Jednotka UPS podrobně popsaná v tomto článku může poskytovat výkon 50 wattů trvale při 110 voltech s frekvencí 60 Hz. Výstupem je v zásadě sinusová vlna, která se chová přesně jako standardní domácí střídavý proud pro zátěž.

Integrovaný napájecí zdroj funguje jako nabíječka baterií. Přestože může být UPS implementován pro mnoho různých aplikací, je navržen hlavně pro napájení malého počítačového systému a důležitá periferní zařízení, jako je disková jednotka, aby zajistila, že výpadky napájení nikdy nezpůsobí vymazání dat nebo přerušení programu, který může být spuštěn v daném okamžiku.

To znamená, že tento 50wattový obvod UPS napájený olověnou kyselinou nezvládne větší počítače, které obvykle pracují se skutečným výkonem přes 60 wattů.

Jedna důležitá vlastnost tohoto Obvod UPS spočívá v tom, že vydává „čistý“ sinusový střídavý proud: a chyby, jako je hluk, hroty nebo nízké napětí v síťovém vedení, nikdy nebudou mít vliv na fungování počítače (zátěží).

Fáze přepínání relé napájení

Stupeň napájení je docela charakteristický, protože přijímá energii pomocí dálkového ovladače 12voltová olověná baterie nebo SMF baterie a také z vašeho střídavého elektrického vedení se zde baterie stává nejdůležitějším prvkem pro fungování UPS.

Jak je ukázáno na obr. 1 níže, když je přepínač CH1 ZAPNUTO-VYPNUTO S1 umístěn do polohy CHARGE nebo OPERATE, je aktivováno relé RY2 a jeho kontakty dodávají střídavé napájení do primárních vinutí výkonových transformátorů T1 a T2.

Proud přes sekundární vinutí je usměrňován diodami D1, D2, D3 a D4.

Tlumivky L1 a L2 omezují nabíjecí proud pro baterii a zakazují průchod zvlněného proudu.

Dioda D5 přináší 'páčidlo' funkcí ochrany proti přetížení je chránit mnoho zranitelných komponent spuštěním spálení pojistky F1 pro případ, že by došlo k náhodnému připojení baterie s nesprávnou polaritou.

Operační zesilovač IC1 je připojen ve formě komparátoru invertujícího napětí, jehož referenční napětí lze nastavit v rozsahu 11 až 14 voltů potenciometrem R3.

Jakmile napětí baterie poklesne pod referenci, aktivuje se optický vazební člen IC2, který napájí relé RY1. Proud procházející kontakty RY1 začne nabíjet baterii, když zátěž není příliš velká.

Na druhou stranu, pokud UPS pracuje na 100% potenciálu nebo téměř na tomto potenciálu, může být zapotřebí externí nabíječka baterií, která zajistí dostatečné napájení, aby se zabránilo vybití baterie.

NA 10 ampérová nabíječka baterií je vhodné. Vzhledem k tomu, že většina nabíječek baterií nemá filtrační systém, musí být mezi výstup nabíječky a baterii zahrnut vysoce hodnotný filtrační kondenzátor, aby se minimalizoval zvlněný proud.

V zájmu prevence přebíjení baterie , napájení z nabíječky musí být zapnuto pouze tehdy, když je UPS napájen na 100% kapacitu.

Pojistka F2 musí být menší než 10 ampérů, aby primární pojistka F1 nemohla prasknout, pokud je neúmyslně zkratován 12voltový výstup.

Fáze tranzistorového zesilovače

Jak je znázorněno na obrázku 2 níže, výstup střídavého proudu UPS je generován z transformátorového obvodu zesilovače třídy B.

4 sady Darlingtonovy tranzistory (Q4-Q8, Q5-Q9, Q6-Q10 a Q7-Q11) fungují podobně jako sítě sledovačů emitorů a dodávají napětí do primárních vinutí výkonových transformátorů T5 a T6.

Kondenzátor C8 ruší jakékoli vysokofrekvenční přísady, které vznikají v důsledku zkreslení nebo ořezávání výhybek vysokým napětím, a navíc potlačuje vysokofrekvenční vlastní kmitání.

Dvě z Darlingtonových sad jsou napájeny paralelně přes transformátor T3, další pár je tlačen paralelně pomocí T4.

Diody D11, D12, D13 a D14 vytvářejí konstantní stejnosměrné základní napětí, které předpíná výstupní tranzistory kolem oblasti cut-off.

The Řidič třídy A. síť tvořená tranzistory Q2 a Q3, jsou podobně plně tvořeny následovníky emitorů. Základní zvýšení napětí je realizováno transformátory T3 a T4, což jsou také typické výkonové transformátory konfigurované v opačném pořadí.

Tranzistor Q1 pohání tranzistory Q2 a Q3 paralelně. Základna Q1 je přímo připojena k výstupu IC5-d (viz obr. 3), který je při 4,5 V DC.

Reverze fáze pro push-pull pohon koncového stupně je dosažen vhodným zapojením sekundárních dílů transformátorů T3 a T4.

Generátor sinusových vln

Jak je znázorněno na obr. 3 níže, fáze oscilátoru je konfigurován pomocí IC4, což je a 567 tónový detektor .

Frekvence integrovaného obvodu je nastavena rezistory R26 a R27 a kondenzátorem C14 a je fixována na přesných 60 Hz. IC4-b je výstup obdélníkové vlny transformován na trojúhelníkovou vlnu, což je dále převeden na sinusovou vlnu IC5-c.

Zisk zesilovače IC5-d je nastaven na potenciometr R35, která je fixována na výstupním střídavém napětí.

Operační zesilovač IC5-a převádí sinusovou vlnu z výstupu T2 na frekvenci 60 Hz.

“jak funguje plamenový detektor ”

D15 chrání před poškozením, ke kterému může dojít v případě, že na zesilovači invertující vstup se stane záporným s odkazem na zem, dioda je obecně obrácená.

60 Hz pulsy, které jsou připojeny k IC4 přes C12 a D16, spouštějí oscilátor, aby se zablokoval na síťové frekvenci střídače. Do jisté míry přesné ovládání fázová synchronizace je dosažitelné jemným doladěním potenciometru R20.

Jakmile bude správně vyladěn, výstup střídavého proudu se zamkne ve fázi se vstupní linií střídavého proudu a tento proces zamykání / odemykání během výpadku a obnovy vstupního napájení by byl měkký a příznivý a neprodukoval téměř žádné interference.

The generátor sinusových vln přichází s hladkým 9 voltovým napájením bez zvlnění přes IC3, 7805 IC, 5 V regulátor. Kolík 3 regulátoru je udržován na 4 voltech nad zemí pomocí odporového děliče R16 a R17, aby byl zajištěn přesný výstup 9 voltů.

Měřicí obvod

Je možné monitorujte napětí baterie nebo střídavé výstupní napětí obvodem měřiče, jak je znázorněno na obr. 4 níže.

NA můstkový usměrňovač skládající se ze čtyř usměrňovacích diod převádí střídavé napětí na stejnosměrné, zatímco kondenzátor C19 se vyhlazuje na čistý stejnosměrný proud.

Přepínač DPDT připojuje voltmetr 15 V DC pomocí napájecího zdroje 12 V nebo pomocí děliče napětí odporový dělič R36 a R37.

Jak otestovat přepnutí zdroje napájení

Může to být důležité vyzkoušejte napájení před připojením zesilovače. To lze provést ještě před smontováním stupně zesilovače.

Za tímto účelem můžete nastavit posuvné rameno R3 směrem ke konci, který je spojen s R4.

Nepřipojujte napájecí kabel do elektrické zásuvky. Připojte 12 V olověný akumulátor do zdroje a do polohy S1 buď NABITÍ, nebo PROVOZ.

Nyní bylo vidět relé RY2 aktivované a LED1 svítí. V tomto okamžiku najdete kolem 12 V na pinech 2 a 7 na IC1.

Pin 6 by měl vykazovat nízkou logiku. Poté připojte napájecí kabel do zásuvky střídavého proudu. Lampa LMP1 se nyní rozsvítí. Relé RY1 by mělo být nadále vypnuté a na jeho normálně otevřených kontaktech byste otestovali přibližně 14 V.

Pin 7 na IC1 by měl ukazovat kolem 14 V a pin 3 na 11 voltů. Pin 6 by měl indikovat logickou nízkou hodnotu.

Otočte R3 na jeho zadní konec, abyste dostali 14 V na pin 3, RY1 se v tuto chvíli musí aktivovat s vypnutím LED1.

Napětí napříč body baterie by nyní mělo číst 13 V. Upravte R3 těsně kolem úrovně, při které se deaktivuje relé RY1.

Nabíjecí stolek musí pokračujte ve vypínání a zapínání, protože napětí baterie stoupá a klesá . Přesné nastavení R3 může být v bodě, kdy se výstup nabíječky spíná poměrně rychle a vypíná se prakticky v okamžiku zapnutí.

Pokud není k dispozici nabíjecí zdroj, mělo by být napětí baterie kolem 12,5 V. Když napětí baterie poklesne, musí se výstup nabíječky začít opakovaně spínat, pokud ovšem není baterie tak strašně vybitá, že plný proud nabíječky není schopen obnovit napětí zpět až na 12,5.

Testování generátoru sinusových vln

Testování fáze generátoru sinusových vln lze provést samostatně. V případě, že ji sestavíte na zobrazené desce plošných spojů bez 9 V regulátor IC , pak můžete pro testování použít 9 V baterii PP3 nebo externí ekvivalentní zdroj energie.

Začněte umístěním posuvného ramene předvolby R20 na zemní stranu. Použití osciloskopu by mělo zobrazovat obdélníkový signál na pinu 5 IC4.

Dodáním sinusové frekvence 60 Hz do horizontální zametání rozsahu , upravte odpor R27 tak, abyste získali frekvenci 60 Hz, která bude generovat obdélníkový Lissajousův tvar vlny.

Frekvence nemusí být přesně přesná. Postupně se měnící vzor křivky může být docela uspokojivý. Pokud je rozsah nastaven na standardní 60 Hz, ujistěte se, že rozsah označuje trojúhelníkovou vlnu na výstupu IC5-b a sinusovou vlnu na výstupu IC5-c.

Na výstupu IC5-d musí být také k dispozici sinusová vlna. A jeho amplituda by se měla měnit v reakci na úpravu R35. V případě, že některá z těchto kontrol má tendenci být nesprávná, zkontrolujte přítomnost 4,5 V DC na všech vstupních a výstupních pinech.

Dále připojte zdroj 12,6 V AC k R21 a upravte R20, dokud nenajdete rozsah zobrazující výstupní pulsy z IC5-a: Frekvence oscilátoru se musí uzamknout na frekvenci vstupní linky. Nyní nastavit rozsah zobrazit křivku Lissajous, jak bylo provedeno dříve, a sledovat výstup IC5-d.

Musíte vidět oválný vzor, který je téměř uzavřený. Musíte být schopni doladit R20 tak, aby zobrazení osciloskopu bylo téměř šikmou přímkou, což ukazuje, že výstupní signál je ve fázi s mřížkou.

“plný sčítač pomocí dvou polovičních sčítačů ”

Nyní, pokud odpojíte vstupní střídavý signál odpojením síťového kabelu, musí vzorek rozsahu začít produkovat postupnou změnu zobrazení oválného tvaru, které se otevírá a zavírá.

Změňte nastavení potenciometru R27, aby se snížila výše uvedená rychlost změny. Jakmile se vstupní střídavá frekvence znovu připojí, zobrazí se zobrazení rozsahu se musí okamžitě vrátit k vzoru šikmé čáry.

Testování obvodu měřiče

Testování a kalibrace měřicí obvod lze realizovat připojením usměrňovače k síťovému vedení střídavého proudu.

Stisknutím tlačítka S2 v poloze střídavého proudu dolaďte R37, abyste získali odečet měřiče, který může být 1/10 vstupního střídavého napětí měřeného samostatně pomocí standardního odečtu měřiče.

Pokud nenajdete žádné měření, podívejte se kolem 130 voltů DC kolem C19, abyste se ujistili, že je usměrňovač správně připojen. Rozsah zde by měl zobrazovat velký zvlněný prvek kvůli nízké hodnotě uF kondenzátoru C19.

Testování zesilovače

Začněte test integrací stupně zesilovače výkonového tranzistoru se zdrojem napětí 12 V a generátorem vstupních sinusových vln.

Upravte středové rameno R35 směrem ke konci spojenému s výstupní stranou IC5-d, což rozhoduje o nastavení nulového výstupního signálu.

Nyní posuňte S1 do polohy „PROVOZ“. U zářičů Q2, Q3, Q8, Q9, Q10 a Q11 byste měli vidět odečet 12,5 V měřiče.

Může se také stát, že tyto tranzistory budou o něco teplejší, i když nebudou horké.

Měli byste vidět odečet měřiče kolem 11 V na základnách Q4, Q5, Q6 a Q7 a kolem 4 V na vysílači Q1.

Při provádění následujících testovacích postupů buďte při práci s výstupem opatrní, protože by to bylo na smrtelné úrovni 117 V v síti.

Připojte jeden vodič každého ze 120 V vinutí transformátoru T5 a T6 navzájem, ostatní zůstanou nepřipojené.

Připojte AC voltmetr s jedním z vinutí transformátoru a nastavte měřič na rozsah větší než 110 voltů.

Poté postupně otáčejte přednastaveným středovým ramenem R35, dokud neuvidíte měřitelné výstupní napětí. Pokud to nenajdete, zajistěte, aby byl fázový pohon do výstupních stupňů obrácen.

Střídavé napětí od základny Q4 nebo Q6 k základně Q5 nebo Q7 musí být dvojnásobné než odečet vůči zemi. Pokud to nevidíte, zkuste vyměnit připojení vinutí transformátoru T3 nebo T4, ale ne obou.

Dále se ujistěte, že 120 V vinutí transformátoru T5 a T6 jsou perfektně fázové a tedy připojené příslušným způsobem. Připojte voltmetr přes vodiče, které zůstaly nepřipojené.

Pokud zjistíte, že napětí je dvakrát vyšší než předchozí čtení, pak jsou vinutí jistě zapojena do série. Rychle otočte připojení jednoho z vinutí.

Pokud na měřiči nevidíte žádné údaje o napětí, spojte další dva vodiče navzájem. Připojte na výstup 15 W lampu a nastavte předvolbu R35, abyste získali plný výkon. Lampa musí svítit s optimálním jasem a měřič by měl ukazovat přibližně 125 voltů střídavého proudu.

Jak používat UPS

Při implementaci navrhovaného 50W obvodu UPS nezapomeňte před zapnutím zátěže nastavit S1 na „OPERATE“.

Ověřte AC výstup z UPS, abyste se ujistili, že produkuje minimálně 120 voltů. Toto napětí 120 V se může po načtení výstupu trochu snížit.

Pokud zjistíte, že napětí je nestabilní, znamenalo by to, že se oscilátor nezablokoval a nesynchronizoval s napájením ze sítě. Chcete-li to napravit, zkuste po nějaké době znovu nastavit předvolby R27 a R20, jakmile se okruh trochu zahřeje.

Když vhodně vyladíte předvolby R27 / R20, zjistíte, že se oscilátor zablokuje s frekvencí střídavého proudu během každé doby zapnutí.

Nyní zapněte systém a znovu zkontrolujte podmínky výstupního napětí. Výstupní napětí může klesnout na 110 voltů když je provozován v diskontinuálním zatížení, řekněme například diskovou jednotku nebo tiskárnu, a to může být přijatelné.

Doba zálohování z UPS během výpadku sítě by závisela na hodnotě Ah baterie. Při použití motocyklové baterie by měla poskytovat přibližně 15 minut záložní provozní doby.