Neprerušiteľný zdroj energie. Charakteristika zariadenia: priama konverzia z jednosmerného 12 voltového napätia na striedavé napätie 220 V s frekvenciou 50 Hz (). Maximálny výkon - 220 W. Spätná konverzia – slúži na nabíjanie batérie. Nabíjací prúd cca 6 A. Rýchle prepnutie z priamej konverzie do reverzného režimu.
Schéma neprerušiteľného napájania je uvedená nižšie
Na prvkoch VT3, VT4, R3...R6, C5, C6 je zostavený generátor hodín, ktorý generuje impulzy s priemernou frekvenciou 50 Hz. Generátor riadi činnosť tranzistorov VT1, VT6. Vinutia IIa, IIb transformátora T1 sú pripojené ku kolektorovému obvodu týchto tranzistorov.
Diódy VD2, VD3 sa používajú ako usmerňovač v spätnom režime a na ochranu tranzistorov VT1, VT6 v doprednom režime. Sieťový filter je vyrobený na prvkoch C1, C2, L1 a na prvkoch VD1, SZ, C4 filter generátora hodín.
Prevádzka neprerušiteľného napájania:
Priama konverzia: Na vinutia IIa alebo IIb sa striedavo privádza napätie +12 V a transformátor T1 ho mení na 220 V/50 Hz. Toto napätie je prítomné na zásuvke XS1 a sú k nemu pripojené všetky druhy spotrebiteľov (žiarovky, TV atď.)
Indikátor normálnej prevádzky je rozsvietenie LED diód VD4, VD5. Zaťažovací prúd môže dosiahnuť 1 A, čo zodpovedá výkonu 220 W.
Detaily a dizajn
T1 - môžete použiť akýkoľvek transformátor, ktorý poskytuje dve výstupné napätia 10V so zaťažovacím prúdom do 10A. Cievka L1 je vyrobená na feritovom krúžku K28x16x9 M2000NM. Krúžok by mal byť vopred zabalený do lakovanej látky a potom by sa mali navinúť dve vinutia 10 závitov drôtu s priemerom 0,55...0,70 mm. Tranzistory VT1, VT6 a diódy VD2, VD3 by mali byť inštalované na radiátore s plochou najmenej 200 cm2. cez sľudové platne.
Pozor! Keďže prvky obvodu sú pod sieťovým napätím, pri nastavovaní zariadenia je potrebné dodržiavať elektrické bezpečnostné opatrenia.
Andy Collinson
Popis
Toto je schéma zapojenia jednoduchého neprerušiteľného zdroja napájania. Vytvára stabilizované napätie 5 V a nestabilizované 12 V. Po vypnutí napájania sa zdrojom energie stáva batéria a tento prechod prebieha plynulo, bez skokov vo výstupných napätiach.
Poznámky
Tento obvod je možné prispôsobiť pre iné hodnoty stabilizovaných a nestabilizovaných výstupných napätí pomocou rôznych stabilizátorov a batérií. Napríklad na získanie stabilizovaných 15 V potrebujete dve sériovo zapojené 12-voltové batérie a integrovaný stabilizátor 7815. Preto má toto obvodové riešenie pomerne široké uplatnenie.
Primárne vinutie transformátora TR1 je dimenzované na menovitú hodnotu sieťového napätia, napríklad vo Veľkej Británii je to 240 V. Sekundárne vinutie musí v tomto prípade produkovať napätie minimálne 12 V s prúdom 2 A, ale môže byť konštruovaný aj pre vyššie napätie, napríklad 15 V. Pomalá poistka F1 chráni transformátor pred skratom obvodu alebo poruchou batérie. LED1 sa rozsvieti po pripojení napájania. Po vypnutí napájania indikátor zhasne a výstupné napätie je udržiavané batériou. Na obrázku nižšie je znázornený výsledok simulácie prevádzky zariadenia pri pripojení k elektrickej sieti.
Medzi svorkami VP1 a VP3 - menovité nestabilizované napájacie napätie. Na svorkách VP1 a VP2 je stabilizované napätie 5 V. Batéria B1 sa nabíja cez odpor R1 a diódu D1. Diódy D1 a D3 zabraňujú rozsvieteniu LED1 pri vypnutí sieťového napätia. Batéria sa nabíja v režime odkvapkávania, ktorého prúd sa určuje takto:
(VP5 - U B1 - 0,6) / R1,
VP5 - napätie za usmerňovacím mostíkom BR1, vyhladené kondenzátorom C1,
U B1 - napätie na batérii B1.
Do obvodu musí byť zaradená dióda D2, bez nej sa do batérie dostane plné napätie VP5, bez obmedzenia prúdu, čo povedie k prehriatiu batérie a jej poruche. Na obrázku nižšie je znázornený výsledok simulácie obvodu počas výpadku prúdu.
Upozorňujeme, že napätie 5 V je stabilné v akomkoľvek režime prevádzky obvodu a zároveň sa neregulované napájacie napätie VP3 môže meniť v rámci niekoľkých voltov.
Pohotovostný čas
Prevádzkový čas v záložnom režime závisí od záťaže pripojenej k zariadeniu, ako aj od kapacity batérie. Ak použijete 12-voltovú 7 Ah batériu a pripojíte 5-voltovú záťaž s prúdom 0,5 A (bez záťaže pripojenej k neregulovanému napäťovému výstupu), potom sa stabilné napätie 5 V udrží približne 14 hodín. Zvýšením kapacity batérie získate dlhší pohotovostný čas.
Najznámejšie sú počítačové zdroje neprerušiteľného napájania (UPS, alebo UPS). Bežný počítačový neprerušiteľný zdroj napájania stačí na pár minút potrebné na to, aby používateľ uložil údaje a normálne dokončil prácu. V tomto prípade je zbytočné hovoriť o dlhodobom napájaní mnohých spotrebiteľských zariadení. Ak potrebujete zabezpečiť chod inteligentných domácich systémov, vykurovacích zariadení alebo iných domácich spotrebičov, budete potrebovať výkonnejšie zariadenie určené na dlhodobú prevádzku. Môžete si kúpiť hotové zariadenie, ale pre ľudí, ktorí sú vyškolení a znalí elektrotechniky, je atraktívna možnosť vyrobiť si vlastný zdroj neprerušiteľného napájania. To vám do určitej miery pomôže ušetriť peniaze, dá vám príležitosť uplatniť svoje schopnosti a skončiť so zariadením, ktoré najlepšie vyhovuje potrebám konkrétneho spotrebiteľa.
Zabezpečte neprerušované napájanie zariadení na dosť dlhú dobu Použiť možno len zariadenia na báze výkonných a priestranných batérií, pre ktoré je potrebné použiť nabíjačku zodpovedajúceho výkonu a menič, ktorý premieňa jednosmerné napätie na štandardných 220 V. Najväčším problémom bude výroba meniča, keďže v závislosti od aký druh sínusu produkuje - čistý alebo meandrový - rôzne typy - záleží, ktoré zariadenia je možné napájať z prijatej súpravy. Niektoré zariadenia nevnímajú impulzné napätie s veľkým počtom vysokofrekvenčných harmonických - to je potrebné vziať do úvahy pri plánovaní vytvorenia UPS.
Väčšina používateľov uprednostňuje použitie hotového meniča zmontovaného vo výrobe, pretože je dosť ťažké poskytnúť požadovanú frekvenciu pre domácnosť a všetkých spotrebiteľov.Čo budete potrebovať?
Najprv si vyrobiť UPS vlastnými rukami budete potrebovať batérie z výkonného auta- KamAZ alebo iný podobný nákladný automobil. Je potrebné použiť dvojicu 12 V batérií zapojených do série a s kapacitou 190 Ah a viac. Malokapacitné zariadenia sa nabíjajú rýchlejšie, no sú náročnejšie na režim nabíjania a bolestivo reagujú na prebíjanie. Okrem toho budete potrebovať nabíjačku s dostatočným výkonom a menič.
Minule som si objednal 10 výkonných 10-wattových LED diód. LED diódy sú už na ceste z Číny, ale medzitým uvažujem o ich napájaní. LED diódy sú určené pre 12 voltov.
Na napájanie týchto LED bolo rozhodnuté zostaviť spínaný zdroj pomocou pomerne známeho čipu IR2153. V popise videa zo série „spínaný zdroj pre figuríny“ od AKA sa našla doska plošných spojov. Doska je tam trochu nedokončená, chýba pár stôp, musel som to trochu opraviť, zhrubnúť stopy, prerobiť ich, aby sa mi zmestili tranzistory v balení TO-247 a prerobiť nízkonapäťový (výstup) časť, aby vyhovovala aj mojim potrebám.
Napájací obvod
Výstup tu nie je nijako stabilizovaný, preto bola pridaná stabilizácia na stabilizátore 278R12, ale jeho prúd je len 2 Ampéry, takže by
Bol napájaný tranzistorom PNP TIP36C podľa schémy údajového listu:Takto niekoľkonásobne zvyšujeme maximálny výstupný prúd.
Výstupom je nasledujúci diagram:Pre tento obvod bol upravený plošný spoj.
Doska je vyrobená pre hotový transformátor, vlastné tranzistory a radiátory (vidíme podložky na spájkovanie radiátorov). Doska má rozmery 85x90mm
Zmontujeme všetky komponenty pre napájanie
Pripravujeme sklolaminát. Vystrihnite obdĺžnik 85 x 90 mm.
Ja ju mám obojstrannú, takže jednu stranu alobalu odstránime.
Tranzistory umiestňujeme na radiátory cez substráty a tepelnú pastu
Navíjame transformátor.
Primárne vinutie sú dve polovičné vinutia po 20 závitov s drôtom 0,8 mm, stredový bod nie je nikde spájkovaný, sú vyrobené dve polovičné vinutia, aby sa medzi nimi navinulo sekundárne vinutie, ktoré obsahuje 4 závity 1 mm drôtu s tromi jadrá.
Teraz dosku vyžehlíme, vyleptame, vyvŕtame otvory a pocínujeme koľajnice. Potom súčiastky prispájkujeme a získame takýto napájací zdroj
Pohľad z ciest
Pri montáži mi došla spájka a musel som ju natiahnuť, takže dráhy neboli úplne zaspájkované. Neskôr sa samozrejme zahustia.
Po montáži dôkladne skontrolujeme montáž. Teraz pripojíme napájanie do siete cez 220V 100W lampu. Nepripájal som ho do siete, ale do podomácky vyrobeného prevodníka 12-220. Urobilo sa to tak, aby obvod pri nesprávnej inštalácii nebúchal. Objavil som 2 zárubne (lampa svietila na 30 percent), 1 - nesprávne som navrhol dosku v oblasti stabilizátora (je to opravené v archíve a je plne funkčné) 2 - rozmazal som spájku medzi + a - výstupy napájacej jednotky. Po odstránení problémov obvod nabehol bez problémov. Potom môžete lampu vypnúť a pripojiť napájanie priamo do siete 220V.
Na výstupe zdroja máme napätie presne 12 voltov, na výstupe diódového mostíka za transformátorom v mojom prípade to bolo 16 voltov, pri zaťažení 60 wattov - 14,5 voltov, na výstupe. 11,8 voltov. Pokles o 0,2 voltu je v mojom prípade dokonca dobrý; uľahčí to život LED. Máme teda úbytok napätia na stabilizátore 2,5 voltu, pri spotrebe záťaže 10A - to je 25 wattov straty výkonu na stabilizátore, čo nie je veľmi chutné (je mi to úplne jedno), tento rozptýlený výkon môže byť znížené znížením napätia na výstupe transformátora (znížiť o pol otáčky sekundárneho alebo zvýšiť primár o niekoľko závitov, alebo znížiť frekvenciu impulzu). Môžete použiť napríklad aj pulzný stabilizátor, vtedy bude výkon stratený v teple zanedbateľný.
O to posledné mi nejde, použijem malý chladič.
Generovanie tepla sa pozoruje aj na rezistore napájajúcom mikroobvod, v mojom prípade od 15 kOhm 3W, bude nahradený 5W.
Ak sa pozoruje rytmické zapínanie a vypínanie obvodu, potom by sa mala hodnota odporu znížiť napríklad na 12 kOhm alebo by sa mala zvýšiť kapacita elektrolytu dodávajúceho napájanie do mikroobvodu, čo sa stalo v mojom prípade, až 470 μF.
Nízkoenergetický spínaný zdroj môže byť použitý v širokej škále dizajnov amatérskych rádií. Obvod takéhoto UPS je obzvlášť jednoduchý, takže ho môžu opakovať aj začínajúci rádioamatéri.
Hlavné parametre napájacieho zdroja:
Vstupné napätie - 110-260V 50Hz
Výkon - 15 Wattov
Výstupné napätie - 12V
Výstupný prúd - nie viac ako 0,7A
Pracovná frekvencia 15-20kHz
Počiatočné komponenty obvodu je možné získať z dostupného odpadu. Multivibrátor používal tranzistory série MJE13003, ale v prípade potreby ich možno nahradiť 13007/13009 alebo podobnými. Takéto tranzistory sa dajú ľahko nájsť v spínaných zdrojoch napájania (v mojom prípade boli odstránené z napájania počítača).
Napájací kondenzátor je vybraný s napätím 400 voltov (v extrémnych prípadoch 250, čo dôrazne neodporúčam)
Použitá zenerova dióda bola domáci typ D816G alebo importovaná s výkonom asi 1 watt.
Diódový mostík - KTs402B, môžete použiť akékoľvek diódy s prúdom 1 Ampér. Diódy musia byť zvolené so spätným napätím najmenej 400 voltov. Z dovezeného interiéru môžete nainštalovať 1N4007 (úplný domáci analóg KD258D) a ďalšie.
Pulzný transformátor je 2000NM feritový krúžok, rozmery v mojom prípade sú K20x10x8, ale boli použité aj veľké krúžky, ale nezmenil som údaje vinutia, fungovalo to dobre. Primárne vinutie (sieť) pozostáva z 220 závitov s kohútikom od stredu, drôt je 0,25-0,45 mm (už nie je žiadny bod).
Sekundárne vinutie v mojom prípade obsahuje 35 závitov, čo poskytuje výstup asi 12 Voltov. Drôt pre sekundárne vinutie je vybraný s priemerom 0,5-1 mm. Maximálny výkon meniča v mojom prípade nie je väčší ako 10-15 wattov, ale výkon je možné zmeniť výberom kapacity kondenzátora C3 (v tomto prípade sa už menia údaje o vinutí impulzného transformátora). Výstupný prúd takéhoto meniča je asi 0,7A.
Vyberte vyhladzovaciu kapacitu (C1) s napätím 63-100 voltov.
Na výstupe transformátora by ste mali používať iba impulzné diódy, pretože frekvencia je pomerne vysoká, konvenčné usmerňovače nemusia zvládnuť. FR107/207 sú možno najdostupnejšie zo spínacích diód, ktoré sa často nachádzajú v sieťových UPS.
Zdroj nemá žiadnu ochranu proti skratu, preto by ste nemali skratovať sekundárne vinutie transformátora.
Nezaznamenal som žiadne prehrievanie tranzistorov, pri výstupnom zaťažení 3 Watty (zostava LED) sú ľadové, ale pre každý prípad sa dajú nainštalovať na malé chladiče.
Zoznam rádioelementov
| Označenie | Typ | Denominácia | Množstvo | Poznámka | Obchod | Môj poznámkový blok |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT2 | Bipolárny tranzistor | MJE13003 | 2 | 13007/13009 | Do poznámkového bloku | |
| VDS1 | Diódový mostík | KTs402A | 1 | Alebo iný nízkoenergetický | Do poznámkového bloku | |
| VDS2 | Diódový mostík | 1 | Akékoľvek do 2A | Do poznámkového bloku | ||
| VD1 | Zenerova dióda | D816G | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| C1 | 220 µF 440 V | 1 | Do poznámkového bloku | |||
| C2 | Elektrolytický kondenzátor | 1000 uF x 16V | 1 | Do poznámkového bloku | ||
| C3 | Kondenzátor | 2,2 uF x 630 V | 1 | Film |
