingångsdifferentialförstärkarsteget som förstärker PWM-ingångssignalerna från en PWM-generator som kan vara en sinusgenerator.

R5 blir den aktuella källan för att ge optimal ström till differentialsteget och till det efterföljande drivsteget.

Avsnittet efter differentialsteget är förarsteget som effektivt höjer den förstärkta PWM från differentialsteget till tillräckliga nivåer för att utlösa det efterföljande effektmosfetsteget.

Myggarna är inriktade på ett tryckdragande sätt över de två 220V-batteribankerna och kopplar därför spänningarna över sina avlopps- / källterminaler för att producera den nödvändiga AC 220V-utgången utan att ha en transformator.

Ovanstående utgång avslutas med belastningen via ett reläomkopplingssteg bestående av ett 12V 10amp DPDT-relä vars utlösande ingång härleds från elnätet via en 12V AC / DC-adapter. Denna utlösande spänning appliceras på spolarna på alla 12V-reläer som används i kretsen för det avsedda nätet till växelriktaren.

Dellista för ovanstående UPS-krets på 1000 watt

Alla motstånd CFR 2 watt märkta om inte annat anges.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 ohm 2 watt
R12, R15 = 1K, 5 watt
C1 = 470pF
C2 = 47uF / 100V
C3 = 0,1 uF / 100V
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

relä = DPDT, 12V / 10amp kontakter, 400 ohm spole

Batteriladdarkrets för laddning av 220V DC batteribanker.

Även om de involverade 12V-batterierna idealiskt borde laddas individuellt via en 14V-strömförsörjning, så visade det sig att en universell enda 220V-laddare äntligen var mer önskvärd och lätt att bygga.

Som visas i diagrammet nedan, eftersom den nödvändiga laddningsspänningen ligger i närheten av 260V, kan 220V-utgången ses direkt användas för ändamålet.

Att använda elnätet direkt kan dock vara farligt för batterierna på grund av den enorma mängden ström det innebär, en enkel lösning med en 200 watts serie glödlampa ingår i designen.

Nätingången matas via en enstaka 1N4007-diod och genom en glödlampa på 200 watt som passerar genom en växelreläkontakter.

Inledningsvis kan halvvågsriktad spänning inte nå batterierna på grund av att reläet är i avstängt läge.

När du trycker på PB1 får tillförseln tillfälligt nå batterierna.

Detta uppmanar en motsvarande spänningsnivå som ska genereras över 200 W-lampan och känns av opto-lysdioden.

Optot svarar direkt och utlöser det medföljande reläet som omedelbart aktiverar och låser PÅ och upprätthåller det även efter att PB1 släpps.

Lampan på 200 watt kunde ses glöda något vars intensitet skulle bero på batteriets laddade tillstånd.

När batterierna börjar laddas börjar spänningen över 200 W-lampan sjunka tills reläet stängs av så snart batteriets fulla laddningsnivå har uppnåtts. Detta kan justeras genom att ställa in 4k7-förinställningen.

Utgången från ovanstående laddare matas till batteribanken genom ett par SPDT-reläer som visas i följande diagram.

Reläerna ser till att batterierna sätts i laddningsläge så länge nätingången är tillgänglig och återgår till växelriktarläge när nätingången misslyckas.