Схема подключения ИБП: схемотехника бесперебойников, принципиальные и структурные схемы
Принципиальная схема ИБП предусматривает поддержание стабильного напряжения сети на время отсутствия электропитания. Продолжительность гарантированной автономной работы зависит от емкости АКБ и обстоятельств использования устройства. Схемотехника бесперебойников является универсальной для питания насоса отопления либо других современных устройств, а незначительные отличия касаются принципа работы и запатентованных изготовителем технологий.
Схема подключения ИБП разнится в каждом из следующих трех типов:
- on-line – активный;
- off-line – пассивный;
- line-inteactive – комбинированный.
Принципиальная электрическая схема бесперебойника
В режиме онлайн предусмотрено мгновенное переключение на источник бесперебойного питания. Схема электрическая принципиальная обеспечивает подачу входного напряжения на выпрямитель, понижающий ток и подпитывающий инвертор. Между этими двумя узлами запитана аккумуляторная батарея. Схема подключения бесперебойника on-line типа включает переход на резервное питание при отсутствии электричества. Задержек в таком исполнении не происходит, поскольку инвертор работает постоянно, экономя заряд батарей.
При черчении применяется обозначение источника бесперебойного питания на электрических схемах «UPS». Большинство однофазных моделей проектируются по off-line методу. К ним относятся маломощные варианты, которые подходят для домашних компьютеров. Принципиальная схема ИБП этих устройств исключает функцию статического байпаса или запасного маршрута для снабжения электропитанием. Неизменно высокий КПД и экономия ресурса АКБ – достоинства пассивных моделей. Структурная схема источника бесперебойного питания осуществляет запуск автономного режима с небольшой задержкой.
Принципиальная электрическая схема бесперебойника line-inteactive заключается в следующем:
- время прерывания подачи питания меньше, чем у off-line устройств;
- автоматический трансформатор расширяет диапазон исходных токов;
- положительный результат достигается при нестабильном снабжении.
Схема бесперебойника для компьютера, трансформатора и инвертора
Понадобится приобрести стабилизатор напряжения и сетевой фильтр перед тем, как подключить бесперебойник к компьютеру. Схема предусматривает эти два устройства, чтобы обезопасить систему от внештатных ситуаций при отключении или критических перепадах напряжения сети. Схема источника бесперебойного питания для компьютера или с ЮСБ интерфейсом содержит следующую последовательность присоединения устройств: стабилизатор, сетевой фильтр, UPS. К ИБП подсоединяется компьютер, монитор, принтер, акустика, периферия.
Износ аккумуляторных батарей – не причина для списывания аппарата, поскольку может пригодиться трансформатор бесперебойника. Схема его повторного использования в качестве зарядного 12-вольтового устройства либо портативного блока питания потребует участия специалиста-электрика. Схема бесперебойника призвана преобразовать постоянный низковольтный ток в переменное напряжение 220 вольт. Инвертор осуществляет подобные трансформации.Схема инвертора бесперебойника предоставляет возможность, после незначительных переделок, использовать неработоспособный преобразователь повторно.
Схема UPS будет нуждаться в таких доработках:
- после вскрытия корпуса и демонтажа АКБ, нужно к красному проводу припаять предохранитель на 5 ампер;
- схема простого бесперебойника 12 вольт изменяется, когда предохранитель присоединяется к гнезду входа сетевого кабеля;
- провод черного цвета подсоединяется ко второй свободной клемме «входа», врезается штатный шнур питания.
Полученная обновленная эл. схема ИБП оказывается работоспособной при наличии функции старта устройства от АКБ без непосредственного подключения к сети. Такая схема ИБП 12В позволяет преобразовывать исходный ток в 220 вольт. Схема простого ИБП без аккумуляторной батареи с изменениями инвертирует постойное низкое напряжение в переменное высокое. Схема подключения трансформатора от бесперебойника, или использование его в качестве инвертора, позволяет вдохнуть жизнь в устройство, исчерпавшее рабочий лимит.
Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания фирмы АРС (часть 1)
Удивляет полное отсутствие информации о таких распространенных приборах, как источники бесперебойного питания. Мы прорываем информационную блокаду и приступаем к публикации материалов по их устройству и ремонту. Из статьи Вы получите общее представление о существующих типах бесперебойников и более подробное, на уровне принципиальной схемы, о наиболее распространенных моделях Smart-UPS.
Надежность работы компьютеров во многом определяется качеством электрической сети. Последствиями таких перебоев электропитания, как скачки, подъемы, спады и потеря напряжения, могут оказаться блокировка клавиатуры, потеря данных, повреждение системной платы и пр. Для защиты дорогостоящих компьютеров от неприятностей, связанных с силовой сетью, используют источники бесперебойного питания (ИБП). ИБП позволяет избавиться от проблем, связанных с плохим качеством электропитания или его временным отсутствием, но не является долговременным альтернативным источником электропитания, как генератор.
По данным экспертно-аналитического центра «СК ПРЕСС», в 2000 г. объем продаж ИБП на российском рынке составил 582 тыс. шт. Если сравнить эти оценки с данными о продажах компьютеров (1,78 млн. штук), то получается, что в 2000 г. каждый третий приобретенный компьютер оснащается индивидуальным ИБП.
Подавляющую часть российского рынка ИБП занимает продукция шести компаний: APC, Chloride, Invensys, IMV, Liebert, Powercom. Продукция компании APC уже который год сохраняет лидирующую позицию на российском рынке ИБП.
ИБП делятся на три основных класса:
- Off-line (или stand-by),
- Line-interactive
- On-line.
Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики.
Рис. 1. Блок-схема ИБП класса Off-line
Блок-схема ИБП класса Off-line приведена на рис. 1. При работе в нормальном режиме нагрузка питается отфильтрованным напряжением электросети. Для подавления электромагнитных и радиочастотных помех во входных цепях используются фильтры EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах. 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. Форма его выходного напряжения — прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности с амплитудой 300 В и частотой 50 Гц. ИБП 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 фирмой АРС ИБП класса Off-line модели Back-UPS находится в диапазоне 250…1250 ВА, а модели Back-UPS Pro -в диапазоне 2S0…1400 ВА.
Рис. 2. Блок-схема ИБП класса Line-interactive
Блок-схема ИБП класса Line-interactive приведена на рис. 2. Так же, как и ИБП класса Off-line, они ретранслируют переменное напряжение электросети в нагрузку, поглощая при этом относительно небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи. Входные цепи используют фильтр EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах для подавления электромагнитных и радиочастотных помех. Если в электросети произошла авария, то ИБП синхронно, без потери фазы колебания, включает инвертор для питания нагрузки от батарей, при этом синусоидальная форма выходного напряжения достигается фильтрацией ШИМ-колебания. Схема использует специальный инвертор для подзарядки батареи, который работает и во время скачков сетевого напряжения. Диапазон работы без подключения батареи расширен за счет использования во входных цепях ИБП автотрансформатора с переключаемой обмоткой. Переход на питание от батареи происходит, когда напряжение электросети выходит за границы диапазона. Мощность выпускаемых фирмой АРС ИБП класса Line-interactive модели Smart-UPS составляет 250…5000 ВА.
Рис. 3. Блок-схема ИБП класса On-line
Блок-схема ИБП класса On-line приведена на рис. 3. Эти ИБП преобразуют переменное входное напряжение в постоянное, которое затем с помощью ШИМ-инвертора преобразуется снова в переменное со стабильными параметрами. Поскольку нагрузку всегда питает инвертор, то нет необходимости в переключении с внешней сети на инвертор, и время переключения равно нулю. За счет инерционного звена постоянного тока, каким является батарея, происходит изоляция нагрузки от аномалий сети и формируется очень стабильное выходное напряжение. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным напряжением с отклонением не более +5% от устанавливаемого пользователем номинального значения. ИБП класса On-line фирмы АРС имеют следующие выходные мощности: модели Matrix UPS — 3000 и 5000 ВА, модели Symmetra Power Array — 8000, 12000 и 16000 ВА.
Модели Back-UPS не используют микропроцессор, а в моделях Back-UPS Pro, Smart-UPS, Smart/VS, Matrix и Symmetna микропроцессор используется.
Наибольшее распространение получили устройства: Back-UPS, Back-UPS pro, Smart-UPS, Smart-UPS/VS.
Такие устройства, как Matrix и Symmetna, используются в основном для банковских систем.
В этой статье рассмотрим конструкцию и схему моделей Smart-UPS 450VA…700VA, применяемых для питания персональных компьютеров (ПК) и серверов. Их технические характеристики приведены в табл. 1.
Таблица 1. Технические характеристики моделей Smart-UPS фирмы АРС
| Модель | 450VA | 620VA | 700VA | 1400VA |
|---|---|---|---|---|
| Допустимое входное напряжение, В | 0…320 | |||
| Входное напряжение при работе от сети *, В | 165…283 | |||
| Выходное напряжение *, В | 208…253 | |||
| Защита входной цепи от перегрузки | Возвращаемый в исходное положение автоматический выключатель | |||
| Диапазон частоты при работе от сети, Гц | 47…63 | |||
| Время переключения на питание от батареи, мс | 4 | |||
| Максимальная мощность в нагрузке, ВА (Вт) | 450(280) | 620(390) | 700(450) | 1400(950) |
| Выходное напряжение при работе от батареи, В | 230 | |||
| Частота при работе от батареи, Гц | 50 ± 0,1 | |||
| Форма сигнала при работе от батареи | Синусоида | |||
| Защита выходной цепи от перегрузки | Защита от перегрузки и короткого замыкания, при перегрузке выключение с фиксацией | |||
| Тип батареи | Свинцовая герметичная, необслуживаемая | |||
| Количество батарей х напряжение, В, | 2 x 12 | 2 x 6 | 2 x 12 | 2 x 12 |
| Емкость батарей, Ач | 4,5 | 10 | 7 | 17 |
| Срок службы батареи, лет | 3…5 | |||
| Время полного заряда, ч | 2…5 | |||
| Размеры ИБП (высота х ширина х длина), см | 16,8×11,9×36,8 | 15,8×13,7×35,8 | 21,6х17х43,9 | |
| Масса нетто (брутто), кг | 7,30(9,12) | 10,53(12,34) | 13,1(14,5) | 24,1(26,1) |
* Регулируется пользователем с помощью программного обеспечения PowerChute.
ИБП Smart-UPS 450VA…700VA и Smart-UPS 1000VA…1400VA имеют одинаковую электрическую схему и отличаются емкостью батарей, количеством выходных транзисторов в инверторе, мощностью силового трансформатора и габаритами.
Рассмотрим параметры, характеризующие качество электроэнергии, а также терминологию и обозначения.
Проблемы с электропитанием могут выражаться в виде:
- полного отсутствия входного напряжения — blackout;
- временного отсутствия или сильного падения напряжения, вызванного включением в сеть мощной нагрузки (электромотора, лифта и т.п.) — sag или brownout;
- мгновенного и очень мощного повышения напряжения, как при ударе молнии — spike;
- периодического повышения напряжения, длящегося доли секунды, вызванного, как правило, изменениями нагрузки в сети — surge.
В Росси провалы, пропадания и скачки напряжения как вверх, так и вниз составляют приблизительно 95% отклонений от нормы, остальное — шумы, импульсные помехи (иголки), высокочастотные выбросы.
В качестве единиц измерения мощности используются Вольт-Амперы (ВА, VA) и Ватты (Вт, W). Они отличаются коэффициентом мощности PF (Power Factor):
W = VA x PF.
Коэффициент мощности для компьютерной техники равен 0,6…0,7. Число в обозначении моделей ИБП фирмы АРС означает максимальную мощность в ВА. Например, модель Smart-UPS 600VA имеет мощность 400 Вт, а модель 900VA — 630 Вт.
Структурная схема моделей Smart-UPS и Smart-UPS/VS показана на рис. 4.
Сетевое напряжение поступает на входной фильтр EM/RFI, служащий для подавления помех электросети. При номинальном напряжении электросети включены реле RY5, RY4, RY3 (контакты 1, 3), RY2 (контакты 1, 3), RY1, и входное напряжение проходит в нагрузку. Реле RY3 и RY2 используются для режима подстройки выходного напряжения BOOST/TRIM. К примеру, если напряжение сети увеличилось и вышло за допустимый предел, реле RY3 и RY2 подключают дополнительную обмотку W1 последовательно с основной W2. Образуется автотрансформатор с коэффициентом трансформации
K = W2/(W2 + W1)
меньше единицы, и выходное напряжение падает. В случае уменьшения сетевого напряжения дополнительная обмотка W1 реверсируется контактами реле RY3 и RY2. Коэффициент трансформации
К = W2/(W2 — W1)
становится больше единицы, и выходное напряжение повышается. Диапазон регулировки составляет ±12%, величина гистерезиса выбирается программой Power Chute.
При пропадании напряжения на входе выключаются реле RY2…RY5, включается мощный ШИМ-инвертор, питающийся от батареи, и в нагрузку поступает синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц.
Многозвенный фильтр подавления помех электросети состоит из варисторов MV1, МV3, MV4, дросселя L1, конденсаторов С14…С16 (рис. 5).
Трансформатор СТ1 анализирует высокочастотные составляющие напряжения сети. Трансформатор СТ2 является датчиком тока нагрузки. Сигналы с этих датчиков, а также датчика температуры RTh2 поступают на аналого-цифровой преобразователь IC10 (ADC0838) (рис. 6).
Трансформатор Т1 является датчиком входного напряжения. Команда на включение устройства (АС-ОК) подается с двухуровневого компаратора IC7 на базу Q6. Трансформатор Т2 — датчик выходного напряжения для режима Smart TRIM/BOOST. С выводов 23 и 24 процессора IC1 2 (рис. 6) сигналы BOOST и TRIM подаются на базы транзисторов Q43 и Q49 для переключения реле RY3 и RY2 соответственно.
Сигнал синхронизации по фазе (PHAS-REF) с вывода 5 трансформатора Т1 поступает на базу транзистора Q41 и с его коллектора на вывод 14 процессора IC12 (рис. 6).
В модели Smart-UPS используется микропроцессор IC12 (S87C654), который:
В микросхеме памяти EEPROM IC13 хранятся заводские установки, а также калиброванные установки уровней сигналов частоты, выходного напряжения, границ перехода, напряжения зарядки батареи.
Цифро-аналоговый преобразователь IC15 (DAC-08CN) формирует на выводе 2 эталонный синусоидальный сигнал, который используется как опорный для IC17 (АРС2010).
ШИМ-сигнал формируется IC14 (АРС2020) совместно с IC17. Мощные полевые транзисторы Q9…Q14, Q19…Q24 образуют мостовой инвертор. Во время положительной полуволны ШИМ-сигнала открыты Q12…Q14 и Q22…Q24, a Q19…Q21 и Q9…Q11 закрыты. Во время отрицательной полуволны открыты Q19…Q21 и Q9…Q11, a Q12…Q14 и Q22…Q24 закрыты. Транзисторы Q27…Q30, Q32, Q33, Q35, Q36 образуют двухтактные драйверы, формирующие сигналы управления мощными полевыми транзисторами, имеющими большую входную емкость. Нагрузкой инвертора является обмотка трансформатора, она подключается проводами W5 (желтый) и W6 (черный). На вторичной обмотке трансформатора формируется синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц для питания подключенного оборудования.
Работа инвертора в «обратном» режиме используется для зарядки батареи пульсирующим током во время нормальной работы ИБП.
ИБП имеет встроенный слот SNMP, который позволяет подключать дополнительные платы для расширения возможностей ИБП:
В ИБП имеется несколько напряжений, необходимых для нормальной работы устройства: 24 В, 12 В, 5 В и -8 В. Для их проверки можно воспользоваться табл. 2.
Таблица 2. Напряжения в контрольных точках
| Напряжение | Микросхема/вывод | Сопротивление на общий провод | Возможные неисправные компоненты |
|---|---|---|---|
| 24 В | IC4/1 | 1 МОм | С41, С36, С63, IC4, SNMP, плата дисплея с гибким кабелем, вентилятор |
| 12 В | IC4/3 | 1 кОм | IC5, С8, D401, IC2, Q9…Q14, Q19…Q24 |
| 5 В | IC5/3 | 1 кОм | D402, С65, IC12, IC5, IC10, IC13(перепрограммировать) |
| -8 В | IC17/1 | 15 кОм | С7, Q39, Q40, С54, С53, D28, D27, IC9, IC17 |
Измерять сопротивление с выводов микросхем на общий провод следует при выключенном ИБП и разряженном конденсаторе С22. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA…700VA и способы их устранения приведены в табл. 3.
Таблица 3. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA…700VA
| Краткое описание дефекта | Возможная причина | Способ отыскания и устранения неисправности |
|---|---|---|
| ИБП не включается | Не подключены батареи | Подключить батареи |
| Плохая или неисправная батарея, мала ее емкость | Заменить батарею. Емкость заряженной батареи можно проверить лампой дальнего света от автомобиля (12 В, 150 Вт) | |
| Пробиты мощные полевые транзисторы инвертора | В этом случае на выводах батареи, подключенной к плате ИБП, нет напряжения. Проверить омметром и заменить транзисторы. Проверить резисторы в цепях их затворов. Заменить IC16 | |
| Обрыв гибкого кабеля, соединяющего дисплей | Эта неисправность может быть вызвана замыканием выводов гибкого кабеля на шасси ИБП. Заменить гибкий кабель, соединяющий дисплей с основной платой ИБП. Проверить исправность предохранителя F3 и транзистора Q5 | |
| Продавлена кнопка включения | Заменить кнопку SW2 | |
| ИБП включается только от батареи | Сгорел предохранитель F3 | Заменить F3. Проверить исправность транзисторов Q5 и Q6 |
| ИБП не стартует. Светится индикатор замены батареи | Если батарея исправна, то ИБП неверно отрабатывает программу | Сделать калибровку напряжения батареи при помощи фирменной программы от АРС |
| ИБП не включается в линию | Оторван сетевой кабель или нарушен контакт | Соединить сетевой кабель. Проверить омметром исправность пробки-автомата. Проверить соединение шнура «горячий-нейтраль» |
| Холодная пайка элементов платы | Проверить исправность и качество паек элементов L1, L2 и особенно Т1 | |
| Неисправны варисторы | Проверить или заменить варисторы MV1…MV4 | |
| При включении ИБП происходит сброс нагрузки | Неисправен датчик напряжения Т1 | Заменить Т1. Проверить исправность элементов: D18…D20, С63 и С10 |
| Мигают индикаторы дисплея | Уменьшилась емкость конденсатора С17 | Заменить конденсатор С17 |
| Вероятна утечка конденсаторов | Заменить С44 или С52 | |
| Неисправны контакты реле или элементы платы | Заменить реле. Заменить IC3 и D20. Диод D20 лучше заменить на 1N4937 | |
| Перегрузка ИБП | Мощность подключенного оборудования превышает номинальную | Уменьшить нагрузку |
| Неисправен трансформатор Т2 | Заменить Т2 | |
| Неисправен датчик тока СТ1 | Заменить СТ1 . Сопротивление более 4 Ом указывает на неисправность датчика тока | |
| Неисправна IC15 | Заменить IC15. Проверить напряжение -8 В и 5 В. Проверить и при необходимости заменить: IC12, IC8, IC17, IC14 и мощные полевые транзисторы инвертора. Проверить обмотки силового трансформатора | |
| Не заряжается батарея | Неверно работает программа ИБП | Откалибровать напряжение батареи фирменной программой от АРС. Проверить константы 4, 5, 6, 0. Константа 0 критична для каждой модели ИБП. Проверку константы делать после замены батареи |
| Вышла из строя схема заряда батареи | Заменить IC14. Проверить напряжение 8 В на выв. 9 IC14, если его нет, то заменить С88 или IC17 | |
| Неисправна батарея | Заменить батарею. Ее емкость можно проверить лампой дальнего света от автомобиля (12 В, 150 Вт) | |
| Неисправен микропроцессор IC12 | Заменить IC12 | |
| При включении ИБП не стартует, слышен щелчок | Неисправна схема сброса | Проверить исправность и заменить неисправные элементы: IC11, IC15, Q51…Q53, R115, С77 |
| Дефект индикаторов | Неисправна схема индикации | Проверить и заменить неисправные Q57…Q60 на плате индикаторов |
| ИБП не работает в режиме On-line | Дефект элементов платы | Заменить Q56. Проверить исправность элементов: Q55, Q54, IC12. Неисправна IC13, или ее придется перепрограммировать. Программу можно взять с исправного ИБП |
| При переходе на работу от батареи ИБп выключается и включается самопроизвольно | Пробит транзистор Q3 | Заменить транзистор Q3 |
Во второй части статьи будет рассмотрено устройство ИБП класса Off-line.
Геннадий Яблонин
Источник: журнал «Ремонт электронной техники»
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Автомобильный адаптер для ноутбука
- Солнечные батареи своими руками
- Как запитать светодиод от одной батарейки?
Когда я выезжаю на машине, беру с собой ноутбук…
Однажды наткнулся на одном радиолюбительском сайте статью о том, как сделать автомобильный адаптер для ноутбука.
Несложная схема (см. ниже) — одна микросхема и пара транзисторов…
Подробнее…
САМОДЕЛЬНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ КОЛЛЕКТОР
Вчера обсуждал с родителями жены планы по строительству бани на даче. Уломал их отказаться от идеи поставить на крыше бочку для нагрева солнцем воды для летнего душа.
Бочка будет стоять на чердаке, а воду будет греть солнечный коллектор. Делать его буду сам из подручного хлама. План пока примерно такой: Подробнее…
От одной батарейки светодиод не будет светиться, значит у нас два варианта: добавить батареек или сделать преобразователь питания.
С первым вариантом всё понятно, а кого заинтересовал второй давайте рассмотрим подробнее…
Подробнее…
Популярность: 12 714 просм.
Источник бесперебойного питания / Силовая электроника / Сообщество EasyElectronics.ru
Осенью установил я на даче новый газовый котел фирмы «Baxi». Всем хорош — мощный, надежный, совершенно беспроблемный. Один недостаток — нужно ему для работы электричество — и для автоматики и для циркуляционных насосов — а их у меня аж 5 штук. А, как на зло, у нас электричество выключается не реже раза в неделю — иногда на 10 минут, чаще на 2-3 часа, а бывает, что и целый день (я не говорю уже о новогодней аварии — света не было больше недели). И это в 20 километрах от Москвы. Бесперебойник поддерживает нормальную работу системы только в течение 40 минут, а дальше холод и тоска. Чтобы нормально жить приходится запускать бензогенератор. Но это когда я на даче. А если на работе? Или в Москве…Чтобы быть в курсе протекающих процессов установил я Мастер-Китовскую сигнализацию ВМ8039. Чтобы если что случится, слала мне на мобильный телефон SMSки. В первую очередь подключил датчик наличия сетевого напряжения (на герконовом реле — есть сеть — контакты замкнуты, нет сети — разомкнуты). Всем хороша сигнализация — простая, надежная, исправно SMSки шлет, то есть зовет, чтобы приехал и запустил генератор — а то дача замерзнет. Один недостаток — нужно ей для работы электричество. Подключить к уже имеющемуся бесперебойнику — так через 40 минут все выключится. Поставить еще один – некошерно, тем более, что потребление 50 ма при напряжении 12 вольт, и только при передаче SMSки повышается до 500 ма. Поэтому решил я питать сигнализацию от аккумулятора ЕР-7,2-12, что на 12 вольт, 7 ампер-часов. А для его подзарядки собрал схему управления, которая и превратила его в ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ.
Принцип работы схемы простой:- при заряженном аккумуляторе (когда напряжение на нем составляет примерно 14,5 вольт или больше) схема находится в режиме поддержания заряда аккумулятора. Его подзарядка ведется импульсами 400 ма со скважностью 64, при этом средний ток составляет примерно 6,5 ма и он, в основном, обеспечивает питание схемы управления. При напряжении на аккумуляторе меньше 14,5 вольт зарядка током 400 ма ведется постоянно. при превышении напряжения 14,5 вольт схема опять переходит в режим поддержания заряда. Измерение напряжения производит АЦП микроконтроллера в конце импулься заряда.
Принципиальная схема устройства:
Микроконтроллер измеряет напряжение на аккумуляторе и формирует все временные соотношения.
Ток заряда аккумулятора стабилизируется генератором тока на транзисторе VT2.
При работе на нем рассеивается мощность примерно 2 вт, поэтому к нему должен быть привинчен небольшой радиатор.
Схема питается от блока питания какого-то ноутбука с выходным напряжением 19 вольт (по-моему, они все выдают такое напряжение). На выходе ИБП напряжение от 14 вольт и меньше, в зависимости от степени заряда акумулятора. Так как на входе ВМ8039 стоит стабилизатор на LM2576, то точное поддержание выходного напряжения не нужно.
Печатная плата:
При повторении схемы трудность может представлять точная установка напряжения перехода зарядного устройства в режим поддержания заряда. Я это делал подбором значения константы POROG в программе. Для упрощения настройки можно в качестве резистора R4 поставить переменный резистор сопротивлением 10 кОм с параллельно присоединенным стабилитроном на напряжение 4,7…5,1 вольт.
Программа для AVR-Studio:
Zarjadka.rar
Печатная плата:
Зарядка1.rar
P.S.
Тем, кто не любит микроконтроллеров предлагаю попробовать аналогичное устройство со схемой управления на компараторе и логических схемах. Я ее не проверял, но, думаю, она должна работать. Единственное — может потребоваться подбор резисторов R7 и R8 для получения периода импульсов 4 секунды со скважностью 64.
Схема электрическая принципиальная ибп. Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания фирмы арс
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, пригодное для питания любых приборов. (10+)
Как сделать ИБП с синусоидальным выходом самому
Стоит ли самому собирать ИБП?
Имеет ли смысл собирать ИБП самому? Не знаю. В продаже есть киловаттные бесперебойники за 30 т. р. Эти изделия однозначно более высокого качества, надежности и энергоэффективности, чем самодельный. Стоимость самодельного, если собирать его из готовых блоков, получается в районе 20 т. р. Я собирал его тогда, когда еще в продаже ничего подобного не было. В любом случае, делюсь опытом. Мой UPS отлично работает уже 8 лет. Учтите, что это устройство постоянного функционирования. Он не выключается, когда есть напряжение в сети, а работает постоянно. Так что он реально проработал беспрерывно восемь лет. Изменить схему так, чтобы он автоматически выключался и включался, если это Вам нужно, не составит труда для специалиста, способного его собрать. Я использую именно непрерывно работающее устройство потому, что у меня в доме есть несколько критических по электроэнергии потребителей: компьютеры, сервер, система «умного дома». При переключении с сети на питание от аккумулятора возникает скачок напряжения, который недопустим.
Источник бесперебойного питания можно целиком собрать самому, тогда стоимость деталей к нему составит 10 т. р.
Вашему вниманию подборка материалов: Недостатком самодельного ИБП является низкий КПД при низких нагрузках. Бесперебойник на холостом ходу, то есть без нагрузки, потребляет около 100 Ватт. Без всякой нагрузки UPS сажает аккумуляторы за 35 часов. Не следует соединять аккумуляторы параллельно. При больших нагрузках, а здесь нагрузки большие, не удается обеспечить, чтобы параллельно соединенные аккумуляторы нагружались одинаково. Виной тому разные сопротивления проводов и мест контакта на клеммах. Таким образом, работать будет только один аккумулятор из всех, он и выйдет очень быстро из строя. Эксплуатация и обслуживание источника бесперебойного питанияНе забудьте регулярно следить за уровнем электролита в аккумуляторах. Больше ничего особенного делать не надо. К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими рука… Мостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, исто… |
Замечания
Эту схему можно адаптировать и для других значений стабилизированного и нестабилизированного выходных напряжений, применяя различные стабилизаторы и аккумуляторы. Например, чтобы получить стабилизированные 15 В, необходимы соединенные последовательно два 12-вольтовых аккумулятора и интегральный стабилизатор 7815. Поэтому, данное схемное решение имеет довольно широкое применение.
Первичная обмотка трансформатора TR1 рассчитывается на номинальное значение напряжения электросети, например, в Великобритании оно составляет 240 В. Вторичная обмотка должна, при этом, выдавать напряжение не менее 12 В с током 2 А, но может быть рассчитана и на большее напряжение, например, на 15 В. Предохранитель F1 с замедленным срабатыванием защищает трансформатор от короткого замыкания в схеме или неисправности аккумулятора. Светодиод LED1 будет светиться, когда подается напряжение питания. При отключении энергоснабжения индикатор гаснет, и выходное напряжение поддерживается аккумулятором. На рисунке ниже приведен результат моделирования работы устройства при подключении к электросети.
Между клеммами VP1 и VP3 — номинальное нестабилизированное напряжение питания. На клеммах VP1 и VP2 присутствует стабилизированное напряжение 5 В. Через резистор R1 и диод D1 происходит заряд аккумулятора B1. Диоды D1 и D3 предотвращают свечение LED1 при отключении напряжения сети. Аккумулятор подзаряжается в капельном режиме, ток которого определяется следующим образом:
(VP5 — U B1 — 0.6) / R1 ,
VP5 — напряжение после выпрямительного моста BR1, сглаженное конденсатором С1,
U B1 — напряжение на аккумуляторе B1.
Диод D2 должен быть включен в схему обязательно, без него на аккумулятор попадет полное напряжение VP5, без ограничения тока, что приведет к перегреву батареи и выходу ее из строя. На рисунке ниже показан результат моделирования схемы при отключении электроэнергии.
Обратите внимание, что напряжение 5 В стабильно при любом режиме работы схемы, и, в то же время, нестабилизированное напряжение питания VP3 может меняться в пределах нескольких вольт.
Время работы в резервном режиме
Время работы в резервном режиме зависит от нагрузок, подключенных к устройству, а также, от емкости аккумулятора. Если Вы используете 12-вольтовый аккумулятор емкостью 7 А·ч и подключили 5-вольтовую нагрузку с током 0.5 А (при этом к выходу нестабилизированного напряжения нагрузка не подключена), то стабильное напряжение 5 В будет поддерживаться примерно в течение 14 часов. Увеличив емкость батареи, получите большее время резервного режима.
Содержание:Стабильная работа компьютеров и другой оргтехники полностью зависит от наличия питания в сети, к которой они подключены. В случае перебоев с подачей электроэнергии техника просто перестанет функционировать. В современных условиях эта проблема легко решается путем подключения источника бесперебойного питания. Поэтому многих волнует вопрос, когда возникает необходимость в ИБП для компьютера: на что стоит обратить внимание при покупке данного оборудования. Какие параметры и критерии следует учитывать?
Рекомендуется изначально определиться, для каких целей необходимо это устройство. Если проблема заключается лишь в стабилизации сетевого напряжения, можно вполне обойтись более простыми и дешевыми . Однако в случае регулярных перебоев с подачей электроэнергии, обязательно потребуется ИБП, который нужно правильно выбрать для конкретного компьютера.
Применение ИБП в быту
К основным неполадкам сети относится полное отсутствие напряжения, наличие высоковольтных импульсных помех, краткосрочные и продолжительные скачки напряжения, высокочастотные помехи и другие факторы, при наличии которых требуется использование ИБП. Данные устройства обеспечивают бесперебойную работу компьютерной техники от нескольких минут до одного часа.
Схема бесперебойного питания выбирается в соответствии с условиями эксплуатации, временем переключения нагрузки от сети на аккумулятор и обратно, а также продолжительностью работы самой аккумуляторной батареи.
ИБП для домашнего компьютера
Прежде чем приобретать то или иное устройство, следует выяснить, как работает ИБП. В его блоке установлен датчик, который непрерывно проверяет характеристики тока в сети и уровень напряжения. Если параметры начинают расти или падать слишком быстро, он отключает компьютер от сети и тут же переключает его на использование запасного источника питания.
При переключении на запасной источник ИБП подает световой и звуковой сигналы. Помимо этого, практически ко всем ИБП есть программа, которая разрешает автоматически отключать компьютер по исчерпании заряда аккумулятора.
