Обикновена онлайн схема на UPS

В тази публикация научаваме за направата на просто онлайн непрекъсваемо захранване (UPS), което гарантира безпроблемно прехвърляне на захранващо напрежение към инверторно захранване за товара, поради липсата на тромави превключватели или релета.

Какво е онлайн UPS

Както подсказва името, онлайн UPS система остава непрекъснато онлайн и никога не излиза офлайн дори за части от секундата, тъй като захранването на батерията към UPS инвертора се поддържа непрекъснато свързано, независимо от мрежовото състояние на променлив ток.

По време на периода, в който е наличен захранващият променлив ток, той първо се преобразува в постоянен и се понижава до нивото на батерията.

Този DC зарежда батерията и също така има предимство пред батерията за едновременно захранване на инвертора поради по-високата си мощност от батерията. Инверторът преобразува този постоянен ток обратно в електрическата мрежа за захранване на свързания товар.

В случай, че мрежата от променлив ток не успее, подаденото напрежение от променливотоковото към постояннотоковото захранване се прекъсва и батерията, която е непрекъснато свързана в линия, сега започва да захранва инвертора безпроблемно, без прекъсване на захранването към товара.

Онлайн UPS срещу офлайн UPS

Основната разлика между онлайн UPS и офлайн UPS е, че за разлика от офлайн UPS, онлайн UPS не зависи от механични превключващи релета или превключватели за прехвърляне за преминаване от AC мрежа към AC инвертор по време на повреда на AC мрежа (както е показано по-долу).

От друга страна, Офлайн UPS системи както е показано в долната блок-схема, разчитайте на механични релета за прехвърляне на UPS в режим на инвертор, по време на отсъствие на мрежово захранване.

В тези системи, когато е наличен мрежов променлив ток, захранването се подава директно към товара чрез набор от релейни контакти, а батерията се задържа в режим на зареждане чрез друг набор от релейни контакти.

Веднага щом мрежата за променлив ток откаже, съответните релейни контакти се деактивират и превключват батерията от режим на зареждане до инверторен режим , и натоварването от мрежата AC към инвертора AC.

Това предполага, че процесът на трансфер има тенденция да включва леко забавяне, макар и в милисекунди, докато се превключва от мрежата на мрежата към инвертора.

Това закъснение, макар и малко, може да бъде критично за чувствително електронно оборудване като компютри или базирани на микроконтролер системи.

Следователно онлайн UPS система изглежда по-ефективен от офлайн UPS по отношение на скоростта и плавността, по време на процеса на превключване от мрежова AC към инверторна AC за всички видове уреди.

Проектиране на проста онлайн UPS / инверторна схема

Както беше обсъдено в горните раздели, създаването на обикновен онлайн UPS изглежда доста лесно.

Ние ще игнорираме EMI ​​филтъра за простота, а също и защото инверторът в нашия дизайн ще бъде с ниска честота (50 Hz) трансформатор с желязна сърцевина базиран инвертор и ДЗПО вече ще включва вграден EMI филтри за необходимите корекции.

Ще ни трябват следните материали за основния онлайн дизайн на UPS:

• Готов модул за захранване от AC до DC 14 V 5 Amp SMPS.
• Система за прекъсване на зареждането с батерия с постоянен ток зарядно устройство.
• Батерия над етапа на прекъсване на разреждането.
• Батерия 12 V / 7Ah
• Всякакви проста схема на инвертора от този уебсайт.

Схеми и етапи

Различните етапи на веригата за предложената онлайн схема на UPS могат да бъдат научени от следните подробности:

1) Вериги за прекъсване на батерията : Схемата по-долу показва много важната верига за прекъсване на презареждането на батерията, изградена около няколко операционни усилватели .

Левият страничен операционен усилвател е конфигуриран да контролира прекомерното зареждане на батерията. Пинът № 3 на операционния усилвател е свързан с положителната батерия за определяне на нивото на напрежението. Когато това напрежение на батерията на пин # 3 надвиши съответната ценерова стойност на пин # 2, изходният щифт # 6 на операционния усилвател се превръща високо.

Това активира релето чрез BC547 драйвер транзистор причинявайки превключване на релейните контакти от N / C към N / O, което прекъсва захранването на батерията, предотвратявайки прекомерното зареждане на батерията.

Обратната връзка хистерезисен резистор през щифт # 6 и щифт # 3 на левия операционен усилвател кара релето да се застопори за определен период от време, докато напрежението на батерията спадне до ниво под прага на задържане на хистерезиса, което кара пина # 3 да се понижи, и съответно щифт # 6 също отива ниско, изключвайки релето. Релейните контакти вече превключват обратно към N / C, възстановявайки зареждането на батерията.

Прекъсване на веригата

Десният страничен операционен усилвател контролира пределната граница на разреждане на батерията или изтощена батерия ситуация. Докато напрежението на пин # 3 на този операционен усилвател остава над референтното ниво на пин # 2 (както е зададено от предварително зададената пин # 3), изходът на операционния усилвател продължава да бъде висок.

Този висок изход на щифт # 6 позволява прикаченият MOSFET да остане в режим на проводимост, което позволява инверторът да бъде включен през отрицателната линия.

При равномерно изтощаване на батерията от натоварването на инвертора, нивото на щифт # 3 на операционния усилвател пада под референтното напрежение на пин # 2, което води до понижаване на щифт # 6 на интегралната схема, което прекъсва MOSFET и инвертора .

Текущ етап на управление

BJT, свързан с MOSFET, формира текуща верига за управление на онлайн UPS, която позволява батерията да се зарежда чрез постоянно ниво на тока.

R2 трябва да се изчисли, за да се зададе максимално ниво на текущия контрол за батерията и инвертора. Може да се приложи по следната формула:

R2 = 0,7 / Максимален ток

две) Инверторна схема : Инверторната схема за онлайн UPS система, която трябва да бъде свързана с горното верига на контролера на батерията е показано по-долу.

Избрахме IC 555 базирана схема за простота, а също и за осигуряване на адекватен обхват на изходната мощност.

Този инвертор ще остане онлайн, докато веригата на зарядното устройство и батерията останат функционални и мрежа от променлив ток се подава по подходящ начин към системата чрез a AC към DC SMPS верига с мощност 14V, 5 ампера , или според конкретната номинална мощност на системата, която е напълно адаптивна.

Обратната връзка BJT през портите на инверторните MOSFETs гарантира, че изходното напрежение на инвертора никога не надвишава над безопасното ниво и се подава контролирано.

Това завършва нашия опростен онлайн дизайн на UPS веригата, който осигурява непрекъснато непрекъсваемо онлайн захранване за всяко натоварване с променлив ток, което трябва да бъде функционално без никакви прекъсвания, независимо от наличието на променлив ток на входа.