L'UPS descritto in questo articolo può fornire una potenza in uscita di 50 watt costantemente, a 110 volt con una frequenza di 60 Hz. L'uscita è fondamentalmente un'onda sinusoidale che si comporta esattamente come l'alimentazione CA standard della rete domestica per il carico.
Un alimentatore integrato funziona come un caricabatterie. Sebbene l'UPS possa essere implementato per numerose applicazioni diverse, è principalmente progettato per alimentare un piccolo sistema informatico e una periferica importante, come un'unità disco, per garantire che un'interruzione di corrente non causi mai la cancellazione dei dati o l'interruzione del programma che potrebbe essere in esecuzione in quel momento.
Ciò implica che questo circuito UPS da 50 watt alimentato al piombo non è in grado di gestire PC più grandi, che di solito funzionano con oltre 60 watt di potenza effettiva.
Una caratteristica importante di questo Circuito UPS è che emette un'alimentazione CA sinusoidale 'pulita': e difetti come rumore, picchi o bassa tensione all'interno della linea CA della rete non avranno mai un effetto sul funzionamento del computer (carichi).
Fase di commutazione del relè di alimentazione
Lo stadio di alimentazione è abbastanza caratteristico perché prende il potere attraverso un telecomando Batteria al piombo da 12 volt o SMF e anche dalla tua linea di alimentazione AC, la batteria qui diventa l'elemento più cruciale per il funzionamento dell'UPS.
Come mostrato nella Fig. 1 di seguito, quando l'interruttore di CARICA-SPEGNIMENTO-OPERAZIONE S1 è posizionato sull'impostazione CARICA o FUNZIONA, il relè RY2 viene attivato ei suoi contatti forniscono alimentazione CA agli avvolgimenti primari dei trasformatori di potenza T1 e T2.
La corrente attraverso gli avvolgimenti secondari viene raddrizzata tramite i diodi D1, D2, D3 e D4.
Le induttanze L1 e L2 limitano la corrente di carica per la batteria e impediscono il passaggio della corrente di ondulazione.
Il diodo D5 offre 'piede di porco' protezione da sovraccarico la sua funzione è quella di salvaguardare i molti componenti vulnerabili attivando il fusibile F1 che si brucia nel caso in cui la batteria venga accidentalmente collegata con una polarità errata.
L'amplificatore operazionale IC1 è collegato sotto forma di un comparatore di tensione invertente la cui tensione di riferimento può essere regolata in un intervallo da 11 a 14 volt tramite il potenziometro R3.
Quando la tensione della batteria scende al di sotto del riferimento, si attiva l'accoppiatore ottico IC2 che alimenta il relè RY1. La corrente che passa attraverso i contatti di RY1 inizia a caricare la batteria quando il carico non è troppo pesante.
D'altra parte, se l'UPS funziona al 100% o vicino al suo potenziale, potrebbe essere necessario un caricabatteria esterno per fornire un'adeguata alimentazione di corrente, per evitare che la batteria si scarichi.
PER Caricabatteria da 10 ampere è consigliabile. Dato che la maggior parte dei caricabatterie non dispone di un sistema di filtraggio, è necessario includere un condensatore di filtro di alto valore tra l'uscita del caricatore e la batteria per ridurre al minimo la corrente di ondulazione.
Al fine di prevenire sovraccarico della batteria , l'alimentazione dal caricatore deve essere attivata solo quando l'UPS viene caricato al 100% della sua capacità.
Il fusibile F2 deve essere inferiore a 10 ampere in modo che il fusibile principale, F1, non possa scattare quando l'uscita a 12 volt viene accidentalmente cortocircuitata.
Lo stadio dell'amplificatore a transistor
Come illustrato nella Fig. 2 di seguito, l'uscita CA dell'UPS è generata da un circuito amplificatore di Classe B accoppiato a trasformatore.
I 4 set di Transistor Darlington (Q4-Q8, Q5-Q9, Q6-Q10 e Q7-Q11) funzionano come reti inseguitore di emettitore per fornire tensione agli avvolgimenti primari dei trasformatori di potenza T5 e T6.
Il condensatore C8 annulla qualsiasi ingrediente ad alta frequenza che ha origine a causa della distorsione o del clipping del crossover ad alta tensione e inoltre inibisce l'auto oscillazione ad alta frequenza.
Due dei Darlington vengono alimentati in parallelo tramite il trasformatore T3 un'altra coppia viene spinta in parallelo tramite T4.
I diodi D11, D12, D13 e D14 producono una tensione di base CC costante che polarizza i transistor di uscita intorno alla regione di taglio.
Il Driver di classe A. la rete formata dai transistori Q2 e Q3, è analogamente interamente costituita da inseguitori di emettitore. L'incremento di tensione essenziale è implementato dai trasformatori T3 e T4, anch'essi trasformatori di potenza tipici configurati nell'ordine inverso.
Il transistor Q1 pilota i transistor Q2 e Q3 in parallelo. La base Q1 è collegata direttamente all'uscita IC5-d (vedi Fig. 3), che è a 4,5 volt CC.
L'inversione di fase per l'azionamento push-pull dello stadio di uscita si ottiene cablando opportunamente i secondari dei trasformatori T3 e T4.
Il generatore di onde sinusoidali
Come mostrato nella Fig.3 di seguito, il file stadio dell'oscillatore è configurato utilizzando IC4, che è un file 567 rilevatore di toni .
La frequenza dell'IC è impostata dai resistori R26 e R27 e dal condensatore C14 ed è fissata a 60 Hz precisi. L'uscita dell'onda quadra di IC4 viene trasformata in un'onda triangolare da IC5-b, che è più avanti convertito in un'onda sinusoidale di IC5-c.
Il guadagno dell'amplificatore operazionale IC5-d è impostato da potenziometro R35, che è fissato alla tensione di uscita AC.
L'amplificatore operazionale IC5-a converte l'onda sinusoidale dall'uscita T2 a una frequenza di 60 Hz.
D15 tutela contro i danni che possono verificarsi in caso di su amp l'inversione dell'input capita di girare negativa rispetto alla massa il diodo è generalmente polarizzato inversamente.
Gli impulsi a 60 Hz, che sono collegati a IC4 tramite C12 e D16, attivano l'oscillatore per agganciarsi alla frequenza CA di rete. Una certa misura di controllo sul preciso sincronizzazione di fase è ottenibile con la regolazione fine del potenziometro R20.
Una volta ottimizzato correttamente, l'uscita CA si bloccherà in fase con la linea di rete CA in ingresso e questo processo di blocco / sblocco durante l'interruzione e il ripristino dell'alimentazione in ingresso sarebbe morbido e favorevole, producendo quasi nessuna interferenza.
Il generatore di onde sinusoidali viene fornito con un'alimentazione a 9 volt uniforme e senza ondulazioni tramite IC3, un IC 7805, un regolatore da 5 V. Il pin 3 del regolatore viene mantenuto a 4 volt sopra la linea di terra con l'aiuto del divisore resistivo R16 e R17 per ottenere un'uscita precisa di 9 volt.
Il circuito del misuratore
Potrebbe essere possibile monitorare la tensione della batteria o la tensione di uscita CA attraverso un circuito del misuratore come mostrato nella Fig. 4 di seguito.
PER raddrizzatore a ponte costituito da quattro diodi raddrizzatori converte la corrente alternata in corrente continua, mentre il condensatore C19 si trasforma in una corrente continua pura.
Un interruttore DPDT collega un voltmetro da 15 V CC con l'alimentazione a 12 V o il partitore di tensione costruito utilizzando divisore resistivo di R36 e R37.
Come testare la commutazione dell'alimentatore
Potrebbe essere importante testare l'alimentazione sezione prima che l'amplificatore sia collegato. Questo può essere eseguito anche prima che lo stadio dell'amplificatore sia assemblato.
Per questo puoi regolare il braccio del cursore di R3 verso l'estremità che è collegata a R4.
Non collegare ancora il cavo di alimentazione a una presa elettrica. Collegare un 12 V batteria al piombo all'alimentazione e posizione S1 su CARICA o FUNZIONA.
Ora, il relè RY2 potrebbe essere visto attivato e il LED1 illuminato. A questo punto potresti trovare circa 12 V ai pin 2 e 7 di IC1.
Il pin 6 dovrebbe mostrare la logica bassa. Quindi, collegare il cavo di alimentazione a una presa CA. La lampada LMP1 ora si accenderà. Il relè RY1 dovrebbe continuare a essere disattivato e testare circa 14 V ai suoi contatti normalmente aperti.
Il pin 7 di IC1 dovrebbe indicare circa 14 V e il pin 3 circa 11 volt. Il pin 6 dovrebbe indicare una logica bassa.
Ruotare R3 alla sua estremità inversa per ottenere 14 V sul pin 3 RY1 in questo momento deve attivarsi con LED1 spento.
La tensione attraverso i punti della batteria dovrebbe ora essere 13 V. Regolare R3 appena intorno al livello al quale il relè RY1 si disattiva.
La fase del caricatore deve continuare a spegnere e riaccendere man mano che la tensione della batteria aumenta e si riduce . L'impostazione accurata di R3 può essere nel punto in cui l'uscita del caricatore cambia abbastanza rapidamente e si spegne praticamente nel momento in cui si accende.
La tensione della batteria dovrebbe essere di circa 12,5 V in assenza di alimentazione di carica. Quando la tensione della batteria scende, l'uscita del caricatore deve iniziare a commutare ripetutamente a meno che, naturalmente, la batteria non sia così gravemente scarica che la piena corrente del caricabatterie non è in grado di ripristinare la tensione fino a 12,5.
Test del generatore di onde sinusoidali
Il test di stadio generatore di onde sinusoidali può essere eseguito separatamente. Nel caso in cui lo si monti sul PCB mostrato senza il Regolatore 9 V IC , quindi è possibile utilizzare una batteria PP3 da 9 V o una fonte di alimentazione esterna equivalente per la procedura di test.
Inizia posizionando il braccio scorrevole del preset R20 sul lato a terra. L'utilizzo di un oscilloscopio dovrebbe visualizzare un segnale a onda quadra al pin 5 di IC4.
Fornendo una frequenza sinusoidale di 60 Hz al scansione orizzontale dell'ottica , regolare il resistore R27 per ottenere una frequenza di 60 Hz che genererà una forma d'onda di Lissajous rettangolare.
La frequenza non deve essere precisa con precisione. Un modello di forma d'onda che cambia gradualmente può essere abbastanza soddisfacente. Avendo l'oscilloscopio impostato per uno sweep standard a 60 Hz, assicurarsi che l'oscilloscopio indichi un'onda triangolare sull'uscita di IC5-be un'onda sinusoidale all'uscita di IC5-c.
All'uscita dell'IC5-d deve essere disponibile anche un'onda sinusoidale. E la sua ampiezza dovrebbe variare in risposta alla regolazione di R35. Nel caso in cui uno di questi controlli tende ad essere errato, esaminare la presenza di una tensione continua di 4,5 volt su tutti i pin di ingresso e uscita.
Quindi, collegare una sorgente da 12,6 V CA a R21 e regolare R20 finché non si trova l'oscilloscopio che mostra gli impulsi di uscita da IC5-a: La frequenza dell'oscillatore deve agganciarsi alla frequenza della linea di ingresso. Adesso impostare l'ambito per visualizzare una curva di Lissajous come fatto in precedenza e monitorare l'uscita IC5-d.
Devi vedere un motivo ovale che è quasi chiuso. È necessario essere in grado di mettere a punto l'R20 in modo che il display dell'oscilloscopio sia quasi una linea retta inclinata, a indicare che il segnale di uscita è in fase con la linea della griglia.
Ora, se si scollega il segnale CA in ingresso scollegando il cavo di alimentazione, il modello dell'oscilloscopio deve iniziare a produrre un cambiamento graduale in un display di forma ovale che si apre e si chiude.
Riallineare il potenziometro R27 per ridurre la velocità di variazione di cui sopra. Non appena la frequenza CA in ingresso viene ricollegata, il visualizzazione dell'ambito deve tornare immediatamente al modello della linea inclinata.
Test del circuito del misuratore
Il test e la calibrazione del circuito del contatore potrebbe essere implementato collegando il raddrizzatore alla linea AC della rete.
Spingendo S2 in posizione AC, sintonizzare R37 per ottenere una lettura del contatore che può essere 1/10 della tensione di ingresso AC misurata separatamente attraverso una lettura del contatore standard.
Se non trovi alcuna misurazione, cerca circa 130 volt CC intorno a C19 per assicurarti che il raddrizzatore sia collegato correttamente. Un oscilloscopio qui dovrebbe visualizzare un grande elemento di ondulazione a causa del basso valore uF del condensatore C19.
Testare l'amplificatore
Inizia il test integrando lo stadio dell'amplificatore a transistor di potenza con la fonte di alimentazione da 12 V e il generatore di forma d'onda sinusoidale in ingresso.
Regolare il braccio centrale dell'R35 verso l'estremità associata al lato di uscita di IC5-d, che decide l'impostazione per un segnale di uscita zero.
Ora sposta l'S1 in posizione 'OPERATE'. Dovresti vedere una lettura del contatore di 12,5 V sugli emettitori di Q2, Q3, Q8, Q9, Q10 e Q11.
Potresti anche scoprire che questi transistor diventano un po 'più caldi, anche se non caldi.
Dovresti essere in grado di vedere una lettura del contatore di circa 11 V alle basi di Q4, Q5, Q6 e Q7 e di circa 4 V all'emettitore Q1.
Durante l'esecuzione delle seguenti procedure di test, prestare attenzione mentre si lavora con l'uscita, poiché questa sarebbe a un livello letale di 117 V.
Collegare tra loro un filo di ciascuno degli avvolgimenti da 120 V del trasformatore T5 e T6, lasciando gli altri scollegati.
Collega un file Voltmetro AC con uno degli avvolgimenti del trasformatore e impostare il misuratore su un intervallo superiore a 110 volt.
Successivamente, ruotare a poco a poco il braccio centrale preimpostato R35 fino a quando non si vede una tensione di uscita misurabile. Se non trovi che ciò accada, assicurati che la fase di pilotaggio negli stadi di uscita sia invertita.
La tensione CA dalla base Q4 o Q6 alla base Q5 o Q7 deve essere il doppio della lettura a terra. Se non lo vedi, prova a scambiare i collegamenti degli avvolgimenti del trasformatore T3 o T4, ma non di entrambi.
Quindi, assicurarsi che gli avvolgimenti da 120 V del trasformatore T5 e T6 siano perfettamente in fase e quindi collegati in modo appropriato. Collegare il voltmetro attraverso i cavi che sono stati lasciati scollegati.
Se trovi che la tensione è due volte superiore alla lettura precedente, gli avvolgimenti sono sicuramente collegati in serie. Invertire rapidamente il collegamento di uno degli avvolgimenti.
Se non riesci a vedere alcuna lettura di tensione sul misuratore, collega gli altri due cavi tra loro. Collega una lampada da 15 W all'uscita e imposta il preset R35 per ottenere una piena potenza. La lampada deve illuminarsi con una luminosità ottimale e lo strumento dovrebbe indicare circa 125 volt AC.
Come utilizzare l'UPS
Durante l'implementazione del circuito UPS da 50 watt proposto, assicurarsi di impostare S1 su 'OPERATE' prima di accendere il carico.
Verificare l'uscita CA dall'UPS per accertarsi che stia producendo un minimo di 120 volt. Questa tensione di 120 V potrebbe diminuire leggermente non appena l'uscita viene caricata.
Se trovi che la tensione è instabile, significherebbe che l'oscillatore non si è bloccato e sincronizzato con la linea di alimentazione della rete. Per correggere questo problema prova a riadattare i preset R27 e R20 dopo qualche tempo, una volta che il circuito si è riscaldato un po '.
Quando si modificano i preset di R27 / R20 in modo appropriato, si noterà che l'oscillatore si blocca con la frequenza di rete CA durante ogni periodo di attivazione.
Ora accendere il sistema e riconfermare le condizioni della tensione di uscita. La tensione di uscita potrebbe scendere a 110 volt mentre viene utilizzato in condizioni di carico discontinuo, ad esempio un'unità disco o una stampante, e questo può essere accettabile.
Il tempo di backup dell'UPS durante un'interruzione di rete dipenderà dalla potenza nominale in Ah della batteria. Quando si utilizza una batteria per motocicletta, dovrebbe fornire circa 15 minuti di autonomia operativa.
Elenco par
L'elenco completo delle parti per il circuito UPS sinusoidale da 50 watt spiegato sopra è presentato nell'immagine seguente:
Come costruire gli induttanze del filtro L1, L2
Se non sei in grado di ottenere le induttanze L1, L2 consigliate dal tuo rivenditore di ricambi, puoi costruirle utilizzando la seguente configurazione
Utilizzare filo super smaltato da 1 mm per le bobine
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