Источник бесперебойного питания. Характеристики устройства: прямое преобразование из постоянного 12-ти вольтового напряжения в переменное 220 В с частотой 50 Гц (). Максимальная мощность — 220 Вт. Обратное преобразование — используется для заряда аккумулятора. Зарядный ток около 6 А. Быстрое переключение из прямого преобразования в обратный режим.
Схема источника бесперебойного питания представлена ниже
На элементах VT3, VT4, R3…R6, С5, С6 собран тактовый генератор, который вырабатывает импульсы с частотой в среднем 50 Гц. Генератор, управляет работой транзисторов VT1, VT6. В коллекторную цепь этих транзисторов подключены обмотки IIa, IIб трансформатора Т1.
В качестве выпрямителя в обратном режиме и для защиты транзисторов VT1, VT6 в прямом режиме используются диоды VD2, VD3. Сетевой фильтр выполнен на элементах С1, С2, L1, а на элементах VD1, СЗ, С4 фильтр тактового генератора.
Работа источник бесперебойного питания:
Прямое преобразование: Напряжение +12 В попеременно прикладывается к обмоткам IIа или IIб, а трансформатор Т1 преобразует его в напряжение 220 В/50 Гц. Это напряжение присутствует на розетке XS1, и к ней подключаются всевозможные потребители (лампы накаливания, телевизор и др.)
Индикатором нормальной работы является свечение светодиодов VD4, VD5. Ток нагрузки может достигать 1 А, что соответствует мощности 220 Вт.
Детали и конструкция
Т1 — можно применить любой трансформатор, на выходе обеспечивающий два напряжения 10В с током нагрузки до 10 А. Катушка L1 изготовлена на ферритовом кольце К28х16х9 М2000НМ. Кольцо следует предварительно обмотать лакотканью, а затем намотать две обмотки по 10 витков провода диаметром 0,55…0,70 мм. Транзисторы VT1, VT6 и диоды VD2, VD3 следует установить на радиатор площадью не менее 200 см2. через слюдяные пластинки.
Внимание! Так как элементы схемы находятся под напряжением электросети, то следует соблюдать меры электробезопасности при наладке прибора.
Andy Collinson
Описание
Это схема простого источника бесперебойного питания. Она выдает стабилизированное напряжение 5 В и нестабилизированное 12 В. При отключении электроэнергии источником питания становится аккумулятор, и этот переход происходит плавно, без скачков выходных напряжений.
Замечания
Эту схему можно адаптировать и для других значений стабилизированного и нестабилизированного выходных напряжений, применяя различные стабилизаторы и аккумуляторы. Например, чтобы получить стабилизированные 15 В, необходимы соединенные последовательно два 12-вольтовых аккумулятора и интегральный стабилизатор 7815. Поэтому, данное схемное решение имеет довольно широкое применение.
Первичная обмотка трансформатора TR1 рассчитывается на номинальное значение напряжения электросети, например, в Великобритании оно составляет 240 В. Вторичная обмотка должна, при этом, выдавать напряжение не менее 12 В с током 2 А, но может быть рассчитана и на большее напряжение, например, на 15 В. Предохранитель F1 с замедленным срабатыванием защищает трансформатор от короткого замыкания в схеме или неисправности аккумулятора. Светодиод LED1 будет светиться, когда подается напряжение питания. При отключении энергоснабжения индикатор гаснет, и выходное напряжение поддерживается аккумулятором. На рисунке ниже приведен результат моделирования работы устройства при подключении к электросети.
Между клеммами VP1 и VP3 - номинальное нестабилизированное напряжение питания. На клеммах VP1 и VP2 присутствует стабилизированное напряжение 5 В. Через резистор R1 и диод D1 происходит заряд аккумулятора B1. Диоды D1 и D3 предотвращают свечение LED1 при отключении напряжения сети. Аккумулятор подзаряжается в капельном режиме, ток которого определяется следующим образом:
(VP5 - U B1 - 0.6) / R1 ,
VP5 - напряжение после выпрямительного моста BR1, сглаженное конденсатором С1,
U B1 - напряжение на аккумуляторе B1.
Диод D2 должен быть включен в схему обязательно, без него на аккумулятор попадет полное напряжение VP5, без ограничения тока, что приведет к перегреву батареи и выходу ее из строя. На рисунке ниже показан результат моделирования схемы при отключении электроэнергии.
Обратите внимание, что напряжение 5 В стабильно при любом режиме работы схемы, и, в то же время, нестабилизированное напряжение питания VP3 может меняться в пределах нескольких вольт.
Время работы в резервном режиме
Время работы в резервном режиме зависит от нагрузок, подключенных к устройству, а также, от емкости аккумулятора. Если Вы используете 12-вольтовый аккумулятор емкостью 7 А·ч и подключили 5-вольтовую нагрузку с током 0.5 А (при этом к выходу нестабилизированного напряжения нагрузка не подключена), то стабильное напряжение 5 В будет поддерживаться примерно в течение 14 часов. Увеличив емкость батареи, получите большее время резервного режима.
Наиболее известны компьютерные источники бесперебойного питания (ИБП, или UPS). Обычного компьютерного бесперебойника хватает на несколько минут , необходимых для того, чтобы пользователь успел сохранить данные и завершить работу в штатном режиме. Вести речь о долговременном питании множества приборов потребления в данном случае бесполезно. Если необходимо обеспечить работу систем «умного дома», приборов отопления или другой бытовой техники, то понадобится более мощное устройство, рассчитанное на долговременную работу. Можно приобрести готовый прибор, но для людей подготовленных и разбирающихся в электротехнике привлекателен вариант самостоятельного изготовления бесперебойника. Это поможет в какой-то степени сэкономить деньги, даст возможность применить свои навыки и получить в результате устройство, максимально соответствующее потребностям конкретного потребителя.
Обеспечить бесперебойное питание приборов в течение достаточно длительного времени могут только устройства на основе мощных и емких аккумуляторов, для которых надо использовать зарядное устройство соответствующей мощности и инвертор, преобразующий постоянное напряжение в стандартные 220 В. Наибольшую сложность будет представлять именно изготовление инвертора, поскольку от того, какой он выдает синус - чистый или меандр разных типов - зависит, какие приборы смогут быть запитаны от полученного комплекта. Некоторые устройства не воспринимают импульсное напряжение с большим числом высокочастотных гармоник — это надо учитывать, планируя создание ИБП.
Большинство пользователей предпочитают использовать готовый инвертор заводской сборки, поскольку обеспечить необходимую частоту для дома и всех потребителей достаточно сложно.Что потребуется?
Для изготовления ИБП своими руками в первую очередь потребуются аккумуляторы от мощного автомобиля
- КамАЗа или иного подобного грузовика. Необходимо использовать пару аккумуляторов на 12 В, соединенных последовательно и обладающих емкостью от 190 А·ч. Устройства малой емкости заряжаются быстрее, но более требовательны к режиму зарядки и болезненно реагируют на перезаряд. Кроме того, понадобится зарядное устройство, обладающее достаточной мощностью, и инвертор.
На днях заказал 10 мощных 10 ваттных светодиодов. Светодиоды уже едут из Китая, а тем временем задумался об их запитке. Светодиоды рассчитаны на напряжение 12 вольт.
Для питания этих светодиодов было решено собрать импульсный блок питания на довольно известной микросхеме IR2153. Была найдена печатная плата в описании к видеоролику из цикла «импульсный блок питания для чайников» от АКА. Плата там немного недоделанная, не хватает пары дорожек, пришлось немного поправить, сделать толще дорожки, переделать под свои транзисторы в корпусе TO-247, переделать низковольтную (выходную) часть так же под свои нужды.
Схема БП
Выход тут не стабилизирован никак, поэтому была добавлена стабилизация на стабилизаторе 278R12, но он ток всего 2 Ампера, поэтому он б
ыл умощнён PNP транзистором TIP36C, по даташитовской схеме:Таким образом мы увеличиваем максимальный выходной ток в несколько раз.
На выходе получаем вот такую схемуПод данную схему была поправлена печатая плата
Плата сделана под уже готовый трансформатор, свои транзисторы и радиаторы (видим площадки для припайки радиаторов). Плата имеет размеры 85х90мм
Собираем все компоненты для блока питания
Подготавливаем стеклотекстолит. Отрезаем прямоугольник 85х90мм.
У меня он двухсторонний, поэтому снимаем одну из сторон фольги.
Усаживаем транзисторы на радиаторы через подложки и термопасту
Мотаем трансформатор.
Первичная обмотка – две полуобмотки по 20 витков каждая проводом 0.8мм, средняя точка никуда не паяется, сделаны две полуобмотки, чтобы между ними намотать вторичную обмотку, которая содержит 4 витка провода 1мм тремя жилами.
Теперь утюжим, травим плату, сверлим отверстия и лудим дорожки. Затем впаиваем компоненты и получаем такой блок питания
Вид со стороны дорожек
Во время сборки кончился припой, пришлось растягивать, поэтому дорожки не до конца пропаяны. Конечно же будут утолщены позже.
После сборки внимательно проверяем монтаж. Теперь подключаем блок питания в сеть через лампу 220в 100вт. Я подключал не в сеть, а к самодельному преобразователю 12-220. Сделано это для того, чтобы схема не бабахнула при неверном монтаже. У меня обнаружилось 2 косяка (лампа горела процентов на 30), 1 – неверно спроектировал плату в районе стабилизатора (в архиве она исправлена и полностью рабочая) 2- ляпнул припоем между + и – выхода БП. После устранения неполадок схема завелась без проблем. После лампу можно отключить и подключить БП в сеть 220в напрямую.
На выходе БП имеем напряжение 12 вольт ровно, на выходе диодного моста после трансформатора в моём случае получилось 16 вольт, под нагрузкой в 60 ватт – 14.5 вольт, на выходе 11.8 вольт. Падение на 0.2 вольта в моём случае даже хорошо, будет проще жить светодиодам. Итак мы имеем падение напряжения на стабилизаторе в 2.5 вольта, при потреблении нагрузки 10А – это 25 ватт рассеиваемой мощности на стабилизаторе, что не совсем вкусно (меня не особо волнует), сократить эту рассеиваемую мощость можно уменьшением напряжения на выходе трансформатора (уменьшить на пол витка вторичку, либо увеличить на несколько витков первичку, либо понизить частоту ирки). Так же можно применить например импульсный стабилизатор, в таком случае моща, уходящая в тепло будет ничтожно мала.
Меня последнее не волнует, я буду юзать небольшой кулер.
Так же тепловыделение наблюдается на резисторе по питанию микросхемы, в моём случае от 15 кОм 3Вт, будет заменён на 5Вт.
Если наблюдаются ритмичные включения-выключения схемы, то следует уменьшить номинал резистора например до 12кОм либо увеличить ёмкость электролита стоящего по питанию микросхемы, чт и было сделано в моём случае, до 470мкФ.
Маломощный импульсный блок питания можно использовать в самых разных радиолюбительских конструкциях. Схема такого ИБП отличается особой простотой, поэтому может быть повторена даже начинающими радиолюбителями.
Основные параметры БП:
Входное напряжение - 110-260В 50Гц
Мощность - 15 Ватт
Выходное напряжение - 12В
Выходной ток - не более 0,7А
Рабочая частота 15-20кГц
Исходные компоненты схемы можно достать из подручного хлама. В мультивибраторе использовались транзисторы серии MJE13003, но при желании можно заменить на 13007/13009 или аналогичные. Такие транзисторы легко найти в импульсных блоках питания (в моем случае были сняты из компьютерного БП).
Конденсатор по питанию подбирается с напряжением 400 Вольт (в крайнем случае, на 250, чего очень не советую)
Стабилитрон использован отечественный типа Д816Г или импортный с мощностью порядка 1 ватт.
Диодный мост - КЦ402Б, можно использовать любые диоды с током 1 Ампер. Диоды нужно подобрать с обратным напряжением не менее 400 вольт. Из импортного интерьера можно ставить 1N4007 (полный отечественный аналог КД258Д) и другие.
Импульсный трансформатор - ферритовое кольцо 2000НМ, размеры в моем случае К20х10х8, но были использованы и также большие кольца, при этом намоточные данные не менял, работало нормально. Первичная обмотка (сетевая) состоит из 220 витков с отводом от середины, провод 0,25-0,45мм (больше нет смысла).
Вторичная обмотка в моем случае содержит 35 витков, что обеспечивает на выходе порядка 12 Вольт. Провод для вторичной обмотки подбирается с диаметром 0,5-1мм. Максимальная мощность преобразователя в моем случае не более 10-15 ватт, но мощность можно изменить подбором емкости конденсатора С3 (при этом, намоточные данные импульсного трансформатора уже меняются). Выходной ток такого преобразователя порядка 0,7А.
Сглаживающую емкость (С1) подобрать с напряжением 63-100Вольт.
На выходе трансформатора стоит использовать только импульсные диоды, поскольку частота достаточно повышена, обычные выпрямительные могут и не справится. FR107/207 пожалуй, самые доступные из импульсных диодов, часто встречаются в сетевых ИБП.
БП не имеет никаких защит от короткого замыкания, поэтому не следует замыкать вторичную обмотку трансформатора.
Перегрев транзисторов не замечал, с выходной нагрузкой 3 Ватт (светодиодная сборка) они ледяные, но на всякий случай можно установить на небольшие теплоотводы.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | MJE13003 | 2 | 13007/13009 | В блокнот | |
| VDS1 | Диодный мост | КЦ402А | 1 | Либо другой маломощный | В блокнот | |
| VDS2 | Диодный мост | 1 | Любой до 2А | В блокнот | ||
| VD1 | Стабилитрон | Д816Г | 1 | В блокнот | ||
| С1 | 220 мкФ 440В | 1 | В блокнот | |||
| С2 | Электролитический конденсатор | 1000 мкФ х 16В | 1 | В блокнот | ||
| С3 | Конденсатор | 2.2 мкФ х 630В | 1 | Пленочный |
