4 изученных простых схемы источника бесперебойного питания (ИБП)

В этом посте мы исследуем 4 простых варианта источника бесперебойного питания (ИБП) 220 В с использованием батареи 12 В, которые могут понять и сконструировать любой новый энтузиаст. Эти схемы можно использовать для работы с соответствующим образом выбранным прибором или нагрузкой, давайте рассмотрим схемы.

Дизайн №1: Простой ИБП с использованием одной ИС

Здесь представлена ​​простая идея можно построить дома использование самых обычных компонентов для получения разумных результатов. Его можно использовать для питания не только обычных электроприборов, но и сложных устройств, например компьютеров. В его инверторной схеме используется модифицированная синусоидальная конструкция.

Источник бесперебойного питания с продуманными функциями может не потребоваться критически для работы даже сложных гаджетов. Представленный здесь компромиссный дизайн системы ИБП вполне может удовлетворить потребности. Он также включает в себя встроенное универсальное интеллектуальное зарядное устройство.

Разница между ИБП и инвертором

В чем разница между источник бесперебойного питания (ИБП) а инвертор? Что ж, в широком смысле оба предназначены для выполнения основной функции преобразования напряжения батареи в переменный ток, который может использоваться для управления различными электрическими устройствами в отсутствие нашей домашней сети переменного тока.

Однако в большинстве случаев инвертор может не быть оснащен множество функций автоматического переключения и меры безопасности, обычно связанные с ИБП.

Более того, инверторы в большинстве случаев не имеют встроенного зарядного устройства, в то время как все ИБП имеют встроенное автоматическое зарядное устройство для батарей, чтобы облегчить мгновенную зарядку соответствующей батареи при наличии сетевого переменного тока и восстановить мощность аккумулятора в инверторном режиме момент выхода из строя входной мощности.

Кроме того, все ИБП предназначены для производства переменного тока с синусоидальной формой волны или, по крайней мере, с измененной прямоугольной формой волны, очень похожей на ее синусоидальный аналог. Это, пожалуй, самая важная особенность ИБП.

С таким количеством функций в руках нет сомнений, что эти удивительные устройства должны стать дорогими, и поэтому многие из нас, принадлежащих к категории среднего класса, не могут заполучить их.

Я попытался сделать Конструкция ИБП хотя и не сопоставимы с профессиональными, но однажды построенные, определенно смогут достаточно надежно заменить сбои в электросети, а также, поскольку выходной сигнал представляет собой модифицированную прямоугольную волну, подходит для работы со всеми сложными электронными устройствами, даже компьютерами.

Все дизайны здесь автономного типа, вы также можете попробовать это простая онлайн-схема ИБП

Понимание схемотехники

На рисунке рядом показана простая модифицированная квадратная конструкция инвертора, которая легко понятна, но имеет важные особенности.

Микросхема SN74LVC1G132 имеет одиночный логический элемент NAND (триггер Шмитта) заключен в небольшую упаковку. Он в основном составляет основу каскада генератора и требует всего одного конденсатора и резистора для необходимых колебаний. Значение этих двух пассивных компонентов определяет частоту осциллятора. Здесь он рассчитан примерно на 250 Гц.

Вышеупомянутая частота применяется к следующему каскаду, состоящему из одного декадного счетчика / делителя IC 4017 Джонсона. ИС сконфигурирована таким образом, что ее выходы создают и повторяют набор из пяти последовательных выходов высокого логического уровня. Поскольку входной сигнал представляет собой прямоугольную волну, выходные сигналы также генерируются в виде прямоугольных волн.

Список запчастей для инвертора ИБП

R1 = 20 тыс.
R2, R3 = 1К
R4, R5 = 220 Ом
C1 = 0,095 мкФ
C2, C3, C4 = 10 мкФ / 25 В
T0 = ​​BC557B
Т1, Т2 = 8050
T3,T4=BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 или один вентиль от IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
ТРАНСФОРМАТОР = 12-0-12В / 10АМП / 230В

Секция зарядного устройства аккумулятора

Базовые выводы двух наборов парных транзисторов Дарлингтона с высоким коэффициентом усиления и большой мощности подключены к ИС так, что она принимает и проводит к альтернативным выходам.

Транзисторы проводят (в тандеме) в ответ на это переключение, и соответствующий высокий переменный потенциал протекает через две половины соединенных обмоток трансформатора.

Поскольку базовые напряжения на транзисторах от ИС поочередно пропускаются, результирующий прямоугольный импульс от трансформатор имеет только половину среднего значения по сравнению с другими обычными инверторами. Это измеренное среднеквадратичное значение генерируемых прямоугольных волн очень похоже на среднее значение сетевого переменного тока, которое обычно присутствует в наших домашних розетках, и, таким образом, становится подходящим и подходящим для большинства сложных электронных устройств.

Настоящая конструкция источника бесперебойного питания полностью автоматизирована и будет вернуться в режим инвертора момент выхода из строя входной мощности. Это выполняется через пару реле RL1 и RL2. RL2 имеет двойной набор контактов для переключения обеих выходных линий.

Как объяснялось выше, ИБП также должен включать в себя встроенное универсальное интеллектуальное зарядное устройство, которое также должно регулироваться по напряжению и току.

На следующем рисунке, который является неотъемлемой частью системы, показан маленький умный автоматическое зарядное устройство схема. Схема не только управляется напряжением, но также включает конфигурацию защиты от перегрузки по току.

Транзисторы T1 и T2 в основном образуют точный датчик напряжения и никогда не позволяют верхнему пределу зарядного напряжения превышать установленный предел. Этот предел фиксируется путем соответствующей настройки предустановки P1.

Транзисторы T3 и T4 вместе следят за возрастающим потребляемым батареей током и никогда не позволяют ему достичь уровней, которые могут считаться опасными для срока службы батареи. В случае, если ток начинает выходить за пределы установленного уровня, напряжение на R6 переходит - 0,6 вольт, чего достаточно для срабатывания T3, который, в свою очередь, подавляет базовое напряжение T4, тем самым ограничивая дальнейшее повышение потребляемого тока. Значение R6 можно найти по формуле:

R = 0,6 / I, где I - величина зарядного тока.

Транзистор T5 выполняет функцию монитора напряжения и включает (отключает) реле в момент выхода из строя сети переменного тока.

Список запчастей для зарядного устройства

R1, R2, R3, R4, R7 = 1К
P1 = 4K7 ПРЕДУСТАНОВКА, ЛИНЕЙНЫЙ
R6 = СМОТРЕТЬ ТЕКСТ
Т1, Т2, = BC547
T3=8550
T4=TIP32C
Т5 = 8050
RL1 = 12 В / 400 Ом, SPDT
RL2 = 12 В / 400 Ом, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, ТОК 1/10 АККУМУЛЯТОРА АЧ
C1 = 2200 мкФ / 25 В
C2 = 1 мкФ / 25 В

Дизайн № 2: ИБП с одним трансформатором для инвертора и зарядки аккумуляторов

В следующей статье подробно описывается простая схема ИБП на основе транзисторов со встроенной схемой зарядного устройства, которую можно использовать для получения бесперебойная выходная мощность от сети дешево, в ваших домах и офисах, магазинах и т. д. Схема может быть повышена до любого желаемого более высокого уровня мощности. Идея была разработана г-ном Сайедом Ксаиди.

Основное преимущество этой схемы в том, что в ней используется одиночный трансформатор для зарядки аккумулятора, а также для управления инвертором . Это означает, что вам не нужно включать отдельный трансформатор для зарядки аккумулятора в этой цепи.

Следующие данные были предоставлены г-ном Сайедом по электронной почте:

Я видел, что люди получают образование по вашему посту. Итак, я думаю, вам следует объяснить людям эту схему.

В этой схеме есть нестабильный мутивибратор на транзисторах, как и у вас. Конденсаторы c1 и c2 имеют значение 0,47 для получения выходной частоты около 51.xx Гц, как измерял я, но она не является постоянной во всех случаях.

MOSFET имеет обратный диод большой мощности, который используется для зарядки аккумулятора, поэтому нет необходимости добавлять в схему специальный диод. Я показал принцип переключения реле на схеме. RL3 должен использоваться с цепью отключения.

Эта схема очень проста, и я ее уже тестировал. Я собираюсь протестировать еще одну свою разработку, и поделюсь с вами, как только тест будет завершен. Он контролирует выходное напряжение и стабилизирует его с помощью ШИМ. Также в этой конструкции я использую обмотку трансформатора 140 В для зарядки и BTA16 для управления током зарядки. Будем надеяться на добро.

У тебя все получается лучше всего. Никогда не бросай, хорошего дня.

Проект №3: Схема ИБП на базе IC 555

Третий вариант, описанный ниже, представляет собой простую схему ИБП с использованием ШИМ, которая становится совершенно безопасной для работы со сложным электронным оборудованием, таким как компьютеры, музыкальная система и т. Д. Весь блок будет стоить вам около 3 долларов. Встроенное зарядное устройство также включено в конструкцию, чтобы поддерживать аккумулятор всегда в заряженном состоянии и в режиме ожидания. Давайте изучим всю концепцию и схему.

Принципиальная схема схемы довольно проста, все дело в том, чтобы переключать выходные устройства в соответствии с приложенными хорошо оптимизированными импульсами ШИМ, которые, в свою очередь, переключают трансформатор для генерации эквивалентного индуцированного сетевого напряжения переменного тока, имеющего параметры, идентичные стандартной синусоидальной форме переменного тока.

Схема работы:

Принципиальную схему можно понять с помощью следующих пунктов:

В схеме ШИМ используется очень популярная микросхема IC 555 для необходимой генерации импульсов ШИМ.

Предустановки P1 и P2 могут быть установлены точно так, как требуется для питания устройств вывода.

Выходные устройства будут точно реагировать на подаваемые импульсы ШИМ от схемы 555, поэтому тщательная оптимизация предустановок должна привести к почти идеальному коэффициенту ШИМ, который можно считать вполне эквивалентным стандартной форме сигнала переменного тока.

Однако, поскольку вышеупомянутые импульсы ШИМ применяются к основаниям обоих транзисторов, предназначенных для переключения двух отдельных каналов, это будет означать полный беспорядок, поскольку мы никогда не захотим переключать обе обмотки трансформатора вместе.

Использование ворот НЕ для индукции переключения 50 Гц

Поэтому была введена еще одна ступень, состоящая из нескольких вентилей НЕ из IC 4049, которая гарантирует, что устройства проводят или переключаются поочередно, а не все одновременно.

Генератор, состоящий из N1 и N2, выдает идеальные прямоугольные импульсы, которые далее буферизируется N3 --- N6 . Диоды D3 и D4 также играют важную роль, заставляя устройства реагировать только на отрицательные импульсы от вентилей НЕ.

Эти импульсы поочередно выключают устройства, позволяя проводить только одному каналу в любой конкретный момент.

Предварительная установка, связанная с N1 и N2, используется для установки выходной частоты переменного тока ИБП. Для 220 вольт необходимо установить 50 Гц, а для 120 вольт - 60 Гц.

Список запчастей для ИБП

R1, R2, R3 R4, R5 = 1К,
P1, P2 = по формуле,
P3 = 100K предустановка
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = стабилитрон 3 В
C1 = 1 мкФ / 25 В
C2 = 10n,
C3 = 2200 мкФ / 25 В
Т1, Т2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, номера контактов см. В таблице данных.
Трансформатор = 12-0-12В, 15 Ампер

Схема зарядного устройства аккумулятора:

Если это ИБП, включение цепи зарядного устройства становится обязательным.

Учитывая низкую стоимость и простоту конструкции, в эту схему источника бесперебойного питания была включена очень простая, но достаточно точная конструкция зарядного устройства.

Глядя на рисунок, мы можем просто увидеть, насколько проста конфигурация.

Вы можете получить полное объяснение в этом схема зарядного устройства article Два реле RL1 и RL2 расположены так, чтобы сделать схему полностью автоматической. При наличии сетевого питания реле срабатывают и переключают сеть переменного тока непосредственно на нагрузку через замыкающие контакты. В то же время аккумулятор также заряжается через цепь зарядного устройства. В момент сбоя питания переменного тока реле переключаются и отключают линию питания и заменяют ее инверторным трансформатором, так что теперь инвертор берет на себя ответственность за подачу сетевого напряжения на нагрузку. , за миллисекунды.

Другое реле RL4 вводится для переключения контактов во время сбоя питания, так что аккумулятор, который находился в режиме зарядки, переводится в режим инвертора для необходимого генерирования резервного питания переменного тока.

Список деталей для зарядного устройства

R1 = 1К,
P1 = 10 К
Т1 = BC547B,
C1 = 100 мкФ / 25 В
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Все реле = 12 В, 400 Ом, SPDT

Трансформатор = 0-12 В, 3 А

Проект №4: Дизайн ИБП 1кВА

В последней, но на сегодняшний день наиболее мощной конструкции, рассматривается схема ИБП на 1000 Вт с питанием от входа +/- 220 В с использованием последовательно 40 батарей 12 В / 4 Ач. Работа под высоким напряжением делает систему относительно менее сложной и бестрансформаторной. Идею запросил Водолей.

Технические характеристики

Я ваш поклонник, успешно построил много проектов для личного использования и получил огромное удовольствие. Будьте здоровы. Теперь я собираюсь построить ИБП на 1000 Вт с другой концепцией (инвертор с высоким входным напряжением постоянного тока).

Я буду использовать батарею, состоящую из 18-20 герметичных батарей, последовательно соединенных по 12 вольт / 7 Ач, чтобы получить 220+ вольт в качестве входа для бестрансформаторного инвертора.

Можете ли вы предложить простейшую схему для этой концепции, которая должна включать зарядное устройство + защиту и автоматическое переключение при сбое сети. Позже я также добавлю солнечную энергию.

Дизайн

Предлагаемая схема ИБП мощностью 1000 Вт может быть построена с использованием следующих двух схем, первая из которых представляет собой инверторную секцию с необходимыми реле автоматического переключения. Вторая конструкция предусматривает автоматическое зарядное устройство.

Первая схема, на которой изображен инвертор мощностью 1000 Вт, состоит из трех основных этапов.

T1, T2 вместе с соответствующими компонентами образуют входной дифференциальный усилитель, который усиливает входные сигналы ШИМ от генератора ШИМ, который может быть синусоидальным генератором.

R5 становится источником тока для обеспечения оптимального тока дифференциальной ступени и последующей ступени драйвера.

Секция после дифференциального каскада - это каскад драйвера, который эффективно повышает усиленный ШИМ от дифференциального каскада до уровней, достаточных для запуска следующего каскада мощного МОП.

МОП-транзисторы выровнены двухтактным образом между двумя батареями 220 В и, следовательно, переключают напряжения на их выводах стока / истока, чтобы обеспечить требуемый выход 220 В переменного тока без включения трансформатора.

Вышеупомянутый выход подключается к нагрузке через ступень переключения реле, состоящую из реле DPDT 12 В 10 А, пусковой вход которого поступает от электросети через адаптер переменного / постоянного тока 12 В. Это пусковое напряжение подается на катушки всех реле 12 В, которые используются в цепи для предполагаемых действий по переключению от сети к инвертору.

Список деталей для указанной выше цепи ИБП на 1000 Вт

Все резисторы CFR номиналом 2 Вт, если не указано иное.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68 тыс.
R6, R7 = 4k7
R9 = 10 тыс.
R13, R14 = 0,22 Ом 2 Вт
R12, R15 = 1K, 5 Вт
C1 = 470 пФ
C2 = 47 мкФ / 100 В
C3 = 0,1 мкФ / 100 В
C4, C5 = 100 пФ
D1, D2 = 1N4148
Т1, Т2 = BC556
Т5, Т6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

реле = DPDT, контакты 12 В / 10 А, катушка 400 Ом

Схема зарядного устройства для зарядки аккумуляторных батарей постоянного тока 220 В.

Хотя в идеале задействованные батареи на 12 В должны заряжаться индивидуально через источник питания 14 В, с учетом простоты универсальное одно зарядное устройство на 220 В, наконец, было признано более желательным и простым в изготовлении.

Как показано на схеме ниже, поскольку требуемое зарядное напряжение находится в пределах 260 В, можно увидеть, что выход 220 В напрямую используется для этой цели.

Однако прямое подключение к сети может быть опасным для аккумуляторов из-за большого количества тока, которое оно включает, поэтому в конструкцию включено простое решение с использованием лампы серии 200 Вт.

Питание от сети подается через одиночный диод 1N4007 и через лампу накаливания мощностью 200 Вт, которая проходит через переключающие контакты реле.

Первоначально полуволновое выпрямленное напряжение не может достичь аккумуляторов из-за того, что реле находится в выключенном состоянии.

При нажатии PB1 питание на мгновение достигает батарей.

Это вызывает соответствующий уровень напряжения, генерируемого на 200-ваттной лампочке, и регистрируется опто-светодиодом.

Оптоискатель мгновенно реагирует и запускает сопутствующее реле, которое мгновенно активируется, фиксируется и поддерживает его даже после отпускания PB1.

Было видно, как лампочка на 200 ватт слегка светится, интенсивность которой зависит от состояния заряда аккумуляторной батареи.

Когда батареи начинают заряжаться, напряжение на 200-ваттной лампочке начинает падать до тех пор, пока реле не выключится, как только будет достигнут уровень полного заряда батареи. Это можно отрегулировать, настроив предустановку 4k7.

Выход из вышеуказанного зарядного устройства подается в аккумуляторную батарею через пару реле SPDT, как показано на следующей диаграмме.

Реле обеспечивают перевод аккумуляторов в режим зарядки до тех пор, пока доступен сетевой вход, и переводят их в инверторный режим при отказе сетевого входа.