12V, 2A neprerušiteľný zdroj napájania: 6 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

SÚŤAŽ VSTUPU NAPÁJANIA

Ak považujete tento návod za užitočný, hlasujte za mňa

Čo je to neprerušiteľný zdroj napájania?

Výňatok z Wikipédie

"Neprerušiteľný zdroj napájania, tiež zdroj neprerušiteľného napájania, záložný zdroj UPS alebo batérie, je elektrické zariadenie, ktoré poskytuje núdzové napájanie záťaže, keď zlyhá vstupný zdroj energie alebo sieťové napájanie. UPS sa líši od systému pomocného alebo núdzového napájania alebo pohotovostného generátora." v tom, že poskytne takmer okamžitú ochranu pred prerušením vstupného napájania dodaním energie uloženej v batériách. “

Upozorňujeme, že UPS je len krátkodobé riešenie a dostupnosť napájania bude závisieť od záťaže pripojenej k UPS.

Prečo 12 V UPS?

Väčšina moderných elektronických zariadení v našich domácnostiach a okolo nich sa spolieha výlučne na sieťové napájanie. Keď sa vypne napájanie, vypne sa aj všetky naše moderné elektronické zariadenia. Existuje niekoľko prípadov, keď je to nežiaduce, aby sme vymenovali iba pár:

• Poplachové systémy
• Systémy riadenia prístupu
• Sieťové pripojenie
• Telefónne systémy
• Bezpečnostné / núdzové svetlá

Všetky tieto systémy zvyčajne fungujú na 12 V a dajú sa ľahko pripojiť k 12 V UPS.

Komponenty UPS

UPS sa skladá z 3 častí:

1. Transformátor
2. Regulované napájanie
3. Nabíjačka batérií
4. Záložná batéria

Prejdem každým krokom a vysvetlím, ako vybudovať spoľahlivý zdroj 12V bez použitia špeciálnych komponentov.

Krok 1: Transformátor

12V UPS používa štandardný štandardný transformátor, ktorý je k dispozícii u všetkých popredných dodávateľov bezpečnostných zariadení. Výstup transformátora by mal byť medzi 16 až 17 V AC a menovitý do 3 ampérov. Vždy dávam prednosť pred dizajnom, preto navrhnem tieto 2A UPS tak, aby boli dimenzované na maximálne 3A.

Niektorí dodávatelia majú transformátory už namontované v kryte s pridanou nadprúdovou a prepäťovou ochranou.

Krok 2: Regulovaný zdroj napájania

Zdroj UPS musí byť schopný nepretržite dodávať menovitý prúd pri menovitom výstupnom napätí bez toho, aby sa spoliehal na pomoc so záložnou batériou. Prvým krokom teda bude navrhnúť napájací zdroj 12 V.

Dobrým začiatkom bude použitie regulátora napätia LM317. Predtým, ako sa pozrieme na aktuálne hodnotenie zariadenia, začnime s regulovaným výstupným napätím. Aj keď sme všetci zvyknutí označovať systém 12 V, v skutočnosti je to normálne systém 13,8 V. Toto napätie je plne nabité napätie štandardnej batérie SLA. Na všetky výpočty teda použijem 13,8 V.

Ak chcete vypočítať hodnoty komponentov, pozrite sa na technický list LM317. Uvádza sa v ňom, že:

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

a že Iadj je typicky obmedzený na 50uA.

Na začiatok som vybral hodnotu R1 na 1Kohm, takže

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + ladenie 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

Ale hodnota 9,653 Kohm nie je štandardná hodnota odporu, takže na priblíženie sa k tejto hodnote budeme musieť použiť viac odporov. Najlepším riešením bude umiestniť paralelne dva odpory. Akékoľvek dva paralelne odpory budú mať vždy kombinovaný odpor NIŽŠÍ ako odpor s najnižšou hodnotou. Vyrobte teda odpor 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 ako 270K

R2 = 9,643 Kohm, dostatočne blízko na to, čo potrebujeme.

Kondenzátor 1000uf nie je kritický, ale je to dobrá hodnota. Kondenzátor 0,1 uF redukuje oscilácie výstupného napätia

Teraz máme napájací zdroj 13,8 V, dimenzovaný na 1,5 amp podľa údajového listu.

Krok 3: Nabíjačka batérie

Aby sme mohli používať náš napájací zdroj ako nabíjačku batérií, musíme obmedziť nabíjací prúd na batériu. Napájací zdroj môže poskytnúť maximálne 1,5 ampéra, takže ďalším krokom bude pohľad na obvod s batériou pripojenou k výstupu. So stúpajúcim napätím batérie (nabíjanie) sa nabíjací prúd zníži. Pri plne nabitej batérii 13,8 V klesne nabíjací prúd na nulu.

Rezistor na výstupe bude použitý na obmedzenie prúdu na hodnotenie LM317. Vieme, že výstupné napätie LM317 je pevné na 13,8V. Napätie prázdnej batérie SLA je okolo 12,0 V. Výpočet R je teraz jednoduchý.

R = V / I

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

R = 1,2 ohmov

Teraz je výkon rozptýlený v odpore

P = I^2 R.

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

Krok 4: Zdvojnásobenie prúdu na maximum 3A

Namiesto použitia drahších regulátorov s hodnotením 3A som sa rozhodol stále používať štandardný LM317. Aby som zvýšil súčasné hodnotenie UPS, jednoducho som pridal dva obvody dohromady, čím sa súčasné hodnotenie zdvojnásobí.

Pri spájaní dvoch zdrojov napájania dohromady je však problém. Napriek tomu, že ich výstupné napätie bolo vypočítané ako úplne rovnaké, odchýlky v komponentoch a rozložení dosky PC budú mať za následok, že jeden prúd vždy odoberá väčšinu prúdu. Aby sa to eliminovalo, kombinované výstupy boli odobraté za odpory obmedzujúce prúd, a nie na výstup samotného regulátora. Tým sa zabezpečí, že rozdiel napätia medzi týmito dvoma regulátormi bude absorbovaný výstupnými odpormi.

Krok 5: Konečný obvod

Nedokázal som získať rezistory 1R2, 3W, a preto som sa rozhodol použiť niekoľko rezistorov na vytvorenie rezistora 1R2. Vypočítal som rôzne hodnoty sériových/paralelných odporov a zistil som, že použitím šiestich odporov 1R8 získate 1R2. Presne to, čo som potreboval. Odpor 1R2 3W bol teraz nahradený šiestimi odpormi 1R8 0,5W.

Ďalším doplnkom obvodu je výstup pri výpadku napájania. Tento výstup bude 5 V, keď je napájanie zo siete, a 0 V pri výpadku siete. Toto doplnenie uľahčuje pripojenie UPS k systémom, ktoré tiež vyžadujú signál o stave siete. Okruh obsahuje aj stavovú diódu LED.

Nakoniec bola na výstup 12V zdroja UPS pridaná ochranná poistka.

Krok 6: doska PC

Tu nie je veľmi čo povedať.

Navrhol som jednoduchú dosku pre PC pomocou freeware verzie Eagle. Doska PC bola navrhnutá tak, aby bolo možné na dosku PC spájkovať neizolované rýchlospojky. To umožňuje, aby bola kompletná doska UPS namontovaná na batériu.

K dvom regulátorom LM317 nezabudnite pridať chladiče slušnej veľkosti.