Схемотехника источника бесперебойного питания N-Power SVP-625

В статье рассматривается принципиальная схема источника бесперебойного питания (ИБП) под российско-итальянским брэндом N-Power. Однако маломощные ИБП этой торговой марки производились на китайских заводах, и их качество, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Поэтому отказы этих устройств не являются редкостью. А что самое ценное при ремонте электронного устройства? Конечно же, наличие принципиальной схемы.

 

Принцип работы

Источник бесперебойного питания N-Power SVP625 (Smart-Vision Prime) мощностью 625 ВА относится к системам линейно-интерактивного типа. Этот тип систем предполагает, что ИБП переходит на питание от аккумуляторов только в случае пропадания сетевого питающего напряжения или при значительном отклонении напряжения от номинального диапазона значений. В состав любого линейно-интерактивного источника входит модуль автоматической регулировки выходного напряжения (англ. — AVR), который позволяет повышать или понижать входное сетевое напряжение на фиксированную величину, в результате выходное напряжение остается в заданном диапазоне значений. Наличие AVR приводит к тому, что ИБП значительно реже переходит на работу от аккумуляторов, что положительно сказывается на ресурсе батарей.

Рис. 1. Форма выходного тока ИБП

 

Рис. 2. Внутренняя компоновка ИБП

 

 

N-Power SVP-625 при работе от аккумуляторов формирует на своем выходе импульсное переменное напряжение (рис. 1), о чем в рекламных буклетах производитель умалчивает. UPS оснащен коммуникационным интерфейсом USB для мониторинга и управления. Внутренняя компоновка источника питания представлена на рис. 2, на котором видно, что в качестве силового трансформатора используется тороидальный трансформатор, к преимуществам использования которого можно отнести следующие:

— повышение КПД;

— снижение уровня шума;

— улучшение массогабаритных показателей;

— снижение токов холостого хода в 10…20 раз;

— уменьшение электромагнитных полей рассеяния в несколько раз. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения представлены на рис. 3. Конфигурация обмоток трансформатора является достаточно традиционной для линейно-интерактивных ИБП данного класса. Можно считать, что имеется три обмотки:

— Силовая низковольтная обмотка, ток в которой формируется инвертором в момент перехода на работу от аккумуляторов. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение с аккумулятора. Поочередное переключение силовых ключей инвертора формирует ток то в одном, то в другом плече этой обмотки, в результате чего и создается выходной переменный ток. Провод этой обмотки имеет максимальное сечение. Средний вывод обмотки обозначается красным проводом, а крайние выводы — черным и белым проводами (достаточно часто встречаются трансформаторы, в которых вместо белого провода используется синий).

Рис. 3. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения

 

— Высоковольтная силовая обмотка, подключенная к входу-выходу ИБП. К этой обмотке прикладывается сетевое питающее переменное напряжение 220 В или наоборот, на этой обмотке формируется выходное напряжение ИБП при работе от аккумуляторов. Эта обмотка совмещена с обмоткой автоматического регулятора напряжения AVR, и вместе они представляют собой автотрансформатор. На обмотке AVR формируется напряжение, уровень которого составляет примерно 13% от уровня сетевого напряжения, и это напряжение добавляется к сетевому, или вычитается из него. Другими словами, модуль AVR представляет собой автотрансформатор, обмотка которого подключается синфазно или противофазно в зависимости от того, что требуется сделать — повысить или понизить выходное напряжение относительно входного.

— Дополнительная (вторичная) обмотка, к которой подключается зарядное устройство или схема фиксации (клампирования). Когда сетевое напряжение присутствует, ЭДС, наведенная на этой дополнительной обмотке, используется для заряда аккумулятора. Когда же сетевое напряжение пропадает, и ИБП переходит на работу от аккумулятора, эта обмотка используется для фиксации на нулевом уровне выходного напряжения ИБП в моменты между «отрицательными» и «положительными» полуволнами (рис. 4).

Рис. 4. Эпюра выходного напряжения ИБП с фиксированным нулевым уровнем

 

В целом, схемотехника рассматриваемого ИБП не отличается какими-либо интересными решениями, все реализовано традиционно, как и в подавляющем большинстве аналогичных устройств других производителей. Конструктивно вся схема ИБП выполнена на одной печатной плате типа PB-000SC-1КОМ-V80 (рис. 5). Принципиальная схема этой платы представлена на рис.6. На самом деле в этом UPS есть еще одна печатная плата (на рис. 5 она справа), которая запаивается в основную плату. На этой дополнительной плате находится контроллер USB, выполняющий функцию коммуникации с персональным компьютером.

Рис. 5. Внешний вид печатной платы PB-000SC-1КОМ-V80

 

 

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема ИБП (по щелчку крупно)

 

 

Далее мы проведем анализ схемотехники этого ИБП по принципиальной электрической схеме (рис. 6) и отметим его основные узлы.

 

Схемотехника и назначение основных узлов

Входные и выходные цепи

Эти цепи служат для фильтрации сетевых помех и защиты нагрузки, подключенной к ИБП, от бросков сетевого напряжения. Фильтрация осуществляется конденсаторами CX1, CX2, CY1, CY2 (рис. 6). Защита от повышенного напряжения обеспечивается варистором MOV1. Здесь же находятся коммутирующие реле RY1, RY2 и RY3. Реле RY1является входным, оно своими контактами замыкает или размыкает вход с выходом. Когда сетевое напряжение находится в допустимом диапазоне значений, контакты реле замкнуты и входное сетевое напряжение передается на выход ИБП. Когда же сетевое напряжение пропадает или выходит за допустимые границы, контакты RY1 размыкается, отключая выход ИБП от входа. Реле RY2 и RY3 относятся к модулю AVR и позволяют подключить обмотку автотрансформатора синфазно или противофазно сетевому напряжению.

 

Датчик выходной мощности

Он позволяет измерять величину выходного тока, протекающего через нагрузку, подключенную к ИБП. В качестве измерительного элемента в этой схеме используется низкоомный резистор R101 (0,2 Ом). Резистор установлен таким образом, что весь выходной ток ИБП протекает через него, в результате на резисторе создается падение напряжения, прямо пропорциональное силе тока в нагрузке. Таким образом, напряжение, полученное на резисторе, соответствует мощности нагрузки, подключенной к выходу ИБП. Выпрямление и сглаживание напряжения, снимаемого с резистора R101, осуществляется схемой на базе операционного усилителя (ОУ) LM324 (вход — выв. 5 и 6 ИМС U2). На выходе схемы датчика мощности формируется сигнал POWER, который подается на аналоговый вход (выв. 1) микропроцессора U1 типа MDT10P73.

 

Датчик входного напряжения

Этот датчик позволяет измерить величину сетевого напряжения, и, естественно, оценить его наличие. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R7-R10 подается на вход операционного усилителя LM324 (выв. 9 и 10 U2). Схема на основе этого операционного усилителя выпрямляет и сглаживает входное напряжение, в результате чего формируется сигнал постоянного тока VIN, подаваемый на аналоговый вход микропроцессора AIC0 (выв. 2 U1). Уровень сигнала VIN прямо пропорционален напряжению питающей сети.

 

Датчик частоты и фазы питающей сети

Позволяет измерить частоту переменного тока питающей сети и его фазу. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R17, R18, R19 подается на вход ОУ LM324 (выв. 12 и 13 U2). В результате на выходе операционного усилителя формируется импульсное напряжение (сигнал PHASE). Частота и фаза этих импульсов соответствует частоте и фазе переменного тока сети. Эти импульсы подаются на вход микропроцессора PB1 (выв. 21 U1).

 

Зарядное устройство

Этот узел представляет собой линейный стабилизатор. В качестве источника энергии зарядное устройство использует ЭДС, наводимую в дополнительной обмотке силового трансформатора (контакты 4 и 3 разъема CN1) в периоды, когда сетевое напряжение номинальное. Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом (D5-D8), после чего дополнительно выпрямляется диодом D9 и сглаживается конденсатором С15. Для получения необходимого зарядного напряжения величиной около 14,5 В используется интегральный стабилизатор LM317 (U5). Величина его выходного напряжения, а соответственно, и величина зарядного напряжения, определяется резистивным делителем R28 R29. Зарядное устройство управляется сигналом CHRG, который формируется микропроцессором на выв. 22 PB1. Этот сигнал разрешает (высоким уровнем) или запрещает (когда установлен в низкий уровень) работу зарядного устройства. Напряжение, прикладываемое к аккумулятору, на схеме обозначено как BAT+.

 

Датчик выходного напряжения

Он контролирует величину напряжения на выходе ИБП во время резервной работы от аккумулятора. Для оценки выходного напряжения используется ЭДС, наведенная на дополнительной обмотке силового трансформатора PT (контакты 4 и 3 разъема CN1). Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом D5-D8, и через делитель R26 R27 подается на аналоговый вход микропроцессора AIC4 (выв. 7 U2). Сигнал VOUT прямо пропорционален выходному напряжению ИБП.

 

Датчик заряда аккумулятора

Этот датчик позволяет оценить величину напряжения на аккумуляторе. Он представляет собой обычный резистивный делитель напряжения R2x R2xx. Делитель подключается к контакту аккумуляторной батареи (BAT+). С этого делителя напряжение, пропорциональное напряжению на аккумуляторе, подается на аналоговый вход AIC2 микропроцессора U1 (выв. 4).

 

Пусковая цепь

Эта цепь обеспечивает запуск ИБП при нажатии кнопки на панели управления. Пусковой кнопке соответствует контакт 4 соединительного разъема CN4. В момент нажатия на кнопку открываются транзисторы Q1 и Q2, в результате чего напряжение аккумулятора VBAT прикладывается к стабилизатору напряжения +5 В, выполненному на микросхеме типа 7805 (U4). От этого стабилизатора питается микропроцессор U1. После запуска микропроцессора открытое состояние транзисторов Q1, Q2 и управление ими обеспечивается выходным сигналом микропроцессора PC5 (выв. 16 U1). Этим сигналом, например, микропроцессор выключает ИБП при получении команды через коммуникационный интерфейс или при значительном разряде аккумуляторной батареи во время резервного режима работы. В момент запуска (при открытых транзисторах Q1, Q2) также начинает вырабатываться напряжение +V1, необходимое для управления силовыми транзисторами инвертора.

 

Инвертор

Инвертор обеспечивает формирование переменного тока на выходе ИБП в резервном режиме. Он построен по схеме двухтактного преобразователя, часто называемого Push-Pull. Преобразователь создает ток в низковольтной силовой обмотке трансформатора PT. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение аккумулятора. Для создания переменного тока транзисторы инвертора должны переключаться поочередно с частотой 50 Гц. Одно «плечо» двухтактного преобразователя образовано парой параллельно включенных транзисторов Q4, Q5, а второе плечо — транзисторами Q6, Q7. Такое параллельное включение транзисторов позволяет увеличить мощность схемы. Поочередное включение транзисторов обеспечивается сигналами PSHPL1 и PSHPL2, которые микропроцессор формирует в резервном режиме на своих выходах — выв. 23 и 24.

 

Схема клампирования

Схема предназначена для формирования нулевого уровня в выходном напряжении ИБП во время работы инвертора. Такая фиксация осуществляется шунтированием дополнительной обмотки силового трансформатора в соответствующие моменты времени. Шунтирование обеспечивается транзистором Q8, который управляется сигналом CLAMP, формируемым на выходе микропроцессора PB4 (выв. 25 U1). Алгоритм формирования переменного тока с «паузой на нуле» демонстрирует рис. 7.

Рис. 7. Эпюры для пояснения принципа работы схемы фиксации нулевого уровня

 

Микропроцессор

Он управляет источником бесперебойного питания в соответствии с микропрограммой, «прошитой» в его внутренней энергонезависимой памяти EEPROM. Микропроцессор типа MDT10P73 установлен в контактную панель. Наличие внутренней прошивки делает микропроцессор уникальным, что приводит к значительным сложностям при его неисправности и необходимости замены. Процессор также имеет встроенную оперативную память, АЦП, стек, таймеры, тактовый генератор и другие узлы. Он работает на тактовой частоте 20 МГц, которая задается кварцевым резонатором X1.

 

Датчик температуры

Он позволяет измерить температуру внутри корпуса ИБП. Это необходимо для предотвращения аварийных режимов работы ИБП и аварийных режимов заряда-разряда аккумулятора. В качестве датчика температуры используется термистор Th2. Сигнал с этого датчика подается на аналоговый вход микропроцессора AIC1 (выв. 3 U1).

 

Коммуникационный интерфейс

Обеспечивает связь с печатной платой, на которой находится контроллер USB. Эта небольшая печатная плата впаивается в четырехконтактный разъем USB.

 

Панель управления

Лицевая панель управления подключается к разъему CN4. Ее светодиоды-индикаторы управляются микропроцессором (выв. 27, 28,15 U1). Кнопка панели управления выведена на контакт 4 разъема CN4.

 

Буферный каскад

Позволяет усиливать сигналы, формируемые микропроцессором для управления некоторыми цепями. Буферный каскад реализован на микросхеме U3 типа ULN2003A, которая представляет собой сборку из семи усилителей Дарлингтона. Эта микросхема выполняет очень важную функцию, обеспечмвая «развязку» между микропроцессором и силовыми каскадами. Так, например, при выходе из строя транзисторов инвертора сборка U3 не должна «пропустить» импульсы повышенного напряжения и тока на микропроцессор, предотвращая, тем самым, его отказ.

 

«Пищалка»

Этот узел (на схеме обозначен BZ1) формирует предупреждающие звуковые сигналы при аварийных режимах и во время работы от аккумулятора. Управление «пищалкой» осуществляет микропроцессор с выв. 13 (PC2).

 

Неисправности ИБП

В заключение необходимо сказать несколько слов о неисправностях этой модели ИБП. Так как UPS N-Power имеют не такое распространение, как, например, источники бесперебойного питания APC или IPPON, большого разнообразия отказов автору статьи наблюдать не пришлось. Все встретившиеся неисправности были связаны с инвертором, а именно, с пробоем силовых транзисторов Q4-Q7. При этом в обязательном порядке перегорают предохранители FUSE1 и FUSE2 (оба по 25 А). В некоторых случаях пробой транзисторов инвертора приводил к выходу из строя микросхемы U3, что было очень хорошо заметно по ее корпусу. Справедливости ради следует отметить, что наличие буфера U3 защитило микропроцессор U1 от такой же участи.

Автор: Алексей Конягин (г. Пенза)

Источник:  Ремонт и сервис

СХЕМА BACK UPS

02.04.201902.04.2021 от admin

   Источник бесперебойного питания, или как в простонародье его называют ЮПС (BACK UPS) — это по сути повышающий преобразователь и зарядное устройство в одном корпусе. Устройство очень полезное, особенно для владельцев ПК. Устройство может автономно питать компьютер, если по каким-то причинам внезапно выключили электричество. К сожалению, встроенный аккумулятор не позволяет питать компьютер в течении долгого времени, поскольку его емкость ограничена 7-ю амперами (в некоторых мощных моделях стоит АКБ до 15-20А). Перейдем к самому аккумулятору. 

   В источниках бесперебойного напряжения используется закрытый гелиевый или кислотный аккумулятор. Встроенный аккумулятор рассчитан обычно на емкость от 7 до 8 Ампер/час, напряжение — 12 вольт. Аккумулятор полностью герметичен, это позволяет использовать устройство в любом состоянии. Помимо аккумулятора, внутри можно разглядеть громадный трансформатор, в данном случае на 400-500 ватт. Трансформатор работает в двух режимах —

 1) как повышающий трансформатор для преобразователя напряжения.

 2) как понижающий сетевой трансформатор для зарядки встроенного аккумулятора. 

   При работе в обычном режиме нагрузка питается отфильтрованным напряжением сети. Для подавления электромагнитных и помех во входных цепях используются фильтры. Если входное напряжение становится ниже или выше установленной величины или вообще исчезает, то включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии.

Преобразуя постоянное напряжение батарей в переменное, инвертор осуществляет питание нагрузки от батарей. BACK UPS класса Off-line неэкономично работают в электросетях с частыми и значительными отклонениями напряжения от номинальной величины, поскольку частый переход на работу от батарей уменьшает срок службы последних. Мощность выпускаемых производителями Back-UPS находится в диапазоне 250-1200 ВА. Схема источника бесперебойного напряжения BACK UPS достаточно сложна. В архиве вы можете скачать большой сборник принципиальных схем, а ниже приведены несколько уменьшенных копий — клик для увеличения. 

   Тут можно встретить специальный контроллер, который отвечает за правильную работу устройства. Контроллер активирует реле, когда сетевое напряжение отсутствует и если бесперебойник включен, то он будет работать как преобразователь напряжения. Если напряжение в сети снова появляется, то контролер отключает преобразователь и устройство превращается в зарядное устройство.

Емкость встроенного аккумулятора может хватать до 10 — 30 минут, если, разумеется, устройство питает компьютер. Подробнее почитать про работу и назначение узлов бесперебойника можно почитать в этой книге. 

   BACK UPS может быть использован в качестве резервного источника питания, вообще рекомендуется иметь каждому дому по бесперебойнику. Если бесперебойный ИП предназначен для бытовых потребностей, то желательно выпаять с платы сигнализатор, он напоминает, что устройство работает как преобразователь, напоминание писком он делает в каждые 5 секунд, а это надоедает. На выходе преобразователя чистые 210-240 вольт 50 герц, но что касается формы импульсов, там явно не чистый синус. BACK UPS может питать любую бытовую технику, в том числе и активную, разумеется, если мощность устройства позволит этого.

Originally posted 2019-04-02 07:33:13. Republished by Blog Post Promoter

Как спроектировать схему источника бесперебойного питания (ИБП)

В этом кратком руководстве мы узнаем, как спроектировать индивидуальную схему ИБП в домашних условиях, используя обычные компоненты, такие как несколько микросхем NAND и несколько реле.

Что такое ИБП

ИБП, что означает источник бесперебойного питания, представляют собой инверторы, предназначенные для бесперебойной подачи сетевого питания переменного тока на подключенную нагрузку без малейших перебоев, независимо от внезапных сбоев в подаче электроэнергии, колебаний или даже отключения электроэнергии.

ИБП становится полезным для ПК и другого подобного оборудования, которое связано с обработкой важных данных и не может допустить прерывания сетевого питания во время операции обработки жизненно важных данных.

Для этого оборудования ИБП становится очень удобным благодаря мгновенному резервному питанию нагрузки и предоставлению пользователю достаточного времени для сохранения важных данных компьютера до тех пор, пока не будет восстановлено фактическое питание от сети.

Это означает, что ИБП должен очень быстро переключаться с сети на инвертор (резервный режим) и наоборот при возможном сбое сетевого питания.

В этой статье мы узнаем, как сделать простой ИБП со всеми минимальными функциями, гарантируя, что он соответствует вышеизложенным принципам и обеспечивает пользователя бесперебойным питанием хорошего качества на протяжении всей его работы.

Ступени ИБП

Базовая схема ИБП будет состоять из следующих основных ступеней:

1) Цепь инвертора

2) Батарея

3) Цепь зарядного устройства батареи

4) Ступень цепи переключения с использованием реле или другого устройства, такие как симисторы или SSR.

Теперь давайте узнаем, как вышеперечисленные этапы схемы могут быть построены и интегрированы вместе для реализации достаточно приличной системы ИБП.

Блок-схема

Упомянутые функциональные этапы источника бесперебойного питания можно подробно понять с помощью следующей блок-схемы:

Здесь мы видим, что основная функция переключения ИБП выполняется парой ступеней реле DPDT.

Оба реле DPDT питаются от блока питания или адаптера 12 В переменного тока в постоянный.

Видно реле DPDT с левой стороны, управляющее зарядным устройством. Зарядное устройство батареи получает питание, когда сеть переменного тока доступна через верхние контакты реле, и подает зарядный вход на батарею через нижние контакты реле. При сбое в сети переменного тока контакты реле переключаются на нормально-замкнутые контакты. Верхние контакты реле отключают питание зарядного устройства, а нижние контакты теперь соединяют аккумулятор с инвертором, чтобы инициировать работу в инверторном режиме.

Правые контакты реле используются для переключения с сети переменного тока на сеть переменного тока инвертора и наоборот.

Практичная схема ИБП

В следующем обсуждении мы попытаемся понять и разработать практическую схему ИБП.

1) Инвертор.

Поскольку ИБП должен иметь дело с критически важными и чувствительными электронными приборами, задействованный инверторный каскад должен иметь разумную форсированную форму сигнала, другими словами, обычный прямоугольный инвертор не может быть рекомендован для ИБП, и поэтому для нашей конструкции мы делаем уверен, что об этом условии позаботятся.

Хотя я разместил на этом веб-сайте много инверторных схем, включая сложные синусоидальные типы ШИМ, здесь мы выбираем совершенно новый дизайн, просто чтобы сделать статью более интересной, и добавляем новую инверторную схему в список

В конструкции ИБП используются только один IC 4093, и все же он способен выполнять на выходе хорошие синусоидальные функции, модифицированные ШИМ.

Перечень деталей

• N1—N3 вентили NAND от IC 4093
• Мосфеты = IRF540
• Трансформатор = 9-0-9 В / 10 А / 220 В или 120 В
• R3/R4 = потенциометр 220 кОм
• C1/C2 = 0,1 мкФ/50 В
• Все резисторы 1 кОм, 1/4 Вт.

  IC 4093 состоит из 4 вентилей И-НЕ типа Шмидта, эти вентили соответствующим образом сконфигурированы и размещены в показанной выше инверторной схеме для реализации требуемых спецификаций.

  Один из вентилей N1 настроен как генератор для генерации 200 Гц, а другой вентиль N2 подключен как второй генератор для генерации импульсов с частотой 50 Гц.

  Выход N1 используется для управления подключенными мосфетами с частотой 200 Гц, а затвор N2 вместе с дополнительными затворами N3/N4 попеременно переключает мосфеты с частотой 50 Гц.

  Это делается для того, чтобы мосфеты никогда не могли работать одновременно с выхода N1.

  Выходы N3, N4 разбивают 200 Гц от N1 на чередующиеся блоки импульсов, которые обрабатываются трансформатором для создания ШИМ переменного тока с заданным напряжением 220 В.

  На этом завершается этап работы с инвертором в нашем учебном пособии по созданию ИБП.

  На следующем этапе объясняется схема реле переключения, а также то, как указанный выше инвертор должен быть подключен к реле переключения для облегчения автоматического резервного копирования инвертора и операций зарядки аккумулятора при сбое сети, и наоборот.

  Ступень переключения реле и цепь зарядного устройства

  На приведенном ниже рисунке показано, как секция трансформатора схемы инвертора может быть сконфигурирована с несколькими реле для реализации автоматического переключения для предложенной конструкции ИБП.

  На рисунке также показана простая схема автоматического зарядного устройства с использованием микросхемы IC 741 в левой части рисунка.

  Сначала давайте узнаем, как подключаются переключающие реле, а затем мы можем перейти к объяснению зарядного устройства.

  Всего на этом этапе используется 3 набора реле:

  1) 2 реле SPDT в виде RL1 и RL2

  2) Одно реле DPDT в виде RL3a и RL3b.

  RL1 подключается к цепи зарядного устройства аккумулятора и контролирует отключение высокого/низкого уровня заряда аккумулятора и определяет, когда аккумулятор должен быть готов к использованию для инвертора, а когда его необходимо снять.

  SPDT RL2 и DPDT (RL3a и RL3b) используются для действий по мгновенному переключению при сбое и восстановлении питания. Контакты RL2 служат для соединения или отключения центрального отвода трансформатора с аккумуляторной батареей в зависимости от наличия или отсутствия сети.

  RL3a и RLb, которые представляют собой два набора контактов реле DPDT, отвечают за переключение нагрузки через сеть инвертора или сетевую сеть во время перерывов в подаче электроэнергии или периодов восстановления.

  Катушки RL2 и DPDT RL3a/RL3b подключены к источнику питания 14 В таким образом, что эти реле быстро активируются и деактивируются в зависимости от состояния входной сети и выполняют необходимые действия по переключению. Этот источник питания 14 В также используется в качестве источника для зарядки аккумуляторной батареи инвертора при наличии сетевого питания.

  Видно, что катушка RL1 соединена со схемой операционного усилителя, которая управляет зарядкой батареи и обеспечивает отключение питания батареи от источника 14 В, как только оно достигает того же значения.

  Он также следит за тем, чтобы, пока батарея находится в инверторном режиме и потребляется нагрузкой, ее нижний уровень разряда никогда не опускался ниже 11 В, и отключает батарею от инвертора, когда она достигает этого уровня. Обе эти операции выполняются реле RL1 в ответ на команды операционного усилителя.

  Процедуру настройки приведенной выше схемы зарядного устройства ИБП можно узнать из этой статьи, в которой обсуждается, как сделать зарядное устройство с отсечкой низкого и высокого уровня с использованием IC 741

  Теперь нужно просто соединить все вышеперечисленные этапы вместе, чтобы получился прилично выглядящий небольшой ИБП, который можно использовать для обеспечения бесперебойного питания вашего ПК или любого другого подобного гаджета.

  Вот и все, на этом мы завершаем наше руководство по проектированию схемы персонального ИБП, которое может легко сделать любой начинающий любитель, следуя приведенному выше подробному руководству.

  Все, что вам нужно знать, и многое другое

  По данным Statista, в 2019 году десять стран разделили первое место по качеству электроснабжения. Однако всегда хорошо иметь резервную копию, даже в стране с первоклассной инфраструктурой электроснабжения. Перебои в подаче электроэнергии все еще могут происходить из-за технического обслуживания или повреждения оборудования. Вот тут-то и появляются цепи и блоки источника/источника бесперебойного питания (ИБП). Это похоже на цепь аварийного освещения. В следующем руководстве мы рассмотрим, что такое схемы ИБП и чем они могут вам помочь.

  Что такое ИБП и как он работает?

  ИБП — это электрическое устройство, обеспечивающее непрерывное резервное питание. ИБП включится, как только пропадет сетевое питание или прервется входное электропитание. Таким образом, блоки ИБП могут быть удобны при использовании их с персональными компьютерами. По сути, ИБП дает вашему настольному компьютеру те же преимущества, что и ноутбук. Это может уберечь вас от потери данных и повреждения вашего ПК.

  ИБП включится, как только произойдет перебой в подаче электроэнергии, поэтому есть достаточно времени для безопасного отключения оборудования. Тем не менее, мы обычно используем ИБП временно в течение короткого периода времени. Следовательно, это гарантирует, что никакие данные не будут потеряны.

  В качестве альтернативы организации могут использовать ИБП для обеспечения работы электрооборудования до тех пор, пока не начнут работать резервные генераторы. Блоки ИБП также обеспечивают защиту от скачков напряжения и скачков напряжения. Таким образом, организации должны интегрировать решения ИБП вместе со своими обычными решениями для резервного копирования.

  ИБП содержит несколько батарей. Он переключает на них нагрузку, когда обнаруживает потерю мощности или падение напряжения. Кроме того, он использует инвертор для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение для устройств вывода.

  Основные типы ИБП

  
  ИБП резервного питания с изолированной батареей на столе

  Блоки и схемы ИБП бывают различных систем и конструкций. Тем не менее, есть три основных типа. В этом разделе руководства мы обсудим эти варианты.

  Системы с одинарным преобразованием
  

  Системы с одним преобразованием представляют собой простейшие типы и наиболее распространенные схемы ИБП. Таким образом, как отдельные лица, так и организации склонны использовать их в ИТ-инфраструктуре и системах. Электроэнергия будет проходить через ИБП с одним преобразованием и подаваться на электрооборудование.

  ИБП будет контролировать входное напряжение. Если он обнаружит какое-либо нарушение питания или падение входного переменного тока ниже требуемой мощности, ИБП начнет потреблять ток от своей батареи через свой инвертор. Кроме того, он отключит вход питания переменного тока, чтобы предотвратить обратное питание, что может привести к повреждению любого подключенного оборудования.

  Тем не менее, ИБП будет поддерживать аварийное питание электронного оборудования до тех пор, пока не разрядятся его батареи или напряжение сети переменного тока не вернется в рабочее состояние.

  Существует два основных типа систем с одним преобразованием. Это: 

  Резервный/автономный ИБП: Это наиболее стандартные типы ИБП с одним преобразованием. В этой конфигурации электрическое оборудование будет получать питание непосредственно от сети, а ИБП контролирует его. В случае скачка напряжения или отказа резервный ИБП автоматически переключается на питание от батареи и подает выходное напряжение на электрооборудование. Время переключения практически незаметно. Это может быть до 25 миллисекунд. По сути, резервные цепи ИБП обеспечивают необходимую защиту от перенапряжения наряду с резервным питанием от батарей.

    Линейно-интерактивные/онлайн-ИБП: Эти типы ИБП обладают более тонкой функциональностью, чем автономные ИБП. Они будут контролировать условия питания. Когда оборудование не может получить достаточное питание, линейно-интерактивный ИБП будет регулировать напряжение. Он использует трансформаторы для повышения или понижения фактической мощности сети, чтобы гарантировать, что чувствительное оборудование питается постоянным напряжением. В дополнение к своему трансформатору также имеет аккумуляторную резервную батарею для защиты от перебоев в подаче электроэнергии и обеспечения бесперебойного источника питания.

  Системы с двойным преобразованием

  Системы ИБП с двойным преобразованием преобразуют ток дважды. Изначально в этих фантастических устройствах используется входной выпрямитель для преобразования входного переменного тока в постоянный. Затем ИБП подает ток на выходной инвертор. Затем каскад инвертора преобразует ток в выходной переменный ток, прежде чем подавать его на электронное оборудование. Этот процесс гарантирует, что оборудование получает чистое, надежное, бесперебойное питание, что имеет решающее значение для чувствительного оборудования.

  Это происходит только при получении переменного тока от сети. Если номинальные значения тока входящей сети полностью упадут, ИБП будет использовать для питания оборудования питание от внутренней перезаряжаемой батареи. Соответственно, он делает это до тех пор, пока сетевое питание не придет в норму или пока не разрядится внутренняя батарея. Конфигурации цепей ИБП обычно бывают линейно-интерактивными (онлайн).

  Многорежимные системы

  Эти конфигурации сочетают в себе характеристики и функциональность систем обоих типов (с одинарным преобразованием и с двойным преобразованием). Тем не менее, они также обеспечивают некоторые улучшения.

  В нормальных условиях многорежимный ИБП будет работать как обычный линейно-интерактивный ИБП. Если входная мощность падает или превышает установленное значение, ИБП переключается в режим двойного преобразования. Если питание выходит из строя или выходит за рамки того, с чем может справиться метод двойного преобразования, он переключится в режим работы от батареи.

  Многорежимные системы обеспечивают максимальную защиту оборудования. Однако время переключения между входным питанием переменного тока и питанием от батареи может быть намного больше. Однако в большинстве случаев он по-прежнему обеспечивает почти мгновенную защиту.

  Как создать собственную схему ИБП?

  Если вы энтузиаст электроники, вам не нужно идти и покупать ИБП. Вместо этого вы можете создавать свои схемы ИБП и инверторов с индивидуальным временем отклика. В этом разделе руководства мы покажем вам, как это сделать. Это будет простая схема ИБП, идеально подходящая для начинающих.

  Список деталей
  • BD139 NPN Биполярный транзистор средней мощности 100 В 1,5 А (Q1)
  • 1K Резистор 0,5 Вт x 2 (R1 и R2)
  • 1000 мкф, миниатюрный радиальный электролитический конденсатор 25 В (C1)
  • 100 мкФ, миниатюрный электролитический конденсатор с 25 В,
  • 8,2 Вольт 0,5 Вт Zener Diode (ZD1)
  • 1000V 1A 2-PIN DOOD 5 (D1, D2, D3, D4 и D5)
  • Трансформатор 0,5 А, 10 В (T1)
  • Батарея типа АА, 1,5 В, 5 шт. (B1)
  • Предохранитель 0,5 А (F1)

  7

  Принципы и инструкции 2 Как мы уже говорили ранее, этот проект крошечный и простой. Вам не потребуется изготавливать печатную плату. Таким образом, пайка не потребуется. Вы можете построить эту схему ИБП, используя макетную плату. Он обеспечит вас резервным питанием от 5 до 7 вольт, если вы используете 5 батареек AA 1,5 В.

  Эта схема может использовать два разных источника питания. Он использует вход переменного тока и батареи. Однако вам нужно будет добавить адаптер для входной мощности. Аккумуляторы будут подключаться к пятому диоду 1N4007 (D5) последовательно. Соответственно, это снизит напряжение аккумулятора до 6,8В.

  В конфигурации с питанием от сети переменного тока вы будете использовать четыре диода 1N4007 для создания мостового выпрямителя (диодного моста). Вход переменного тока подключается к переключателю последовательно с предохранителем. Затем вы подключите оба провода к трансформатору, который соединится с диодным мостом.

  Затем вы последовательно подключите выход диодного моста к конденсатору 1000 мкФ (C1) и резистору 1 кОм 0,5 Вт (R1). Вместе с транзистором вы подключите его к интегральной схеме с конденсатором 100 мкФ, стабилитроном и вторым резистором.

  ИБП будет использовать эту часть конфигурации для питания любых перезаряжаемых батарей. Кроме того, транзистор будет выдавать ток в 7 вольт и 500 миллиампер.

  Вы можете экспериментировать и экспериментировать с дизайном. Кроме того, вы можете добавлять или удалять компоненты, чтобы сделать его проще. Тем не менее, вы должны найти этот проект довольно простым.

  Вот несколько простых принципиальных схем ИБП, которые вы можете использовать в качестве основы для создания собственных схем ИБП: 

  В чем разница между ИБП и инвертором?

  Инвертор — это электрическое устройство, которое преобразует электричество постоянного тока в электричество переменного тока. Как мы уже говорили ранее, ИБП используют инверторы в качестве основных компонентов своей функциональности. Однако вы можете найти инверторы как отдельные устройства или компоненты.

  Часто задаваемые вопросы
  ИБП лучше инвертора?

  ИБП и инверторы — это совершенно разные устройства, выполняющие другие функции. Таким образом, ИБП ничем не лучше инвертора. Однако в большинстве ИБП в качестве компонентов используются инверторы.

  Как долго будет работать ИБП?

  Продолжительность работы ИБП зависит от емкости его батарей и требуемой нагрузки. Тем не менее, важно помнить, что ИБП — это временное решение на случай отключения электроэнергии. Они также обеспечивают дополнительную защиту от перебоев в питании, не связанных с отключением электроэнергии. Однако они предназначены только для обеспечения вашего оборудования энергией на несколько минут, прежде чем включатся генераторы. 

  Сколько ватт потребляет ИБП?

  Как правило, это зависит от номинальной мощности ИБП. В большинстве случаев ИБП может потреблять до 200 Вт при полной нагрузке.

  Преобразует ли ИБП переменный ток в постоянный?

  В ИБП есть инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный. Однако для зарядки батарей ИБП также преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока.