12V, 2A Sursa de alimentare neîntreruptibilă: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

INTRARE ÎN CONCURSUL DE ALIMENTARE

Vă rog să mă votați dacă vi se pare util acest instructabil

Ce este o sursă de alimentare neîntreruptibilă?

Extras din Wikipedia

„O sursă de alimentare neîntreruptibilă, de asemenea sursă de alimentare neîntreruptibilă, UPS sau baterie de rezervă, este un aparat electric care furnizează energie de urgență unei sarcini atunci când sursa de alimentare de intrare sau sursa de alimentare este defectă. Un UPS diferă de un sistem de alimentare auxiliar sau de urgență sau de un generator de așteptare prin aceea că va oferi o protecție aproape instantanee împotriva întreruperilor de putere de intrare, prin furnizarea de energie stocată în baterii."

Rețineți că un UPS este doar o soluție pe termen scurt, iar disponibilitatea energiei va depinde de sarcina conectată la UPS.

De ce un UPS de 12V?

Majoritatea echipamentelor electronice moderne din și în jurul caselor noastre se bazează exclusiv pe alimentarea cu energie electrică. Când curentul se oprește, la fel și toate echipamentele noastre electronice moderne. Există unele cazuri în care acest lucru este nedorit, pentru a numi doar un cuplu:

• Sisteme de alarmă
• Sisteme de control acces
• Conectivitate la rețea
• Sisteme telefonice
• Lămpi de siguranță / de urgență

Toate aceste sisteme funcționează de obicei pe 12V și pot fi ușor conectate la un UPS de 12V.

Componentele unui UPS

Un UPS constă din 3 părți:

1. Transformator
2. Alimentare reglementată
3. Încărcător de baterie
4. Baterie de rezerva

Voi parcurge fiecare pas, explicând cum să construiesc un UPS de încredere de 12V fără componente speciale.

Pasul 1: Transformatorul

UPS-ul de 12V utilizează un transformator standard, disponibil la toți furnizorii principali de echipamente de securitate. Ieșirea transformatorului ar trebui să aibă între 16 și 17 V c.a. și să fie nominală până la 3 amperi. Întotdeauna prefer să depășesc designul, așa că voi proiecta acest UPS 2A astfel încât să fie evaluat pentru maximum 3A.

Unii furnizori au deja transformatoare montate într-o incintă, cu protecție suplimentară la supracurent și la supratensiune.

Pasul 2: sursa de alimentare reglementată

Un UPS trebuie să fie capabil să furnizeze continuu curentul nominal la tensiunea nominală de ieșire, fără a se baza pe bateria de rezervă pentru asistență. Deci, primul pas va fi proiectarea unei surse de alimentare de 12V.

Un început bun va fi utilizarea regulatorului de tensiune LM317. Înainte de a ne uita la valoarea curentă a dispozitivului, să începem cu tensiunea de ieșire reglată. Deși suntem cu toții obișnuiți să ne referim la un sistem de 12V, este de fapt un sistem de 13,8V. Această tensiune este tensiunea complet încărcată a unei baterii SLA standard. Deci, pentru toate calculele, voi folosi 13,8V.

Pentru a calcula valorile componentelor, consultați fișa tehnică LM317. Se afirmă că:

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

și că Iadj este tipic limitat la 50uA.

Pentru a începe, am ales valoarea R1 să fie 1Kohm, deci

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

13,8 = 1,25 (1 + R2 / 1K) + 50uA x R2

13,8 = 1,25 + 1,25 / 10E3 x R2) + 50E-6 x R2

12,55 = 0,00125 R2 + 0,00005 R2

12,55 = 0,0013 R2

R2 = 9,653 Kohm

Dar o valoare de 9,653 Kohm nu este o valoare standard a rezistorului, așa că va trebui să folosim mai multe rezistențe pentru a ne apropia de această valoare. Cea mai bună soluție va fi plasarea a două rezistențe în paralel. Orice două rezistențe în paralel vor avea întotdeauna o rezistență combinată MAI MICĂ decât rezistența cu cea mai mică valoare. Deci, faceți rezistența R2a 10Kohm.

1 / R2 = 1 / R2a + 1 / R2b

1 / 9.653K = 1 / 10K + 1 / R2b

1 / 9.653K - 1 / 10K = 1 / R2b

R2b = 278Kohm

R2b ca 270K

R2 = 9,643 Kohm, suficient de aproape pentru ceea ce avem nevoie.

Condensatorul 1000uf nu este critic, dar aceasta este o valoare bună. Condensatorul de 0.1uf reduce oscilațiile tensiunii de ieșire

Avem acum o sursă de alimentare de 13,8V, evaluată la 1,5 amperi conform fișei tehnice.

Pasul 3: Încărcătorul de baterie

Pentru a utiliza sursa de alimentare ca încărcător de baterii, trebuie să limităm curentul de încărcare la baterie. Sursa de alimentare poate furniza maximum 1,5 amperi, deci următorul pas va fi să privim circuitul cu o baterie conectată la ieșire. Pe măsură ce tensiunea bateriei crește (încărcare), curentul de încărcare se va reduce. Cu o baterie complet încărcată de 13,8V, curentul de încărcare va scădea la zero.

Rezistorul de pe ieșire va fi utilizat pentru a limita curentul la valoarea nominală a LM317. Știm că tensiunea de ieșire a LM317 este fixă la 13,8V. O tensiune a bateriei SLA goală este în jur de 12,0V. Calculul R este acum simplu.

R = V / I

R = (13,8V - 12V) / 1,5A

R = 1,2ohm

Acum, puterea disipată în rezistor este

P = I ^ 2 R

P = 1,5 ^ 2 x 1,2

P = 2,7W

Pasul 4: Dublarea curentului la maxim 3A

În loc să folosesc regulatoare mai scumpe, care este evaluat pentru 3A, am ales să folosesc în continuare standardul LM317. Pentru a crește ratingul curent al UPS-ului, am adăugat pur și simplu două circuite împreună, dublând astfel ratingul curent.

Dar există o problemă la conectarea a două surse de alimentare împreună. Deși tensiunile lor de ieșire au fost calculate pentru a fi exact aceleași, variațiile componentelor, precum și aspectul plăcii PC-ului vor avea ca rezultat ca o singură sursă de alimentare să ia întotdeauna majoritatea curentului. Pentru a elimina acest lucru, ieșirile combinate au fost luate după rezistențele de limitare a curentului și nu pe ieșirea regulatorului în sine. Acest lucru asigură că diferența de tensiune dintre cele două regulatoare este absorbită de rezistențele de ieșire.

Pasul 5: Circuitul final

Nu am putut să obțin rezistențe 1R2, 3W, așa că am decis să folosesc mai multe rezistențe pentru a compune rezistența 1R2. Am calculat diferite valori ale rezistențelor în serie / paralele și am constatat că folosirea a șase rezistențe 1R8 produce 1R2. Exact de ce aveam nevoie. Rezistorul 1R2 3W a fost înlocuit acum cu șase rezistențe 1R8 0,5W.

O altă adăugire la circuit este o ieșire de pană de alimentare. Această ieșire va fi de 5V când este prezentă tensiunea de rețea și de 0V în cazul unei defecțiuni la rețea. Această adăugare facilitează conectarea UPS-ului la sisteme care necesită și un semnal de stare de rețea. Circuitul include, de asemenea, un LED de stare la bord.

În cele din urmă, a fost adăugată o siguranță de protecție la ieșirea de 12V a UPS-ului.

Pasul 6: placa PC

Nu sunt multe de spus aici.

Am proiectat o placă simplă pentru PC folosind versiunea freeware a Eagle. Placa PC a fost proiectată astfel încât urechile de deconectare rapidă neizolate să poată fi lipite pe placa PC. Aceasta permite ca placa UPS completă să fie montată deasupra bateriei.

Asigurați-vă că adăugați radiatoare de dimensiuni decente la cele două regulatoare LM317.