מעגל UPS מקוון פשוט

בפוסט זה אנו לומדים על ייצור אספקת חשמל ללא הפרעה מקוונת (UPS) מקוונת אשר מבטיחה העברה חלקה של אספקת החשמל לאספקת החשמל המהפך בעומס, בגלל היעדרם של מתגי העברה או ממסרים מסורבלים.

מהו UPS מקוון

כפי שהשם מרמז, מערכת UPS מקוונת נשארת באופן מקוון באופן רציף, ולעולם אינה יוצאת לא מקוונת אפילו לשבריר שנייה, מכיוון שאספקת הסוללה לממיר UPS מוחזקת ברציפות, ללא קשר למצב זרם החשמל.

במהלך תקופת כניסת החשמל לרשת הזמינה, הוא מומר תחילה לזרם DC ויורד לרמת הסוללה.

זרם זרם זה מטעין את הסוללה וגם מקדים את הסוללה להפעלת בו זמנית מהפך בשל דירוג ההספק הגבוה יותר מהסוללה. המהפך ממיר את זרם הזרם הזה בחשמל לרשת החשמל להפעלת העומס המחובר.

במקרה שרשת החשמל נכשלת, אספקת החשמל המופעלת לזרם זרם מנותקת, והסוללה מחוברת ברציפות בתור, מתחילה כעת להפעיל את המהפך בצורה חלקה, ללא הפרעה של הכוח לעומס.

UPS מקוון לעומת UPS לא מקוון

ההבדל העיקרי בין UPS מקוון ל- UPS לא מקוון הוא שבניגוד ל- UPS לא מקוון, ה- UPS המקוון אינו תלוי במכני ממסרי מעבר אוֹ מתגי העברה למעבר מזרם זרם חילופין לרשת מתח מהפך במהלך תקלה בחשמל (כמוצג להלן).

מצד שני, מערכות UPS לא מקוונות כפי שמוצג בתרשים החסימה שלמטה, סמכו על ממסרים מכניים להעברת ה- UPS למצב המהפך, בהיעדר אספקת חשמל.

במערכות אלה כאשר זרם AC זמין האספקה ​​מועברת ישירות לעומס באמצעות סט של אנשי קשר ממסר, והסוללה מוחזקת במצב טעינה דרך קבוצה אחרת של אנשי קשר ממסר.

ברגע שרשת החשמל נכשלת, אנשי הקשר הממסרים הרלוונטיים מבוטלים ומעבירים את הסוללה מהמתח מצב טעינה למצב מהפך , והעומס מ- AC לרשת AC מהפך.

זה מרמז שתהליך ההעברה נוטה לכלול עיכוב קל, אם כי באלפיות השנייה תוך מעבר מרשת החשמל לרשת המהפך.

עיכוב זה, אם כי קטן, יכול להיות קריטי עבור ציוד אלקטרוני רגיש כמו מחשבים או מערכות מבוססות מיקרו-בקר.

לכן המקוון מערכת UPS נראה יעיל יותר מ- UPS לא מקוון מבחינת מהירות וחלקות, במהלך תהליך המעבר מ- AC לרשת AC מהפך לכל סוגי המכשירים.

תכנון מעגל UPS / מהפך מקוון פשוט

כפי שנדון בסעיפים לעיל, ביצוע UPS מקוון פשוט נראה למעשה די קל.

אנו נתעלם ממסנן EMI לשם פשטות וגם מכיוון שהמהפך בתכנון שלנו יהיה בתדר נמוך (50 הרץ) שנאי ליבת ברזל מהפך מבוסס, וה- SMPS כבר יכלול מובנה מסנני EMI לתיקונים הדרושים.

נצטרך את החומרים הבאים לעיצוב UPS מקוון בסיסי:

• מודול רשת החשמל מוכן ל- DC 14 V 5 Amp SMPS.
• מערכת ניתוק סוללה מעל טעינה עם זרם קבוע מעגלי מטען.
• שלב מעגל מנותק פריקה.
• סוללה 12 V / 7Ah
• כל מעגל מהפך פשוט מאתר זה.

תרשימי מעגל ושלבים

את שלבי המעגלים השונים עבור מעגל ה- UPS המקוון המוצע ניתן ללמוד מהפרטים הבאים:

1) מעגלי ניתוק סוללות : המעגל שלמטה מציג את המעגל החשוב מאוד עם טעינת יתר של הסוללה, שנבנה סביב כמה שלבי מגבר אופ .

שלב המגבר המגבר השמאלי מוגדר לשלוט על טעינת יתר של הסוללה. הסיכה מס '3 של מגבר ה- OP מחוברת לסוללה חיובית לחישה של רמת המתח שלה. כאשר מתח הסוללה הזה בסיכה מס '3 עולה על ערך הזנר המקביל מס' 2, סיכת יציאת המגבר אופ 6 # גבוהה.

זה מפעיל את הממסר דרך טרנזיסטור נהג BC547 גורם למגעי הממסר לעבור מה- N / C ל- N / O, מה שמנתק את אספקת הטעינה לסוללה, ומונע טעינה מוגבלת של הסוללה.

המשוב נגד היסטריה על פני סיכה מס '6 וסיכה מס' 3 של מגבר ההפעלה השמאלי גורם לממסר להינעל למשך פרק זמן מסוים, עד שמתח הסוללה יורד לרמה מתחת לסף ההחזקה של ההיסטרזה, מה שגורם לסיכה מספר 3 לרדת נמוך, ובהתאם סיכה מס '6 גם נמוכה, ומכבה את הממסר. אנשי הקשר ממסר עוברים כעת חזרה ל- N / C, ומחזירים את אספקת הטעינה לסוללה.

מעגל חתוך מעל פריקה

מגבר ההפעלה בצד ימין שולט במגבלת הפריקה של הסוללה או סוללה חלשה מַצָב. כל עוד מתח הסיכה 3 של מגבר ה- Op זה נשאר מעל רמת הייחוס של סיכה 2 (כפי שנקבע על ידי הגדרת ה- Preset מס '3), תפוקת מגבר ה- OP ממשיכה להיות גבוהה.

תפוקה גבוהה זו בסיכה 6 מאפשרת ל- MOSFET המצורף להישאר במצב הולכה, המאפשר להפעיל את המהפך דרך הקו השלילי.

אפילו שהסוללה מנוקזת יתר על ידי עומס המהפך, רמת הסיכה של מגבר ה- OP מספר 3 יורדת מתחת למתח הייחוס של סיכה מספר 2, וגורמת לסיכה מספר 6 של ה- IC לרדת נמוכה, מה שמנתק את MOSFET ואת המהפך. .

שלב הבקרה הנוכחי

ה- BJT המשויך ל- MOSFET יוצר מעגל בקרת זרם עבור ה- UPS המקוון, המאפשר טעינה של הסוללה באמצעות רמת זרם קבוע.

יש לחשב R2 כדי לקבוע את רמת בקרת הזרם המרבית לסוללה ולמהפך. ניתן ליישם אותו באמצעות הנוסחה הבאה:

R2 = 0.7 / מקסימום זרם

שתיים) מעגל מהפך : מעגל המהפך למערכת UPS מקוונת, אשר צריך להיות מחובר עם האמור לעיל מעגל בקר הסוללה מוצג להלן.

בחרנו מעגל מבוסס IC 555 לשם פשטות וגם להבטחת טווח תפוקת כוח מספק.

מהפך זה יישאר מקוון כל עוד מעגל המטען והסוללה יישארו פונקציונליים רשת החשמל לרשת מוזנת כראוי למערכת באמצעות א מעגל ACPS ל- DC המדורג 14V, 5 אמפר , או לפי דירוג ההספק המסוים של המערכת, הניתן להתאמה אישית מלאה.

משוב ה- BJT על פני שערי ה- MOSFET המהפך מבטיח כי מתח היציאה של המהפך לעולם אינו עולה על הרמה הבטוחה, והוא מוזן באופן מבוקר.

זה מסכם את תכנון מעגל ה- UPS המקוון הפשוט שלנו, שמבטיח כוח מקוון רציף ללא הפרעה לכל עומס זרם חילופין, אשר צריך להיות פונקציונלי ללא כל הפרעה ללא קשר לזמינות זרם הכניסה.