Cara Merangka Litar Bekalan Kuasa Tidak Terputus (UPS)

Dalam tutorial ringkas ini kita belajar bagaimana merancang litar UPS yang disesuaikan di rumah menggunakan komponen biasa seperti beberapa IC NAND dan beberapa geganti.

Apa itu UPS

UPS yang bermaksud bekalan kuasa tidak putus-putus adalah penyongsang yang direka untuk memberikan kuasa AC yang lancar ke beban yang disambungkan tanpa sedikitpun gangguan, tanpa mengira kegagalan atau turun naik kuasa secara tiba-tiba atau bahkan kecerahan.

UPS menjadi berguna untuk PC dan peralatan lain yang melibatkan pengendalian data yang kritikal dan tidak dapat menyebabkan gangguan kuasa elektrik semasa operasi pemprosesan data penting.

Untuk peralatan ini, UPS menjadi sangat berguna kerana sokongan seketika kepada beban, dan untuk memberi pengguna masa yang cukup untuk menjimatkan data penting komputer, sehingga kuasa utama sebenar dipulihkan.

Ini bermaksud bahawa UPS mesti sangat cepat dengan pertukarannya dari arus utama ke penyongsang (mod sandaran) dan sebaliknya semasa kemungkinan kerosakan kuasa utama.

Dalam artikel ini, kita belajar bagaimana membuat UPS sederhana dengan semua ciri minimum, memastikan ia mematuhi asas di atas dan memberikan pengguna kekuatan tanpa gangguan berkualiti sepanjang operasi.

Tahap UPS

Litar UPS asas akan mempunyai peringkat asas berikut:

1) Litar penyongsang

2) Bateri

3) Litar pengecas bateri

4) Tahap litar peralihan menggunakan geganti atau peranti lain seperti triac atau SSR.

Sekarang mari kita pelajari bagaimana tahap litar di atas dapat dibina dan disatukan bersama untuk melaksanakan sesuatu yang wajar Sistem UPS .

Gambarajah blok

Tahap fungsional yang disebutkan dari unit bekalan kuasa yang tidak terganggu dapat difahami secara terperinci melalui gambarajah blok berikut:

Di sini kita dapat melihat bahawa fungsi pertukaran UPS utama dilakukan oleh beberapa peringkat relay DPDT.

Kedua-dua geganti DPDT dihidupkan dari 12 V AC ke DC power supply atau adaptor.

Relay DPDT sebelah kiri dapat dilihat mengawal pengecas bateri. Pengecas bateri dihidupkan apabila sumber AC tersedia melalui kenalan geganti atas, dan membekalkan input pengecasan ke bateri melalui kenalan relai bawah. Apabila rangkaian AC gagal, pertukaran geganti bertukar ke kenalan N / C. Kenalan relai atas mematikan daya ke pengecas bateri, sementara kenalan bawah sekarang menghubungkan bateri dengan penyongsang untuk memulakan operasi mod penyongsang.

Kenalan geganti sebelah kanan digunakan untuk menukar dari rangkaian AC grid ke sesalur AC penyongsang, dan sebaliknya.

Reka Bentuk UPS Praktikal

Dalam perbincangan berikut, kami akan cuba memahami dan merancang litar UPS praktikal.

1) Penyongsang.

Oleh kerana UPS harus berurusan dengan peralatan elektronik yang penting dan sensitif, tahap penyongsang yang terlibat mesti cukup maju dengan bentuk gelombang, dengan kata lain penyongsang gelombang persegi biasa tidak disyorkan untuk UPS, dan oleh itu untuk reka bentuk kami memastikan bahawa keadaan ini dijaga dengan tepat.

Walaupun saya telah menghantar banyak litar penyongsang di laman web ini, termasuk yang canggih Jenis gelombang sinus PWM , di sini kami memilih reka bentuk yang sama sekali baru untuk menjadikan artikel lebih menarik, dan menambahkan litar penyongsang baru dalam senarai

Reka bentuk UPS hanya menggunakan satu IC 4093 dan mampu melaksanakan gelombang sinus PWM yang baik berfungsi pada output.

Senarai Bahagian

• N1 --- N3 NAND gerbang dari IC 4093
• Mosfets = IRF540
• Transformer = 9-0-9V / 10 amps / 220V atau 120V
• R3 / R4 = 220k periuk
• C1 / C2 = 0.1uF / 50V
• Semua perintang adalah 1K 1/4 watt

Operasi Litar Inverter

The IC 4093 terdiri daripada 4 gerbang NAND jenis Schmidt , gerbang ini dikonfigurasi dengan tepat dan disusun dalam litar penyongsang yang ditunjukkan di atas, untuk melaksanakan spesifikasi yang diperlukan.

Salah satu gerbang N1 dipasang sebagai pengayun untuk menghasilkan 200 Hz, sementara gerbang lain N2 dikabelkan sebagai pengayun kedua untuk menghasilkan denyut 50Hz.

Output dari N1 digunakan untuk menggerakkan mosfet yang terpasang pada kecepatan 200Hz sementara pintu N2 bersama dengan gerbang tambahan N3 / N4, menukar mosfet secara bergantian pada kecepatan 50Hz.

Ini adalah untuk memastikan bahawa mosfets tidak pernah dibenarkan melakukan serentak dari output N1.

Keluaran dari N3, N4 memecahkan 200Hz dari N1 menjadi blok pulsa alternatif yang diproses oleh pengubah untuk menghasilkan AC PWM pada 220V yang dimaksudkan.

Ini menyimpulkan tahap penyongsang untuk tutorial pembuatan UPS kami.

Peringkat seterusnya menerangkan litar relay pertukaran , dan bagaimana penyongsang di atas perlu disambungkan dengan relay peralihan untuk memudahkan operasi penyandaran penyongsang automatik dan pengecasan bateri semasa kerosakan utama, dan sebaliknya.

Tahap Penukaran Relay dan Litar Pengecas Bateri

Gambar di bawah menunjukkan bagaimana bahagian pengubah dari litar penyongsang dapat dikonfigurasi dengan beberapa geganti untuk melaksanakan pertukaran automatik untuk reka bentuk UPS yang dicadangkan.

Angka itu juga menunjukkan a litar pengecas bateri automatik sederhana menggunakan IC 741 di sebelah kiri rajah.

Mula-mula mari kita pelajari bagaimana relay peralihan digabungkan dan kemudian kita boleh meneruskan penjelasan pengecas bateri.

Secara keseluruhan terdapat 3 set relay yang digunakan pada tahap ini:

1) 2 nadi geganti SPDT dalam bentuk RL1 dan RL2

2) Satu geganti DPDT sebagai RL3a dan RL3b.

RL1 disertakan dengan litar pengecas bateri dan ia mengawal pemotongan tahap cas pemotongan tinggi / rendah untuk bateri dan menentukan kapan keperluan bateri siap digunakan untuk penyongsang dan kapan ia harus dilepaskan.

SPDT RL2 dan DPDT (RL3a dan RL3b) digunakan untuk tindakan pertukaran segera semasa kegagalan dan pemulihan kuasa. Kenalan RL2 digunakan untuk menyambungkan atau memutuskan keran tengah pengubah dengan bateri bergantung pada ketersediaan atau ketiadaan utama.

RL3a dan RLb yang merupakan dua set kenalan geganti DPDT menjadi bertanggungjawab untuk menukar beban melintasi sesalur penyongsang atau sesalur elektrik semasa pemadaman elektrik atau tempoh pemulihan.

Gegelung RL2 dan DPDT RL3a / RL3b digabungkan dengan 14V bekalan kuasa supaya geganti ini dengan cepat mengaktifkan dan menyahaktifkan bergantung pada status input utama dan melakukan tindakan pertukaran yang diperlukan. Bekalan 14V ini juga digunakan sebagai sumber untuk mengecas bateri penyongsang sementara kuasa utama tersedia.

Gegelung RL1 dapat dilihat terhubung dengan litar opamp yang mengawal pengisian bateri bateri dan memastikan bekalan ke bateri dari sumber 14V terputus sebaik sahaja mencapai nilai yang sama.

Ini juga memastikan bahawa semasa bateri berada dalam mod penyongsang dan dimakan oleh beban, tahap pelepasan yang lebih rendah tidak akan pernah berada di bawah 11V, dan bateri akan terputus dari penyongsang ketika mencapai sekitar tahap ini. Kedua operasi ini dijalankan oleh relay RL1 sebagai tindak balas terhadap perintah opamp.

Prosedur penyediaan untuk litar pengecas bateri UPS di atas dapat dipelajari dari artikel ini yang tidak berfungsi cara membuat pengecas bateri rendah rendah menggunakan IC 741

Sekarang hanya perlu menyatukan semua tahap di atas bersama-sama untuk melaksanakan UPS kecil yang kelihatan baik, yang dapat digunakan untuk memberikan daya yang tidak putus-putus ke PC anda atau alat serupa lainnya.

Itu sahaja, ini menyimpulkan tutorial kami untuk merancang litar UPS peribadi yang dapat dilakukan dengan mudah oleh mana-mana penggemar baru dengan mengikuti panduan terperinci di atas.