4 Circuiti UPS (Simple Uninterruptible Power Supply) esplorati

In questo post esaminiamo 4 semplici progetti di UPS (Uninterruptible power supply) da 220 V che utilizzano una batteria da 12 V, che possono essere compresi e costruiti da qualsiasi nuovo appassionato. Questi circuiti possono essere utilizzati per azionare un apparecchio o un carico opportunamente selezionato, esploriamo i circuiti.

Design n. 1: UPS semplice che utilizza un singolo CI

Una semplice idea qui presentata può essere costruito a casa utilizzando la maggior parte dei componenti ordinari per produrre risultati ragionevoli. Può essere utilizzato per alimentare non solo i normali apparecchi elettrici ma anche sofisticati gadget come i computer. Il suo circuito inverter utilizza un design a onda sinusoidale modificato.

Un gruppo di continuità con funzioni elaborate potrebbe non essere necessario in modo critico per il funzionamento anche di gadget sofisticati. Un progetto compromesso di un sistema UPS presentato qui potrebbe essere sufficiente per le esigenze. Include anche un caricabatteria intelligente universale integrato.

Differenza tra UPS e inverter

Qual è la differenza tra un file gruppo di continuità (UPS) e un inverter? Ebbene, in generale entrambi hanno lo scopo di svolgere la funzione fondamentale di convertire la tensione della batteria in CA che può essere utilizzata per azionare i vari dispositivi elettrici in assenza della nostra alimentazione CA domestica.

Tuttavia, nella maggior parte dei casi un inverter potrebbe non essere dotato di molte funzioni di cambio formato automatico e misure di sicurezza normalmente associate a un UPS.

Inoltre, gli inverter per lo più non portano un caricabatterie incorporato mentre tutti gli UPS hanno un caricabatterie automatico integrato con loro per facilitare la ricarica istantanea della batteria interessata quando è presente la rete CA e ripristinare il alimentazione da batteria in modalità inverter nel momento in cui viene a mancare l'alimentazione in ingresso.

Inoltre, gli UPS sono tutti progettati per produrre una corrente alternata con una forma d'onda sinusoidale o almeno un'onda quadra modificata simile alla sua controparte sinusoidale. Questa forse diventa la caratteristica più importante con gli UPS.

Con così tante funzionalità in mano, non c'è dubbio che questi fantastici dispositivi dovrebbero diventare costosi e quindi molti di noi nella categoria della classe media non sono in grado di mettere le mani su di loro.

Ho provato a creare un file Progettazione UPS sebbene non paragonabile a quelli professionali ma una volta costruito, sicuramente sarà in grado di sostituire le interruzioni di rete in modo abbastanza affidabile ed inoltre essendo l'uscita è un'onda quadra modificata, è adatto a far funzionare tutti i sofisticati gadget elettronici, anche i computer.

Tutti i design qui sono di tipo offline, potresti anche provare questo semplice circuito UPS online

Comprensione del progetto del circuito

La figura a lato mostra un semplice inverter quadrato modificato, che è facilmente comprensibile, ma incorpora caratteristiche cruciali.

L'IC SN74LVC1G132 ha l'estensione singola porta NAND (trigger di Schmitt) incapsulato in un piccolo pacchetto. Fondamentalmente costituisce il cuore dello stadio dell'oscillatore e richiede solo un singolo condensatore e un resistore per le oscillazioni richieste. Il valore di queste due componenti passive determina la frequenza dell'oscillatore. Qui è dimensionato a circa 250 Hz.

La frequenza di cui sopra viene applicata allo stadio successivo costituito da un singolo contatore / divisore di decine di Johnson IC 4017. L'IC è configurato in modo che le sue uscite producano e ripetano una serie di cinque uscite logiche sequenziali alte. Poiché l'ingresso è un'onda quadra, anche gli output vengono generati come onde quadre.

Elenco delle parti per l'inverter UPS

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 o una singola porta da IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRASFORMATORE = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Sezione caricabatteria

I conduttori di base di due serie di transistor Darlington accoppiati ad alto guadagno e ad alta potenza sono configurati per l'IC in modo tale che riceva e conduca alle uscite alternative.

I transistor conducono (in tandem) in risposta a queste commutazioni e un corrispondente potenziale alternato ad alta corrente viene tirato attraverso le due metà degli avvolgimenti del trasformatore collegati.

Poiché le tensioni di base ai transistor dall'IC vengono saltate alternativamente, l'impulso quadrato risultante dal trasformatore porta solo la metà del valore medio rispetto agli altri inverter ordinari. Questo valore medio RMS dimensionato delle onde quadre generate assomiglia molto al valore medio della rete AC che è normalmente disponibile presso le nostre prese domestiche e diventa quindi adatto e favorevole ai più sofisticati gadget elettronici.

L'attuale design del gruppo di continuità è completamente automatico e lo farà tornare alla modalità inverter nel momento in cui viene a mancare l'alimentazione in ingresso. Ciò avviene tramite una coppia di relè RL1 e RL2 RL2 ha una doppia serie di contatti per invertire entrambe le linee di uscita.

Come spiegato sopra, un UPS dovrebbe anche incorporare un caricabatteria intelligente universale integrato che dovrebbe essere controllato anche in tensione e corrente.

La figura successiva che è parte integrante del sistema mostra un po 'di intelligenza caricabatteria automatico circuito. Il circuito non è solo controllato in tensione, ma include anche una configurazione di protezione da sovracorrente.

I transistor T1 e T2 formano fondamentalmente un sensore di tensione accurato e non consentono mai al limite superiore della tensione di carica di superare il limite impostato. Questo limite viene risolto impostando opportunamente il preset P1.

I transistor T3 e T4 insieme tengono “d'occhio” l'aumento di corrente assorbita dalla batteria e non le consentono mai di raggiungere livelli che possono essere considerati pericolosi per la durata della batteria. Nel caso in cui la corrente inizi a spostarsi oltre il livello impostato, la tensione su R6 supera - 0,6 volt, sufficienti per attivare T3, che a sua volta soffoca la tensione di base di T4, limitando così qualsiasi ulteriore aumento della corrente assorbita. Il valore di R6 può essere trovato utilizzando la formula:

R = 0,6 / I, dove I è il tasso di corrente di carica.

Il transistor T5 svolge la funzione di monitor di tensione e attiva (disattiva) i relè nel momento in cui la rete CA viene a mancare.

Elenco delle parti per il caricabatterie

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET, LINEARE
R6 = VEDI TESTO
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, CORRENTE 1/10 DELLA BATTERIA AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Design n. 2: UPS a trasformatore singolo per inverter e ricarica batterie

Il prossimo articolo descrive in dettaglio un semplice circuito UPS basato su transistor con un circuito caricabatteria integrato, che può essere utilizzato per ottenere un file potenza di rete ininterrotta a buon mercato, a casa, in ufficio, nei negozi, ecc. Il circuito può essere aggiornato a qualsiasi livello di potenza superiore desiderato. L'idea è stata sviluppata dal Sig. Syed Xaidi.

Il vantaggio principale di questo circuito è che utilizza un file trasformatore unico per la carica della batteria e per il funzionamento dell'inverter . Significa che non è necessario incorporare un trasformatore separato per caricare la batteria in questo circuito

I seguenti dati sono stati forniti dal Sig.Syed tramite e-mail:

Ho visto che le persone vengono istruite dal tuo post. Quindi, penso che dovresti spiegare alle persone questo schema.

Questo circuito ha mutivibratore astabile basato su transistor come hai fatto tu. I condensatori c1 e c2 sono 0.47 per ottenere la frequenza di uscita di circa 51.xx Hz come ho misurato ma non è costante in tutti i casi.

Il MOSFET ha un diodo ad alta potenza inverso che viene utilizzato per caricare la batteria, non è necessario aggiungere un diodo speciale al circuito. Ho mostrato il principio di commutazione con i relè nello schema. RL3 deve essere utilizzato con un circuito sezionato.

Questo circuito è molto semplice e l'ho già testato. Proverò un altro mio disegno che condividerò con te non appena il test sarà terminato. Controlla la tensione di uscita e la stabilizza utilizzando PWM. Anche in quel design sto usando un trasformatore da 140 V per la ricarica e BTA16 per controllare gli ampere di carica. Speriamo per il Bene.

Stai facendo meglio. Non mollare mai, passa una splendida giornata.

Design # 3: circuito UPS basato su IC 555

Il terzo progetto spiegato di seguito è un semplice circuito UPS che utilizza PWM, e quindi diventa perfettamente sicuro per il funzionamento di apparecchiature elettroniche sofisticate come computer, sistema musicale ecc. L'intera unità ti costerà circa $ 3. Nel design è incluso anche un caricabatterie integrato per mantenere la batteria sempre in condizioni di ricarica e in modalità stand by. Studiamo l'intero concetto e il circuito.

Il concetto di circuito è abbastanza semplice, si tratta di far commutare i dispositivi di uscita in base agli impulsi PWM ben ottimizzati applicati, che a loro volta commuta il trasformatore per generare una tensione di rete CA indotta equivalente con parametri identici a una forma d'onda sinusoidale CA standard.

Funzionamento del circuito:

Lo schema elettrico può essere compreso con l'aiuto dei seguenti punti:

Il circuito PWM utilizza il popolare IC 555 per la generazione richiesta degli impulsi PWM.

I preset P1 e P2 possono essere impostati esattamente come richiesto per alimentare i dispositivi di uscita.

I dispositivi di uscita risponderanno esattamente agli impulsi PWM applicati dal circuito 555, quindi un'attenta ottimizzazione dei preset dovrebbe risultare in un rapporto PWM quasi ideale che può essere considerato del tutto equivalente a una forma d'onda AC standard.

Tuttavia, poiché gli impulsi pWM sopra discussi vengono applicati alle basi di entrambi i transistor posizionati per la commutazione di due chennel separati significherebbe un disastro totale, poiché non vorremo mai commutare insieme entrambi gli avvolgimenti del trasformatore.

Utilizzo di porte NOT per indurre la commutazione a 50 Hz

Pertanto è stata introdotta un'altra fase costituita da poche porte NOT dall'IC 4049, che garantisce che i dispositivi conducano o commutino alternativamente e mai tutti alla volta.

L'oscillatore costituito da N1 e N2 esegue impulsi a onda quadra perfetti, che sono ulteriori tamponato da N3 --- N6 . Anche i diodi D3 e D4 svolgono un ruolo importante facendo sì che i dispositivi rispondano solo agli impulsi negativi provenienti dalle porte NOT.

Questi impulsi spengono alternativamente i dispositivi, consentendo a un solo canale di condurre in un determinato istante.

Il preset associato a N1 e N2 viene utilizzato per impostare la frequenza AC di uscita dell'UPS. Per 220 volt, deve essere impostato a 50 Hz e per 120 volt, deve essere impostato a 60 Hz.

Elenco delle parti per l'UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = come da formula,
P3 = 100K preimpostato
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = diodo zener 3v
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, consultare la scheda tecnica per i numeri dei pin.
Trasformatore = 12-0-12 V, 15 Amp

Il circuito del caricabatteria:

Se si tratta di un UPS, l'inclusione di un circuito caricabatteria diventa fondamentale.

Tenendo presente il basso costo e la semplicità del design, un design del caricabatterie molto semplice ma ragionevolmente accurato è stato incorporato in questo circuito di alimentazione ininterrotta.

Guardando la figura possiamo semplicemente testimoniare quanto sia facile la configurazione.

Puoi ottenere l'intera spiegazione in questo circuito caricabatteria articolo I due relè RL1 e RL2 sono posizionati in modo da rendere il circuito completamente automatico. Quando è disponibile l'alimentazione di rete, i relè si eccitano e commutano la rete AC direttamente al carico tramite i loro contatti N / O. Nel frattempo la batteria viene caricata anche attraverso il circuito del caricatore.Nel momento in cui viene a mancare l'alimentazione AC, i relè invertono e scollegano la linea di rete e la sostituiscono con il trasformatore dell'inverter in modo che ora l'inverter si occupi di fornire la tensione di rete al carico , entro millisecondi.

Un altro relè RL4 viene introdotto per invertire i suoi contatti in caso di interruzione di corrente, in modo che la batteria che è stata mantenuta in modalità di carica venga spostata in modalità inverter per la generazione richiesta di alimentazione CA di backup.

Elenco delle parti per il caricabatterie

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

Trasformatore = 0-12 V, 3 Amp

Design n. 4: progettazione UPS da 1 kva

L'ultimo progetto, ma di gran lunga il più potente, discute un circuito UPS da 1000 watt alimentato con un ingresso di +/- 220 V, utilizzando 40 batterie da 12 V / 4 Ah in serie. Il funzionamento ad alta tensione rende il sistema relativamente meno complesso e senza trasformatore. L'idea è stata richiesta da Aquarius.

Specifiche tecniche

Sono un tuo fan e ho costruito molti progetti per mio uso personale con successo e ho avuto molto piacere. Dio ti benedica. Ora ho intenzione di costruire un UPS da 1000 watt con un concetto diverso (inverter con ingresso ad alta tensione dc).

Userò un banco di batterie da 18 a 20 batterie sigillate in serie ciascuna da 12 volt / 7 Ah per fornire un accumulo di 220+ volt come ingresso a un inverter senza trasformatore.

Potete suggerire un circuito più semplice possibile per questo concetto che dovrebbe includere un caricabatteria + protezione e commutazione automatica in caso di mancanza di rete. Successivamente includerò anche un input di energia solare.

Il design

Il circuito UPS da 1000 watt proposto può essere costruito utilizzando i seguenti due circuiti dove il primo è la sezione inverter con i relè di commutazione automatica richiesti. Il secondo design fornisce la fase di carica automatica della batteria.

Il primo circuito che raffigura l'inverter da 1000 watt è costituito da tre fasi di base.

T1, T2 insieme ai componenti associati formano lo stadio amplificatore differenziale di ingresso che amplifica i segnali PWM in ingresso da un generatore PWM che potrebbe essere un generatore sinusoidale.

R5 diventa la sorgente di corrente per fornire una corrente ottimale allo stadio differenziale e al successivo stadio di pilotaggio.

La sezione dopo lo stadio differenziale è lo stadio driver che solleva efficacemente il PWM amplificato dallo stadio differenziale a livelli sufficienti per attivare il successivo stadio mosfet di potenza.

I mosfet sono allineati in modo push pull tra i due banchi di batterie da 220 V e quindi commutano le tensioni attraverso i loro terminali di scarico / sorgente per produrre l'uscita CA 220 V richiesta senza incorporare un trasformatore.

La suddetta uscita è terminata al carico tramite uno stadio di commutazione a relè costituito da un relè DPDT da 12V 10A il cui ingresso di attivazione è derivato dalla rete di servizio tramite un adattatore 12V ac / DC. Questa tensione di attivazione viene applicata alle bobine di tutti i relè a 12V che vengono utilizzati nel circuito per le azioni di commutazione da rete a inverter.

Elenco delle parti per il circuito UPS da 1000 watt sopra

Tutti i resistori CFR da 2 watt se non diversamente specificato.

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 / 100 V.
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

relè = DPDT, contatti 12V / 10A, bobina 400 ohm

Circuito caricabatteria per la ricarica dei banchi batteria da 220V DC.

Sebbene idealmente le batterie da 12V coinvolte debbano essere caricate individualmente tramite un'alimentazione a 14V, tenendo conto della semplicità, un caricatore universale da 220V è stato finalmente trovato più desiderabile e facile da costruire.

Come mostrato nel diagramma sottostante, poiché la tensione di carica richiesta è in prossimità di 260V, l'uscita di rete 220V potrebbe essere vista direttamente utilizzata allo scopo.

Tuttavia, applicare direttamente la rete potrebbe essere pericoloso per le batterie a causa dell'enorme quantità di corrente che comporta, una semplice soluzione che utilizza una lampadina della serie da 200 watt è inclusa nel design.

L'ingresso di rete è applicato tramite un singolo diodo 1N4007 e una lampadina a incandescenza da 200 watt che passa attraverso i contatti di un relè di commutazione.

Inizialmente la tensione raddrizzata a semionda non è in grado di raggiungere le batterie a causa del relè in modalità OFF.

Premendo il PB1, l'alimentazione è momentaneamente consentita per raggiungere le batterie.

Ciò richiede la generazione di un livello di tensione corrispondente attraverso la lampadina da 200 watt e viene rilevato dal LED ottico.

L'opto risponde istantaneamente e fa scattare il relè accompagnato che si attiva istantaneamente e si blocca su ON e lo sostiene anche dopo che PB1 viene rilasciato.

La lampadina da 200 watt potrebbe essere vista illuminare leggermente la cui intensità dipenderebbe dalle condizioni di carica del banco di batterie.

Quando le batterie iniziano a caricarsi, la tensione attraverso la lampadina da 200 watt inizia a diminuire fino a quando il relè non viene spento non appena viene raggiunto il livello di carica completa della batteria. Questo può essere regolato impostando il preset 4k7.

L'uscita dal caricatore di cui sopra è alimentata al banco di batterie attraverso un paio di relè SPDT come mostrato nel diagramma seguente.

I relè assicurano che le batterie siano messe in modalità di ricarica fintanto che l'ingresso di rete è disponibile e viene ripristinato in modalità inverter quando l'ingresso di rete viene a mancare.