Eenvoudig online UPS-circuit

In dit bericht leren we over het maken van een eenvoudige online ononderbroken stroomvoorziening (UPS) die een naadloze overdracht van wisselstroomvoeding naar wisselstroomvoeding voor de belasting garandeert, vanwege de afwezigheid van omslachtige omschakelaars of relais.

Wat is een online UPS

Zoals de naam al doet vermoeden, blijft een online UPS-systeem continu online en gaat het nooit offline, zelfs niet voor een fractie van een seconde, omdat de batterijvoeding naar de UPS-omvormer continu verbonden blijft, ongeacht de netspanning.

Gedurende de periode dat de AC-ingang op het lichtnet beschikbaar is, wordt deze eerst omgezet naar DC en teruggebracht naar het batterijniveau.

Deze gelijkstroom laadt de batterij op en heeft ook voorrang op de batterij om tegelijkertijd de omvormer van stroom te voorzien vanwege het hogere vermogen dan de batterij. De omvormer zet deze gelijkstroom weer om naar wisselstroom voor het voeden van de aangesloten belasting.

In het geval dat de AC-netspanning uitvalt, wordt de verlaagde AC naar DC-voeding onderbroken en begint de batterij die continu in lijn is aangesloten, nu de omvormer naadloos van stroom te voorzien, zonder enige onderbreking van de stroomtoevoer naar de belasting.

Online UPS versus offline UPS

Het belangrijkste verschil tussen een online UPS en een offline UPS is dat, in tegenstelling tot offline UPS, de online UPS niet mechanisch afhankelijk is omschakelrelais of overdrachtsschakelaars voor doorvoer van wisselstroom naar wisselstroom van de omvormer tijdens een stroomstoring (zoals hieronder getoond).

Anderzijds, Offline UPS-systemen Zoals weergegeven in het onderstaande blokschema, vertrouwt u op mechanische relais voor het omschakelen van de UPS naar de omvormermodus als er geen wisselstroomvoeding is.

In deze systemen wordt, wanneer netspanning beschikbaar is, de voeding rechtstreeks aan de belasting geleverd via een set relaiscontacten en wordt de batterij in de oplaadmodus gehouden via een andere set relaiscontacten.

Zodra de netspanning uitvalt, worden de relevante relaiscontacten gedeactiveerd en wordt de batterij van de laadmodus naar omvormermodus , en de belasting van net-wisselstroom naar wisselstroomomvormer.

Dit impliceert dat het overdrachtsproces de neiging heeft om een ​​kleine vertraging in te houden, zij het in milliseconden bij het overschakelen van het net naar het hoofdnet van de omvormer.

Deze vertraging, hoewel klein, kan van cruciaal belang zijn voor gevoelige elektronische apparatuur zoals computers of op microcontrollers gebaseerde systemen.

Daarom het online UPS-systeem lijkt efficiënter te zijn dan een offline UPS in termen van snelheid en soepelheid, tijdens het omschakelingsproces van net-wisselstroom naar wisselstroomomvormer voor alle soorten apparaten.

Een eenvoudig online UPS / omvormercircuit ontwerpen

Zoals besproken in de bovenstaande secties, ziet het maken van een eenvoudige online UPS er eigenlijk vrij eenvoudig uit.

We negeren het EMI-filter omwille van de eenvoud en ook omdat de omvormer in ons ontwerp een lage frequentie (50 Hz) zal hebben ijzeren kern transformator gebaseerde omvormer, en de SMPS zou al ingebouwd zijn EMI-filters voor de nodige rectificaties.

We hebben de volgende materialen nodig voor het standaard online UPS-ontwerp:

• Een kant-en-klare Mains AC naar DC 14 V 5 Amp SMPS-module.
• Een uitschakelsysteem voor overbelasting van de batterij met constante stroom oplader circuit.
• Een batterij over ontladen uitschakelcircuit.
• Een accu 12 V / 7Ah
• Ieder eenvoudig invertercircuit van deze website.

Circuitdiagrammen en stadia

De verschillende circuitfasen voor het voorgestelde online UPS-circuit kunnen worden geleerd uit de volgende details:

1) Accu-uitschakelcircuits : Het onderstaande circuit toont het zeer belangrijke uitschakelcircuit voor overbelasting van de batterij, opgebouwd rond een paar op amp stages ​

De linker opamp-trap is geconfigureerd om het overladen van de batterij te regelen. De pin # 3 van de opamp is verbonden met de positieve batterij om het spanningsniveau te detecteren. Wanneer deze accuspanning op pin # 3 de corresponderende zenerwaarde van pin # 2 overschrijdt, wordt de opamp output pin # 6 hoog.

Dit activeert het relais via de BC547 stuurtransistor waardoor de relaiscontacten verschuiven van N / C naar N / O, waardoor de laadtoevoer naar de accu wordt onderbroken, waardoor overladen van de accu wordt voorkomen.

De feedback hysterese weerstand over pin # 6 en pin # 3 van de linker opamp zorgt ervoor dat het relais gedurende een bepaalde tijd wordt vergrendeld, totdat de batterijspanning daalt tot een niveau onder de vasthouddrempel van de hysterese, waardoor pin # 3 laag wordt, en dienovereenkomstig gaat pin # 6 ook laag, waardoor het relais wordt uitgeschakeld. De relaiscontacten schakelen nu terug naar de N / C, waardoor de laadtoevoer naar de batterij wordt hersteld.

Overmatige ontlading Afgesneden circuit

De rechter opamp regelt de over-ontladingslimiet van de batterij of de lage batterij situatie. Zolang de spanning van pin # 3 van deze opamp boven het referentieniveau van pin # 2 blijft (zoals ingesteld door de preset van pin # 3), blijft de output van de opamp hoog.

Door deze hoge output op pin # 6 kan de aangesloten MOSFET in de geleidingsmodus blijven, waardoor de omvormer via de negatieve lijn kan worden ingeschakeld.

In een zelfs dat de batterij overmatig leeg raakt door de belasting van de omvormer, zakt het niveau van opamp pin # 3 onder de referentiespanning van pin # 2, waardoor pin # 6 van het IC laag wordt, wat de MOSFET en de omvormer afsnijdt .

Huidige controlefase

De BJT die bij de MOSFET hoort, vormt een stroomregelcircuit voor de online UPS, waardoor de batterij kan worden opgeladen via een constant stroomniveau.

R2 moet worden berekend om het maximale stroomcontroleniveau voor de batterij en de omvormer in te stellen. Het kan worden geïmplementeerd met behulp van de volgende formule:

R2 = 0,7 / Max. Stroom

twee) Omvormercircuit : Het invertercircuit voor het online UPS-systeem, dat met het bovenstaande moet worden verbonden batterij controller circuit wordt hieronder weergegeven.

We hebben een IC 555 gebaseerd circuit eenvoudigheidshalve en ook om te zorgen voor voldoende vermogensbereik.

Deze omvormer blijft online zolang het laadcircuit en de batterij functioneel blijven, en de wisselstroomnet wordt op de juiste manier aan het systeem toegevoerd via een AC naar DC SMPS-circuit met een nominaal vermogen van 14 V, 5 amp , of volgens het specifieke vermogen van het systeem, dat volledig aanpasbaar is.

De BJT-terugkoppeling over de poorten van de omvormer-MOSFET's zorgt ervoor dat de uitgangsspanning van de omvormer nooit boven het veilige niveau uitkomt, en wordt gecontroleerd gevoed.

Dit concludeert ons eenvoudige online UPS-circuitontwerp, dat een continue ononderbroken ononderbroken stroomvoorziening voor elke AC-belasting garandeert, die functioneel moet zijn zonder enige onderbreking, ongeacht de beschikbaarheid van de AC-ingang.