Dưới bài đăng này, chúng tôi tìm hiểu 4 thiết kế nguồn điện liên tục (UPS) 220V Mains đơn giản sử dụng pin 12V, có thể hiểu và xây dựng bởi bất kỳ người đam mê mới nào. Các mạch này có thể được sử dụng để vận hành một thiết bị hoặc tải được lựa chọn thích hợp, hãy cùng khám phá các mạch.

Thiết kế # 1: UPS đơn giản sử dụng một IC đơn

Một ý tưởng đơn giản được trình bày ở đây có thể xây dựng tại nhà sử dụng hầu hết các thành phần thông thường để tạo ra đầu ra hợp lý. Nó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng không chỉ cho các thiết bị điện thông thường mà còn cho các thiết bị tinh vi như máy tính. Mạch biến tần của nó sử dụng thiết kế sóng sin đã được sửa đổi.

Một nguồn điện liên tục với các tính năng phức tạp có thể không cần thiết cho hoạt động của ngay cả các thiết bị phức tạp. Một thiết kế thỏa hiệp của hệ thống UPS được trình bày ở đây có thể đáp ứng đủ nhu cầu. Nó cũng bao gồm một bộ sạc pin thông minh đa năng được tích hợp sẵn.

Sự khác biệt giữa UPS và Biến tần

Sự khác biệt giữa một nguồn điện liên tục (UPS) và một biến tần? Nói chung, cả hai đều nhằm thực hiện chức năng cơ bản là chuyển đổi điện áp của pin thành AC có thể được sử dụng để vận hành các thiết bị điện khác nhau trong trường hợp không có nguồn AC trong nước của chúng ta.

Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, biến tần có thể không được trang bị nhiều chức năng chuyển đổi tự động và các biện pháp an toàn thường được kết hợp với UPS.

Hơn nữa, các bộ biến tần hầu hết không mang theo bộ sạc pin tích hợp trong khi tất cả các UPS đều có bộ sạc pin tự động tích hợp bên mình để tạo điều kiện sạc ngay lập tức cho pin liên quan khi có nguồn AC và hoàn nguyên năng lượng pin ở chế độ biến tần thời điểm nguồn điện đầu vào không thành công.

Ngoài ra, tất cả các UPS đều được thiết kế để tạo ra một dòng điện xoay chiều có dạng sóng sin hoặc ít nhất là một sóng vuông được sửa đổi tương tự như đối tác sóng sin của nó. Đây có lẽ trở thành tính năng quan trọng nhất với UPS.

Với rất nhiều tính năng trong tay, chắc chắn những thiết bị tuyệt vời này phải trở nên đắt tiền và do đó nhiều người trong chúng ta thuộc tầng lớp trung lưu không thể đặt tay vào chúng.

Tôi đã cố gắng làm một Thiết kế UPS Mặc dù không thể so sánh với các thiết bị chuyên nghiệp nhưng một khi đã được chế tạo, chắc chắn sẽ có thể thay thế các hỏng hóc nguồn điện khá đáng tin cậy và cũng vì đầu ra là một sóng vuông được sửa đổi, phù hợp để vận hành tất cả các thiết bị điện tử phức tạp, ngay cả máy tính.

Tất cả các thiết kế ở đây là loại ngoại tuyến, bạn cũng có thể muốn thử cái này mạch UPS trực tuyến đơn giản

Hiểu thiết kế mạch

Hình bên cho thấy một thiết kế biến tần vuông được sửa đổi đơn giản, dễ hiểu, nhưng tích hợp các tính năng quan trọng.

IC SN74LVC1G132 có cổng NAND đơn (Schmitt Trigger) gói gọn trong một gói nhỏ. Về cơ bản, nó tạo thành trung tâm của giai đoạn dao động và chỉ cần một tụ điện và một điện trở cho các dao động cần thiết. Giá trị của hai thành phần thụ động này xác định tần số của bộ dao động. Ở đây nó có kích thước khoảng 250 Hz.

Tần số trên được áp dụng cho giai đoạn tiếp theo bao gồm một IC bộ đếm / bộ chia thập kỷ Johnson duy nhất 4017. IC được cấu hình để các đầu ra của nó tạo ra và lặp lại một bộ năm đầu ra logic tuần tự. Vì đầu vào là sóng vuông nên đầu ra cũng được tạo ra dưới dạng sóng vuông.

Danh sách các bộ phận cho Biến tần UPS

R1 = 20 nghìn
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 Ohms
C1 = 0,095Uf
C2, C3, C4 = 10UF / 25V
T0 = BC557B
T1,T2=8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 hoặc một cổng duy nhất từ IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
MÁY BIẾN ÁP = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Bộ phận sạc pin

Các dây dẫn cơ sở của hai bộ khuếch đại cao được ghép nối Darlington, các bóng bán dẫn công suất cao được cấu hình cho vi mạch để nó nhận và dẫn đến các đầu ra thay thế.

Các bóng bán dẫn dẫn điện (song song) để đáp ứng với các chuyển đổi này và một điện thế xoay chiều dòng điện cao tương ứng được kéo qua hai nửa của cuộn dây máy biến áp được kết nối.

Vì các điện áp cơ bản đến các bóng bán dẫn từ IC được bỏ qua luân phiên, kết quả là xung bình phương từ máy biến áp Chỉ mang một nửa giá trị trung bình so với các biến tần thông thường khác. Giá trị trung bình RMS có kích thước này của các sóng vuông được tạo ra rất giống với giá trị trung bình của nguồn điện AC thường có sẵn trong ổ cắm điện gia đình của chúng ta và do đó trở nên phù hợp và thuận lợi cho hầu hết các thiết bị điện tử phức tạp.

Thiết kế cung cấp điện liên tục hiện nay là hoàn toàn tự động và sẽ trở lại chế độ biến tần thời điểm nguồn điện đầu vào không thành công. Điều này được thực hiện thông qua một vài rơ le RL1 và RL2 RL2 có một bộ tiếp điểm kép để đảo chiều cả hai đường đầu ra.

Như đã giải thích ở trên, UPS cũng nên kết hợp một bộ sạc pin thông minh đa năng được tích hợp sẵn, bộ sạc này cũng phải được kiểm soát điện áp và dòng điện.

Hình tiếp theo là một phần không thể thiếu của hệ thống cho thấy một chút thông minh bộ sạc pin tự động mạch điện. Mạch không chỉ được kiểm soát điện áp mà còn bao gồm cấu hình bảo vệ quá dòng.

Transistor T1 và T2 về cơ bản tạo thành một cảm biến điện áp chính xác và không bao giờ cho phép giới hạn trên của điện áp sạc vượt quá giới hạn đặt. Giới hạn này được cố định bằng cách đặt giá trị đặt trước P1 một cách thích hợp.

Transistor T3 và T4 cùng nhau theo dõi 'dòng điện' tăng của pin và không bao giờ cho phép nó đạt đến mức có thể được coi là nguy hiểm đối với tuổi thọ của pin. Trong trường hợp dòng điện bắt đầu vượt quá mức thiết lập, điện áp trên R6 vượt quá - 0,6 volt, đủ để kích hoạt T3, do đó sẽ làm nghẹt điện áp cơ bản của T4, do đó hạn chế bất kỳ sự gia tăng nào của dòng điện kéo ra. Giá trị của R6 có thể được tìm thấy bằng công thức:

“mối quan hệ giữa bước sóng và tần số ”

R = 0,6 / I, trong đó I là tốc độ dòng điện sạc.

Transistor T5 thực hiện chức năng của một bộ theo dõi điện áp và chuyển (tắt) các rơ le hoạt động, ngay thời điểm nguồn AC bị lỗi.

Danh sách bộ phận cho bộ sạc

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PRESET, TUYẾN TÍNH
R6 = XEM VĂN BẢN
T1, T2, = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12V / 400 OHM, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, HIỆN TẠI 1/10 CỦA PIN AH
C1 = 2200UF / 25V
C2 = 1uF / 25V

Thiết kế # 2: Bộ lưu điện biến áp đơn cho Biến tần và Sạc pin

Bài viết tiếp theo trình bày chi tiết về mạch UPS dựa trên bóng bán dẫn đơn giản với mạch sạc pin tích hợp, có thể được sử dụng để nhận đầu ra điện lưới liên tục giá rẻ, trong nhà và văn phòng, cửa hàng của bạn, v.v. Mạch có thể được nâng cấp lên bất kỳ mức công suất cao hơn mong muốn nào. Ý tưởng được phát triển bởi ông Syed Xaidi.

Ưu điểm chính của mạch này là nó sử dụng biến áp đơn để sạc pin cũng như để vận hành biến tần . Có nghĩa là bạn không cần phải kết hợp một biến áp riêng để sạc pin trong mạch này

Dữ liệu sau do ông Syed cung cấp qua email:

Tôi thấy rằng mọi người đang được giáo dục bởi bài đăng của bạn. Vì vậy, tôi nghĩ bạn nên giải thích cho mọi người về giản đồ này.

Mạch này có mutivibrator đáng kinh ngạc dựa trên các bóng bán dẫn như bạn đã làm. Các tụ điện c1 và c2 là 0,47 để nhận được tần số đầu ra khoảng 51.xx Hz khi tôi đo nhưng nó không phải là hằng số trong mọi trường hợp.

MOSFET có diode công suất cao ngược được sử dụng để sạc pin mà không cần thêm một diode đặc biệt vào mạch. Tôi đã chỉ ra nguyên tắc chuyển đổi với các rơle trong sơ đồ. RL3 phải được sử dụng với mạch cắt.

Mạch này rất đơn giản và tôi đã thử nghiệm nó rồi. Tôi sẽ kiểm tra một thiết kế khác của tôi sẽ chia sẻ với bạn ngay sau khi kiểm tra xong. Nó kiểm soát điện áp đầu ra và ổn định điện áp đó bằng cách sử dụng PWM. Cũng trong thiết kế đó, tôi đang sử dụng cuộn dây biến áp 140v để sạc và BTA16 để điều khiển ampe sạc. Hãy hy vọng cho điều tốt.

Bạn đang làm tốt nhất. Never Quit, Chúc một ngày tuyệt vời.

Thiết kế # 3: Mạch UPS dựa trên IC 555

Thiết kế thứ 3 được giải thích dưới đây là mạch UPS đơn giản sử dụng PWM và therfeore trở nên an toàn tuyệt đối để vận hành các thiết bị điện tử phức tạp như máy tính, hệ thống âm nhạc, v.v. Toàn bộ thiết bị sẽ có giá khoảng 3 đô la. Một bộ sạc tích hợp cũng được bao gồm trong thiết kế để giữ cho pin luôn ở trong tình trạng đầy và ở chế độ chờ. Chúng ta hãy nghiên cứu toàn bộ khái niệm và mạch.

Khái niệm mạch khá cơ bản, tất cả là về việc làm cho các thiết bị đầu ra chuyển đổi theo các xung PWM được tối ưu hóa tốt được áp dụng, từ đó chuyển đổi máy biến áp để tạo ra điện áp nguồn AC cảm ứng tương đương có các thông số giống hệt với dạng sóng AC Sine tiêu chuẩn.

Hoạt động mạch:

Sơ đồ mạch có thể được hiểu với sự trợ giúp của các điểm sau:

Mạch PWM sử dụng IC 555 rất phổ biến để tạo ra các xung PWM cần thiết.

“tụ điện mắc nối tiếp và kết hợp song song ”

Các giá trị đặt trước P1 và P2 có thể được đặt chính xác theo yêu cầu để cấp nguồn cho các thiết bị đầu ra.

Các thiết bị đầu ra sẽ phản hồi chính xác với các xung PWM được áp dụng từ mạch 555, do đó, việc tối ưu hóa cẩn thận các giá trị đặt trước sẽ dẫn đến tỷ lệ PWM lý tưởng có thể được coi là khá tương đương với dạng sóng AC tiêu chuẩn.

Tuy nhiên, vì các xung pWM đã thảo luận ở trên được áp dụng cho các đế của cả hai bóng bán dẫn được định vị để chuyển đổi hai kênh riêng biệt sẽ có nghĩa là một mớ hỗn độn, vì chúng tôi sẽ không bao giờ muốn chuyển cả hai cuộn dây của máy biến áp với nhau.

Sử dụng cổng KHÔNG để cảm ứng chuyển mạch 50Hz

Do đó, một giai đoạn khác bao gồm một vài cổng KHÔNG từ IC 4049 đã được giới thiệu, đảm bảo rằng các thiết bị dẫn điện hoặc chuyển đổi luân phiên và không bao giờ đồng thời.

Bộ dao động được tạo ra từ N1 và N2 thực hiện các xung sóng vuông hoàn hảo, hơn nữa được đệm bởi N3 --- N6 . Điốt D3 và D4 cũng đóng một vai trò quan trọng bằng cách làm cho các thiết bị chỉ phản ứng với các xung âm từ các cổng NOT.

Các xung này luân phiên TẮT các thiết bị, chỉ cho phép một kênh dẫn tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào.

Giá trị đặt trước được kết hợp với N1 và N2 được sử dụng để đặt tần số AC đầu ra của UPS. Đối với 220 vôn, nó phải được đặt ở 50 Hz và đối với 120 vôn, nó phải được đặt ở 60 Hz.

Danh sách bộ phận cho UPS

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = theo công thức,
P3 = 100K cài đặt trước
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = 3v diode zener
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n,
C3 = 2200uF / 25V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, vui lòng tham khảo biểu dữ liệu để biết số pin ra.
Biến áp = 12-0-12V, 15 Amps

Mạch sạc pin:

Nếu đó là một UPS, thì việc trang bị mạch sạc ắc quy trở nên bắt buộc.

Lưu ý đến chi phí thấp và sự đơn giản của thiết kế, một thiết kế bộ sạc pin rất đơn giản nhưng hợp lý chính xác đã được kết hợp trong mạch cung cấp điện liên tục này.

Nhìn vào hình chúng ta có thể thấy đơn giản cấu hình dễ dàng như thế nào.

Bạn có thể nhận được toàn bộ lời giải thích trong này mạch sạc pin Bài báo Hai rơ le RL1 và RL2 được định vị để làm cho mạch điện hoàn toàn tự động. Khi có nguồn điện lưới, rơ le đóng điện và chuyển nguồn điện xoay chiều trực tiếp sang tải thông qua tiếp điểm N / O ở đó. Trong thời gian chờ đợi, ắc quy cũng được sạc qua mạch bộ sạc, thời điểm nguồn điện xoay chiều không hoạt động, rơ le sẽ hoàn nguyên và ngắt đường dây nguồn và thay thế nó bằng biến áp biến tần để lúc này biến tần phụ trách cung cấp điện áp nguồn cho tải , trong vòng mili giây.

Một rơ le khác RL4 được giới thiệu để lật các tiếp điểm của nó khi mất điện, để pin được giữ ở chế độ sạc được chuyển sang chế độ biến tần để tạo ra nguồn AC dự phòng cần thiết.

Danh sách bộ phận cho bộ sạc

R1 = 1K,
P1 = 10 nghìn
T1 = BC547B,
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Tất cả các rơ le = 12 volt, 400 Ohm, SPDT

Biến áp = 0-12V, 3 Amps

Thiết kế # 4: Thiết kế UPS 1kva

Thiết kế cuối cùng nhưng cho đến nay là mạnh mẽ nhất thảo luận về mạch UPS 1000 watt được cấp nguồn với đầu vào +/- 220V, sử dụng 40 no acquy 12V / 4 AH mắc nối tiếp. Hoạt động điện áp cao làm cho hệ thống tương đối ít phức tạp hơn và không có biến áp. Ý tưởng do Bảo Bình yêu cầu.

Thông số kỹ thuật

Tôi là người hâm mộ của bạn và đã xây dựng nhiều dự án cho mục đích cá nhân của tôi với thành công và rất vui. Chúa phù hộ bạn. Bây giờ tôi định xây dựng một UPS 1000 watt với một khái niệm khác (biến tần với đầu vào điện áp cao dc).

Tôi sẽ sử dụng một ngân hàng pin gồm 18 đến 20 pin kín mắc nối tiếp mỗi pin 12 volt / 7 Ah để cung cấp bộ lưu trữ 220+ volt làm đầu vào cho một biến tần không biến áp.

Bạn có thể đề xuất một mạch đơn giản nhất có thể cho khái niệm này bao gồm một bộ sạc pin + bảo vệ và tự động chuyển đổi khi mất nguồn điện. Sau đó, tôi sẽ bao gồm một đầu vào năng lượng mặt trời quá.

Thiết kế

Mạch UPS 1000 watt được đề xuất có thể được xây dựng bằng cách sử dụng hai mạch sau đây trong đó mạch đầu tiên là phần biến tần với các rơ le chuyển đổi tự động cần thiết. Thiết kế thứ hai cung cấp giai đoạn sạc pin tự động.

Mạch đầu tiên mô tả bộ nghịch lưu 1000 watt bao gồm ba giai đoạn cơ bản.

T1, T2 cùng với các thành phần liên quan tạo thành tầng khuếch đại vi sai đầu vào để khuếch đại tín hiệu PWM đầu vào từ máy phát PWM có thể là máy phát sin.

R5 trở thành nguồn hiện tại để cung cấp dòng điện tối ưu cho giai đoạn vi sai và giai đoạn điều khiển tiếp theo.

Phần sau giai đoạn vi sai là giai đoạn trình điều khiển có hiệu quả nâng PWM khuếch đại từ giai đoạn vi sai đến mức đủ để kích hoạt giai đoạn mosfet công suất tiếp theo.

Các mosfet được căn chỉnh theo cách kéo đẩy qua hai ngân hàng pin 220V và do đó chuyển đổi điện áp qua các đầu nối nguồn / đầu cuối của chúng để tạo ra đầu ra AC 220V cần thiết mà không cần kết hợp máy biến áp.

Đầu ra ở trên được kết thúc với tải thông qua một giai đoạn chuyển đổi rơ le bao gồm rơ le DPDT 12V 10amp có đầu vào kích hoạt được lấy từ nguồn điện tiện ích thông qua bộ chuyển đổi AC / DC 12V. Điện áp kích hoạt này được áp dụng cho các cuộn dây của tất cả các rơ le 12V được sử dụng trong mạch cho các nguồn điện dự kiến cho các hành động chuyển đổi biến tần.

Danh sách bộ phận cho mạch UPS 1000 watt ở trên

“mạch lc là gì ”

Tất cả điện trở CFR 2 watt được đánh giá trừ khi được nêu rõ.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 ohms 2 watt
R12, R15 = 1K, 5 watt
C1 = 470pF
C2 = 47uF / 100V
C3 = 0,1uF / 100V
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

relay = DPDT, tiếp điểm 12V / 10amp, cuộn dây 400 ohm

Mạch sạc acquy để sạc các ngân hàng acquy DC 220V.

Mặc dù lý tưởng nhất là các pin 12V có liên quan nên được sạc riêng lẻ thông qua nguồn 14V, nhưng việc duy trì sự đơn giản khi xét đến một bộ sạc 220V duy nhất phổ biến cuối cùng cũng được mong muốn và dễ chế tạo hơn.

Như thể hiện trong sơ đồ bên dưới, vì điện áp sạc cần thiết nằm trong khoảng 260V, nên có thể thấy đầu ra nguồn điện 220V được sử dụng trực tiếp cho mục đích này.

Tuy nhiên, việc sử dụng nguồn điện trực tiếp có thể gây nguy hiểm cho pin do lượng dòng điện lớn mà nó liên quan, một giải pháp đơn giản sử dụng bóng đèn nối tiếp 200 watt được đưa vào thiết kế.

Đầu vào nguồn điện được cấp qua một diode 1N4007 duy nhất và qua bóng đèn sợi đốt 200 watt đi qua các tiếp điểm rơ le chuyển mạch.

Ban đầu, điện áp chỉnh lưu nửa sóng không thể tiếp cận pin do rơle ở chế độ TẮT được chuyển mạch.

Khi nhấn PB1, nguồn cung cấp được phép tiếp cận pin trong giây lát.

Điều này sẽ nhắc một mức điện áp tương ứng được tạo ra trên bóng đèn 200 watt và được cảm biến bởi đèn LED quang.

Opto ngay lập tức phản hồi và kích hoạt rơ le đi kèm, ngay lập tức kích hoạt và chốt BẬT và duy trì nó ngay cả sau khi PB1 được phát hành.

Có thể thấy bóng đèn 200 watt phát sáng nhẹ với cường độ phụ thuộc vào tình trạng tích điện của bộ pin.

Khi pin bắt đầu sạc, điện áp trên bóng đèn 200 watt bắt đầu giảm xuống cho đến khi rơ le TẮT ngay sau khi đạt đến mức sạc đầy của pin. Điều này có thể được điều chỉnh bằng cách thiết lập cài đặt trước 4k7.