Схема бесперебойного питания: Схемы блоков бесперебойного питания (UPS), методика ремонта

Принципы работы ИБП и его схема

Все источники бесперебойного питания отличаются друг от друга схемой работы. В зависимости от этого выделяют 3 вида ИБП:

• Резервные – питание идет от первичной сети, для защиты от импульсов и помех применяются пассивные фильтры, а при отклонении показателей тока от допустимых устройство переключается в резервное питание

• Интерактивные – по конструктивным особенностям напоминают резервные ИБП, однако отличаются от них

• Двойного преобразования – входящий переменный ток преобразуется в постоянный, а затем, через инвертор, в переменный. Важный плюс (о нем позже) – постоянное включенные в цепь аккумуляторные батареи, позволяющие быстро переключаться на резервное питание

Все ИБП из нашего модельного ряда относятся к последнему типу – это источники с двойным преобразованием энергии (ещё их называют on-line).

Они выполняют защиту электрооборудования от разнообразных сетевых неполадок, включая  искажение или пропадание входного напряжения, а также подавления сетевых высоковольтных импульсов и высокочастотных помех.

• Однофазные ИБП ИДП-1: 1, 2, 3, 6, 10, 15, 20 кВА

• Трехфазные ИБП ИДП-2: 10, 15, 20, 30, 40, 60 кВА

• Трехфазные ИБП ИДП-3: 10, 15, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 250 кВА.

• Трехфазные ИБП ИДП-4: 10, 15, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 300, 400 кВА.

Маломощностные однофазные модели ИДП-1 используются  для бытового и технологического оборудования. Трехфазные модели ИДП-2, ИДП-3, ИДП-4 предназначены для бесперебойной подачи электроэнергии как бытовых, так и промышленных потребителей. Это технологические системы, системы жизнеобеспечения, телекоммуникационные сети и т.

д.

К моделям источников для трехфазных сетей (для питания оборудования большой мощности) относится, например, ИБП 20 кВа с входным коэффициентом мощности свыше 0,98. Или модель ИБП 80 кВа, у которой мощностный входной коэффициент составляет 0,99.

Купить ибп с двойным преобразованием

Главные отличия

Главная особенность источников серии ИДП-1, ИДП-2, ИДП-3 – отсутствие силового трансформатора. В отличие от них источник бесперебойного питания ИДП-4 представляет классическую схему двойного преобразования с выходным трансформатором.

Помимо отсутствия трансформатора источники с двухконтурной (двойной) структурой преобразования оснащены корректором коэффициента мощности, IGBT-модулями, а для работы инвертора применяется современная методика пространственно-векторного управления.

Основные преимущества ИБП online-типа

Принцип действия источников двойного преобразования – входящий переменный ток преобразовывается в постоянный, а затем в переменный, с помощью инвертора. Это наиболее эффективная технология энергообеспечения, так как в ней не подразумевается перерывов в питании нагрузки при переходе с сетевого режима (питание нагрузки энергией сети) на автономный режим (питание нагрузки энергией аккумуляторной батареи) и наоборот. 

ИБП двойного (on-line) преобразования позволяет моментально переходить на режим резервного электропитания позволяют постоянно включенные в цепь аккумуляторные батареи. Другими словами, время переключения на работу от аккумуляторов в таких источниках равно 0.

Степень защиты обеспечения электроэнергией у онлайн-ИБП – практически 100%, причем вне зависимости от того, в каких режимах работает сам источник (от сети или от АКБ). Именно поэтому такие источники устанавливаются на ответственных потребителях электроэнергии с повышенными требованиями по качеству электропитания (файловые серверы, ЦОД, системы управления, медицинское оборудование и т.д.)

Схема

Схема ИБП онлайн-типа следующая:

Подводя итог, можно сказать, что ИБП онлайн-типа являются на сегодняшний день наиболее надежными и технологичными источниками питания. Эти устройства можно применять для защиты любых нагрузок в сети. И даже несмотря на то, что такие источники являются достаточно сложным оборудованием, которое, к тому же, генерирует дополнительное тепло и шум в процессе работы, значение этих недостатков все равно меньше, чем описанных выше преимуществ. 

Вам может быть интересно

ИБП 1 кВА ИДП-1-1/1-1-220-Д

Стоечный ибп ИБП 6 кВА ИДП-1-1/1-6-220-Т

ИБП 10 кВА ИДП-1-1/1-10-220-А

ИБП 20 кВА ИДП-2-3/3-20-380-Д

Схемотехника источника бесперебойного питания N-Power SVP-625

В статье рассматривается принципиальная схема источника бесперебойного питания (ИБП) под российско-итальянским брэндом N-Power. Однако маломощные ИБП этой торговой марки производились на китайских заводах, и их качество, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Поэтому отказы этих устройств не являются редкостью. А что самое ценное при ремонте электронного устройства? Конечно же, наличие принципиальной схемы.

 

Принцип работы

Источник бесперебойного питания N-Power SVP625 (Smart-Vision Prime) мощностью 625 ВА относится к системам линейно-интерактивного типа. Этот тип систем предполагает, что ИБП переходит на питание от аккумуляторов только в случае пропадания сетевого питающего напряжения или при значительном отклонении напряжения от номинального диапазона значений. В состав любого линейно-интерактивного источника входит модуль автоматической регулировки выходного напряжения (англ. — AVR), который позволяет повышать или понижать входное сетевое напряжение на фиксированную величину, в результате выходное напряжение остается в заданном диапазоне значений. Наличие AVR приводит к тому, что ИБП значительно реже переходит на работу от аккумуляторов, что положительно сказывается на ресурсе батарей.

Рис. 1. Форма выходного тока ИБП

 

Рис. 2. Внутренняя компоновка ИБП

 

 

N-Power SVP-625 при работе от аккумуляторов формирует на своем выходе импульсное переменное напряжение (рис. 1), о чем в рекламных буклетах производитель умалчивает. UPS оснащен коммуникационным интерфейсом USB для мониторинга и управления. Внутренняя компоновка источника питания представлена на рис. 2, на котором видно, что в качестве силового трансформатора используется тороидальный трансформатор, к преимуществам использования которого можно отнести следующие:

— повышение КПД;

— снижение уровня шума;

— улучшение массогабаритных показателей;

— снижение токов холостого хода в 10…20 раз;

— уменьшение электромагнитных полей рассеяния в несколько раз. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения представлены на рис. 3. Конфигурация обмоток трансформатора является достаточно традиционной для линейно-интерактивных ИБП данного класса. Можно считать, что имеется три обмотки:

— Силовая низковольтная обмотка, ток в которой формируется инвертором в момент перехода на работу от аккумуляторов. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение с аккумулятора. Поочередное переключение силовых ключей инвертора формирует ток то в одном, то в другом плече этой обмотки, в результате чего и создается выходной переменный ток. Провод этой обмотки имеет максимальное сечение. Средний вывод обмотки обозначается красным проводом, а крайние выводы — черным и белым проводами (достаточно часто встречаются трансформаторы, в которых вместо белого провода используется синий).

Рис. 3. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения

 

— Высоковольтная силовая обмотка, подключенная к входу-выходу ИБП. К этой обмотке прикладывается сетевое питающее переменное напряжение 220 В или наоборот, на этой обмотке формируется выходное напряжение ИБП при работе от аккумуляторов. Эта обмотка совмещена с обмоткой автоматического регулятора напряжения AVR, и вместе они представляют собой автотрансформатор. На обмотке AVR формируется напряжение, уровень которого составляет примерно 13% от уровня сетевого напряжения, и это напряжение добавляется к сетевому, или вычитается из него. Другими словами, модуль AVR представляет собой автотрансформатор, обмотка которого подключается синфазно или противофазно в зависимости от того, что требуется сделать — повысить или понизить выходное напряжение относительно входного.

— Дополнительная (вторичная) обмотка, к которой подключается зарядное устройство или схема фиксации (клампирования). Когда сетевое напряжение присутствует, ЭДС, наведенная на этой дополнительной обмотке, используется для заряда аккумулятора. Когда же сетевое напряжение пропадает, и ИБП переходит на работу от аккумулятора, эта обмотка используется для фиксации на нулевом уровне выходного напряжения ИБП в моменты между «отрицательными» и «положительными» полуволнами (рис. 4).

Рис. 4. Эпюра выходного напряжения ИБП с фиксированным нулевым уровнем

 

В целом, схемотехника рассматриваемого ИБП не отличается какими-либо интересными решениями, все реализовано традиционно, как и в подавляющем большинстве аналогичных устройств других производителей. Конструктивно вся схема ИБП выполнена на одной печатной плате типа PB-000SC-1КОМ-V80 (рис. 5). Принципиальная схема этой платы представлена на рис.6. На самом деле в этом UPS есть еще одна печатная плата (на рис. 5 она справа), которая запаивается в основную плату. На этой дополнительной плате находится контроллер USB, выполняющий функцию коммуникации с персональным компьютером.

Рис. 5. Внешний вид печатной платы PB-000SC-1КОМ-V80

 

 

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема ИБП (по щелчку крупно)

 

 

Далее мы проведем анализ схемотехники этого ИБП по принципиальной электрической схеме (рис. 6) и отметим его основные узлы.

 

Схемотехника и назначение основных узлов

Входные и выходные цепи

Эти цепи служат для фильтрации сетевых помех и защиты нагрузки, подключенной к ИБП, от бросков сетевого напряжения. Фильтрация осуществляется конденсаторами CX1, CX2, CY1, CY2 (рис. 6). Защита от повышенного напряжения обеспечивается варистором MOV1. Здесь же находятся коммутирующие реле RY1, RY2 и RY3. Реле RY1является входным, оно своими контактами замыкает или размыкает вход с выходом. Когда сетевое напряжение находится в допустимом диапазоне значений, контакты реле замкнуты и входное сетевое напряжение передается на выход ИБП. Когда же сетевое напряжение пропадает или выходит за допустимые границы, контакты RY1 размыкается, отключая выход ИБП от входа. Реле RY2 и RY3 относятся к модулю AVR и позволяют подключить обмотку автотрансформатора синфазно или противофазно сетевому напряжению.

 

Датчик выходной мощности

Он позволяет измерять величину выходного тока, протекающего через нагрузку, подключенную к ИБП. В качестве измерительного элемента в этой схеме используется низкоомный резистор R101 (0,2 Ом). Резистор установлен таким образом, что весь выходной ток ИБП протекает через него, в результате на резисторе создается падение напряжения, прямо пропорциональное силе тока в нагрузке. Таким образом, напряжение, полученное на резисторе, соответствует мощности нагрузки, подключенной к выходу ИБП. Выпрямление и сглаживание напряжения, снимаемого с резистора R101, осуществляется схемой на базе операционного усилителя (ОУ) LM324 (вход — выв. 5 и 6 ИМС U2). На выходе схемы датчика мощности формируется сигнал POWER, который подается на аналоговый вход (выв. 1) микропроцессора U1 типа MDT10P73.

 

Датчик входного напряжения

Этот датчик позволяет измерить величину сетевого напряжения, и, естественно, оценить его наличие. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R7-R10 подается на вход операционного усилителя LM324 (выв. 9 и 10 U2). Схема на основе этого операционного усилителя выпрямляет и сглаживает входное напряжение, в результате чего формируется сигнал постоянного тока VIN, подаваемый на аналоговый вход микропроцессора AIC0 (выв. 2 U1). Уровень сигнала VIN прямо пропорционален напряжению питающей сети.

 

Датчик частоты и фазы питающей сети

Позволяет измерить частоту переменного тока питающей сети и его фазу. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R17, R18, R19 подается на вход ОУ LM324 (выв. 12 и 13 U2). В результате на выходе операционного усилителя формируется импульсное напряжение (сигнал PHASE). Частота и фаза этих импульсов соответствует частоте и фазе переменного тока сети. Эти импульсы подаются на вход микропроцессора PB1 (выв. 21 U1).

 

Зарядное устройство

Этот узел представляет собой линейный стабилизатор. В качестве источника энергии зарядное устройство использует ЭДС, наводимую в дополнительной обмотке силового трансформатора (контакты 4 и 3 разъема CN1) в периоды, когда сетевое напряжение номинальное. Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом (D5-D8), после чего дополнительно выпрямляется диодом D9 и сглаживается конденсатором С15. Для получения необходимого зарядного напряжения величиной около 14,5 В используется интегральный стабилизатор LM317 (U5). Величина его выходного напряжения, а соответственно, и величина зарядного напряжения, определяется резистивным делителем R28 R29. Зарядное устройство управляется сигналом CHRG, который формируется микропроцессором на выв. 22 PB1. Этот сигнал разрешает (высоким уровнем) или запрещает (когда установлен в низкий уровень) работу зарядного устройства. Напряжение, прикладываемое к аккумулятору, на схеме обозначено как BAT+.

 

Датчик выходного напряжения

Он контролирует величину напряжения на выходе ИБП во время резервной работы от аккумулятора. Для оценки выходного напряжения используется ЭДС, наведенная на дополнительной обмотке силового трансформатора PT (контакты 4 и 3 разъема CN1). Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом D5-D8, и через делитель R26 R27 подается на аналоговый вход микропроцессора AIC4 (выв. 7 U2). Сигнал VOUT прямо пропорционален выходному напряжению ИБП.

 

Датчик заряда аккумулятора

Этот датчик позволяет оценить величину напряжения на аккумуляторе. Он представляет собой обычный резистивный делитель напряжения R2x R2xx. Делитель подключается к контакту аккумуляторной батареи (BAT+). С этого делителя напряжение, пропорциональное напряжению на аккумуляторе, подается на аналоговый вход AIC2 микропроцессора U1 (выв. 4).

 

Пусковая цепь

Эта цепь обеспечивает запуск ИБП при нажатии кнопки на панели управления. Пусковой кнопке соответствует контакт 4 соединительного разъема CN4. В момент нажатия на кнопку открываются транзисторы Q1 и Q2, в результате чего напряжение аккумулятора VBAT прикладывается к стабилизатору напряжения +5 В, выполненному на микросхеме типа 7805 (U4). От этого стабилизатора питается микропроцессор U1. После запуска микропроцессора открытое состояние транзисторов Q1, Q2 и управление ими обеспечивается выходным сигналом микропроцессора PC5 (выв. 16 U1). Этим сигналом, например, микропроцессор выключает ИБП при получении команды через коммуникационный интерфейс или при значительном разряде аккумуляторной батареи во время резервного режима работы. В момент запуска (при открытых транзисторах Q1, Q2) также начинает вырабатываться напряжение +V1, необходимое для управления силовыми транзисторами инвертора.

 

Инвертор

Инвертор обеспечивает формирование переменного тока на выходе ИБП в резервном режиме. Он построен по схеме двухтактного преобразователя, часто называемого Push-Pull. Преобразователь создает ток в низковольтной силовой обмотке трансформатора PT. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение аккумулятора. Для создания переменного тока транзисторы инвертора должны переключаться поочередно с частотой 50 Гц. Одно «плечо» двухтактного преобразователя образовано парой параллельно включенных транзисторов Q4, Q5, а второе плечо — транзисторами Q6, Q7. Такое параллельное включение транзисторов позволяет увеличить мощность схемы. Поочередное включение транзисторов обеспечивается сигналами PSHPL1 и PSHPL2, которые микропроцессор формирует в резервном режиме на своих выходах — выв. 23 и 24.

 

Схема клампирования

Схема предназначена для формирования нулевого уровня в выходном напряжении ИБП во время работы инвертора. Такая фиксация осуществляется шунтированием дополнительной обмотки силового трансформатора в соответствующие моменты времени. Шунтирование обеспечивается транзистором Q8, который управляется сигналом CLAMP, формируемым на выходе микропроцессора PB4 (выв. 25 U1). Алгоритм формирования переменного тока с «паузой на нуле» демонстрирует рис. 7.

Рис. 7. Эпюры для пояснения принципа работы схемы фиксации нулевого уровня

 

Микропроцессор

Он управляет источником бесперебойного питания в соответствии с микропрограммой, «прошитой» в его внутренней энергонезависимой памяти EEPROM. Микропроцессор типа MDT10P73 установлен в контактную панель. Наличие внутренней прошивки делает микропроцессор уникальным, что приводит к значительным сложностям при его неисправности и необходимости замены. Процессор также имеет встроенную оперативную память, АЦП, стек, таймеры, тактовый генератор и другие узлы. Он работает на тактовой частоте 20 МГц, которая задается кварцевым резонатором X1.

 

Датчик температуры

Он позволяет измерить температуру внутри корпуса ИБП. Это необходимо для предотвращения аварийных режимов работы ИБП и аварийных режимов заряда-разряда аккумулятора. В качестве датчика температуры используется термистор Th2. Сигнал с этого датчика подается на аналоговый вход микропроцессора AIC1 (выв. 3 U1).

 

Коммуникационный интерфейс

Обеспечивает связь с печатной платой, на которой находится контроллер USB. Эта небольшая печатная плата впаивается в четырехконтактный разъем USB.

 

Панель управления

Лицевая панель управления подключается к разъему CN4. Ее светодиоды-индикаторы управляются микропроцессором (выв. 27, 28,15 U1). Кнопка панели управления выведена на контакт 4 разъема CN4.

 

Буферный каскад

Позволяет усиливать сигналы, формируемые микропроцессором для управления некоторыми цепями. Буферный каскад реализован на микросхеме U3 типа ULN2003A, которая представляет собой сборку из семи усилителей Дарлингтона. Эта микросхема выполняет очень важную функцию, обеспечмвая «развязку» между микропроцессором и силовыми каскадами. Так, например, при выходе из строя транзисторов инвертора сборка U3 не должна «пропустить» импульсы повышенного напряжения и тока на микропроцессор, предотвращая, тем самым, его отказ.

 

«Пищалка»

Этот узел (на схеме обозначен BZ1) формирует предупреждающие звуковые сигналы при аварийных режимах и во время работы от аккумулятора. Управление «пищалкой» осуществляет микропроцессор с выв. 13 (PC2).

 

Неисправности ИБП

В заключение необходимо сказать несколько слов о неисправностях этой модели ИБП. Так как UPS N-Power имеют не такое распространение, как, например, источники бесперебойного питания APC или IPPON, большого разнообразия отказов автору статьи наблюдать не пришлось. Все встретившиеся неисправности были связаны с инвертором, а именно, с пробоем силовых транзисторов Q4-Q7. При этом в обязательном порядке перегорают предохранители FUSE1 и FUSE2 (оба по 25 А). В некоторых случаях пробой транзисторов инвертора приводил к выходу из строя микросхемы U3, что было очень хорошо заметно по ее корпусу. Справедливости ради следует отметить, что наличие буфера U3 защитило микропроцессор U1 от такой же участи.

Автор: Алексей Конягин (г. Пенза)

Источник:  Ремонт и сервис

Все, что вам нужно знать и многое другое

По данным Statista, в 2019 году десять стран разделили первое место по качеству электроснабжения. Однако всегда хорошо иметь резервную копию, даже в стране с первоклассной инфраструктурой электроснабжения. Перебои в подаче электроэнергии все еще могут происходить из-за технического обслуживания или повреждения оборудования. Вот тут-то и появляются цепи и блоки источника/источника бесперебойного питания (ИБП). Это похоже на цепь аварийного освещения. В следующем руководстве мы рассмотрим, что такое схемы ИБП и чем они могут вам помочь.

Что такое ИБП и как он работает?

ИБП — это электрическое устройство, обеспечивающее непрерывное резервное питание. ИБП включится, как только пропадет сетевое питание или прервется входное электропитание. Таким образом, блоки ИБП могут быть удобны при использовании их с персональными компьютерами. По сути, ИБП дает вашему настольному компьютеру те же преимущества, что и ноутбук. Это может уберечь вас от потери данных и повреждения вашего ПК.

ИБП включится, как только произойдет перебой в подаче электроэнергии, поэтому есть достаточно времени для безопасного отключения оборудования. Тем не менее, мы обычно используем ИБП временно в течение короткого периода времени. Следовательно, это гарантирует, что никакие данные не будут потеряны.

В качестве альтернативы организации могут использовать ИБП для обеспечения работы электрооборудования до тех пор, пока не начнут работать резервные генераторы. Блоки ИБП также обеспечивают защиту от скачков напряжения и скачков напряжения. Таким образом, организации должны интегрировать решения ИБП вместе со своими обычными решениями для резервного копирования.

ИБП содержит несколько батарей. Он переключает на них нагрузку, когда обнаруживает потерю мощности или падение напряжения. Кроме того, он использует инвертор для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение для устройств вывода.

Основные типы ИБП

ИБП резервного питания с изолированной батареей на столе

Блоки и схемы ИБП бывают различных систем и конструкций. Тем не менее, есть три основных типа. В этом разделе руководства мы обсудим эти варианты.

Системы с одинарным преобразованием

Системы с одним преобразованием представляют собой простейшие типы и наиболее распространенные схемы ИБП. Таким образом, как отдельные лица, так и организации склонны использовать их в ИТ-инфраструктуре и системах. Электроэнергия будет проходить через ИБП с одним преобразованием и подаваться на электрооборудование.

ИБП будет контролировать входное напряжение. Если он обнаружит какое-либо нарушение питания или падение входного переменного тока ниже требуемой мощности, ИБП начнет потреблять ток от своей батареи через свой инвертор. Кроме того, он отключит вход питания переменного тока, чтобы предотвратить обратное питание, что может привести к повреждению любого подключенного оборудования.

Тем не менее, ИБП будет поддерживать аварийное питание электронного оборудования до тех пор, пока не разрядятся его батареи или напряжение сети переменного тока не вернется в рабочее состояние.

Существует два основных типа систем с одним преобразованием. Это: 

Резервный/автономный ИБП: Это наиболее стандартные типы ИБП с одним преобразованием. В этой конфигурации электрическое оборудование будет получать питание непосредственно от сети, а ИБП контролирует его. В случае скачка напряжения или отказа резервный ИБП автоматически переключается на питание от батареи и подает выходное напряжение на электрооборудование. Время переключения практически незаметно. Это может быть до 25 миллисекунд. По сути, резервные цепи ИБП обеспечивают необходимую защиту от перенапряжения наряду с резервным питанием от батарей.

  Линейно-интерактивный/онлайн-ИБП: Эти типы ИБП обладают более тонкой функциональностью, чем автономные ИБП. Они будут контролировать условия питания. Когда оборудование не может получить достаточное питание, линейно-интерактивный ИБП будет регулировать напряжение. Он использует трансформаторы для повышения или понижения фактической мощности сети, чтобы гарантировать, что чувствительное оборудование питается постоянным напряжением. В дополнение к своему трансформатору также имеет аккумуляторную резервную батарею для защиты от перебоев в подаче электроэнергии и обеспечения бесперебойного источника питания.

Системы с двойным преобразованием

Системы ИБП с двойным преобразованием преобразуют ток дважды. Изначально в этих фантастических устройствах используется входной выпрямитель для преобразования входного переменного тока в постоянный. Затем ИБП подает ток на выходной инвертор. Затем каскад инвертора преобразует ток в выходной переменный ток, прежде чем подавать его на электронное оборудование. Этот процесс гарантирует, что оборудование получает чистое, надежное, бесперебойное питание, что имеет решающее значение для чувствительного оборудования.

Это происходит только при получении переменного тока от сети. Если номинальные значения тока входящей сети полностью упадут, ИБП будет использовать для питания оборудования питание от внутренней перезаряжаемой батареи. Соответственно, он делает это до тех пор, пока сетевое питание не придет в норму или пока не разрядится внутренняя батарея. Конфигурации цепей ИБП обычно бывают линейно-интерактивными (онлайн).

Многорежимные системы

Эти конфигурации сочетают в себе характеристики и функциональность обоих типов систем (с одинарным преобразованием и с двойным преобразованием). Тем не менее, они также обеспечивают некоторые улучшения.

В нормальных условиях многорежимный ИБП будет работать как обычный линейно-интерактивный ИБП. Если входная мощность падает или превышает установленное значение, ИБП переключается в режим двойного преобразования. Если питание выходит из строя или выходит за рамки того, с чем может справиться метод двойного преобразования, он переключится в режим работы от батареи.

Многорежимные системы обеспечивают максимальную защиту оборудования. Однако время переключения между входным питанием переменного тока и питанием от батареи может быть намного больше. Однако в большинстве случаев он по-прежнему обеспечивает почти мгновенную защиту.

Как создать собственную схему ИБП?

Если вы энтузиаст электроники, вам не нужно идти и покупать ИБП. Вместо этого вы можете создавать свои схемы ИБП и инверторов с индивидуальным временем отклика. В этом разделе руководства мы покажем вам, как это сделать. Это будет простая схема ИБП, идеально подходящая для начинающих.

Список деталей

• BD139 NPN Биполярный транзистор средней мощности 100 В 1,5 А (Q1)
• 1K Резистор 0,5 Вт x 2 (R1 и R2)
• 1000 мкф, миниатюрный радиальный электролитический конденсатор 25 В (C1)
• 100 мкл, миниатюрный электролитический конденсатор с 25 В (C2)
• 8,2 Вольт 0,5 Вт Zener Diode (ZD1)
• 1000V 1A 2-PIN DO-41 DOOD 5 (D1, D2, D3, D4 и D5)
• Трансформатор 0,5 А, 10 В (T1)
• Батарея типа АА, 1,5 В, 5 шт. (B1)
• Предохранитель 0,5 А (F1)

9003 9005 Принципы и инструкции 02 003 9005 Как мы уже говорили ранее, этот проект крошечный и простой. Вам не потребуется изготавливать печатную плату. Таким образом, пайка не потребуется. Вы можете построить эту схему ИБП, используя макетную плату. Он обеспечит вас резервным питанием от 5 до 7 вольт, если вы используете 5 батареек AA 1,5 В.

Эта схема может использовать два разных источника питания. Он использует вход переменного тока и батареи. Однако вам нужно будет добавить адаптер для входной мощности. Аккумуляторы будут подключаться к пятому диоду 1N4007 (D5) последовательно. Соответственно, это снизит напряжение аккумулятора до 6,8В.

В конфигурации с питанием от сети переменного тока вы будете использовать четыре диода 1N4007 для создания мостового выпрямителя (диодного моста). Вход переменного тока подключается к переключателю последовательно с предохранителем. Затем вы подключите оба провода к трансформатору, который соединится с диодным мостом.

Затем вы последовательно подключите выход диодного моста к конденсатору 1000 мкФ (C1) и резистору 1 кОм 0,5 Вт (R1). Вместе с транзистором вы подключите его к интегральной схеме с конденсатором 100 мкФ, стабилитроном и вторым резистором.

ИБП будет использовать эту часть конфигурации для питания любых перезаряжаемых батарей. Кроме того, транзистор будет выдавать ток в 7 вольт и 500 миллиампер.

Вы можете экспериментировать и экспериментировать с дизайном. Кроме того, вы можете добавлять или удалять компоненты, чтобы сделать его проще. Тем не менее, вы должны найти этот проект довольно простым.

Вот несколько простых принципиальных схем ИБП, которые вы можете использовать в качестве основы для создания собственных схем ИБП: 

В чем разница между ИБП и инвертором?

Инвертор — это электрическое устройство, которое преобразует электричество постоянного тока в электричество переменного тока. Как мы уже говорили ранее, ИБП используют инверторы в качестве основных компонентов своей функциональности. Однако вы можете найти инверторы как отдельные устройства или компоненты.

Часто задаваемые вопросы

ИБП лучше инвертора?

ИБП и инверторы — это совершенно разные устройства, выполняющие другие функции. Таким образом, ИБП ничем не лучше инвертора. Однако в большинстве ИБП в качестве компонентов используются инверторы.

Как долго будет работать ИБП?

Продолжительность работы ИБП зависит от емкости его батарей и требуемой нагрузки. Тем не менее, важно помнить, что ИБП — это временное решение на случай отключения электроэнергии. Они также обеспечивают дополнительную защиту от перебоев в питании, не связанных с отключением электроэнергии. Однако они предназначены только для обеспечения вашего оборудования энергией на несколько минут, прежде чем включатся генераторы. 

Сколько ватт потребляет ИБП?

Как правило, это зависит от номинальной мощности ИБП. В большинстве случаев ИБП может потреблять до 200 Вт при полной нагрузке.

Преобразует ли ИБП переменный ток в постоянный?

В ИБП есть инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный. Однако для зарядки батарей ИБП также преобразует мощность переменного тока в мощность постоянного тока.

ИБП резервного питания с изолированной батареей на столе

Вывод

ИБП — основная технология для любой организации. Если вы дошли до этого пункта руководства, вы поймете, почему их включение в инфраструктуру вашей компании имеет важное значение. Однако обычные люди также могут использовать их для защиты своих приборов и компьютеров. Тем не менее, мы надеемся, что вам понравилось читать это руководство. Как всегда, спасибо за чтение.

Источник бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания (ИБП), как следует из названия, представляет собой электрическое оборудование, обеспечивающее бесперебойное питание чувствительных электрических и электронных устройств даже при отключении электроэнергии. Распространенными проблемами коммунального предприятия электроснабжения являются перебои в подаче электроэнергии, низкое напряжение, отключения электроэнергии, понижение напряжения (временное прерывание), скачки напряжения и т. д.

[adsense1]

Основной задачей источника бесперебойного питания является обеспечение мгновенного резервного питания при сбое или отключении электроэнергии. Но из-за вышеупомянутых проблем современный источник бесперебойного питания может не только обеспечить бесперебойное питание, но и защитить чувствительные электронные устройства, ИТ-оборудование и другие электрические нагрузки от вышеупомянутых проблем.

Источник бесперебойного питания постоянно контролирует входное питание и обеспечивает чистое и стабильное питание. Когда источник бесперебойного питания используется с ИТ-оборудованием, таким как, например, ПК, он защищает не только оборудование, но и данные, поскольку питание не прерывается.

Существует три основных конфигурации источника бесперебойного питания. Они онлайновые, линейные – интерактивные и резервные (или оффлайн). Источник бесперебойного питания обеспечивает непрерывную защиту электропитания за счет использования топологии двойного преобразования.

In line – интерактивный источник бесперебойного питания, аккумулятор действует как резерв, но сетевое питание постоянно контролируется на наличие колебаний. Автономный источник бесперебойного питания является базовой конфигурацией для обеспечения резервного питания. Схема для источника бесперебойного питания описана здесь.

[adsense2]

Принципиальная схема

Схема

Компоненты цепи

• Трансформатор (от 220 В до 12 В/2 А)
ИС мостового выпрямителя
• (GBPC 610)
• Диоды IN4001 – D1,D2
• Конденсаторы
  • С1 – 2 мФ
  • С2 – 100 нФ
  • С3 – 1 мкФ
  • С4 – 0,1 мкФ
  • С5 – 0,01 мкФ
  • С6, С7 – 100 мкФ
  • C8 1000 мкФ (электролитический)
• Резисторы
  • R1 220 Ом
  • R2 4,7 кОм
  • R3 120 кОм
  • R4, R5 27 кОм
  • R6, R7, R8, R9 10 Ом
• Катушки индуктивности (L1, L2 100 мГн)
• LM7812 (IC1)
• ЛМ555(ИК2)
• КД4013(ИК3)
• IRF 540 МОП-транзистор (Q1, Q2, Q3, Q4)
• Трансформатор (от 12 В до 230 В / 5 А)

Описание компонента

LM 7812

Регулятор напряжения с регулируемым выходом 12 В при 1 А. Мы используем LM 7812, чтобы обеспечить постоянный, регулируемый источник питания для работы источника бесперебойного питания.

LM 555

Это интегральная схема таймера, которая может использоваться для получения высокоточных временных задержек и колебаний. Мы используем таймер 555 для генерации прямоугольной волны, которая действует как основной переменный сигнал для источника переменного тока.

CD 4013

Это двойной D-триггер IC. Он имеет два набора независимых D-триггеров с независимым набором, сбросом, данными, Q и Q’ для каждого триггера. Мы используем эту микросхему для генерации неинвертирующего, а также инвертирующего переменного сигнала для подачи на вход выходного трансформатора.

GBPC 610

Это микросхема мостового выпрямителя, используемая для преобразования источника переменного тока в источник постоянного тока.

Трансформатор (TR1)

Этот трансформатор используется для понижения напряжения питания 220–240 В переменного тока до 12 В переменного тока.

Трансформатор (TR2)

Этот трансформатор используется для повышения напряжения питания 12 В переменного тока до 230 В переменного тока.

Рабочий

Источник бесперебойного питания — это очень полезное электрическое устройство, обеспечивающее резервное, бесперебойное, постоянное питание в случае сбоя питания. Схема, показанная выше, представляет собой простой источник бесперебойного питания малой мощности, который можно использовать в качестве резервного источника для небольших нагрузок. Схема работает следующим образом.

Работа схемы может быть разделена на три топологии. Это преобразование переменного тока в постоянный, схема зарядки аккумулятора и преобразование постоянного тока в переменный (инвертор). Вход от сети подается на понижающий трансформатор, т. е. питание 230 В переменного тока преобразуется в питание 12–15 В переменного тока.

Трансформатор должен быть правильно выбран с соответствующим номинальным током. Следует выбрать трансформатор с номинальным током не менее 2 А, а для нагрузок большей мощности требуется трансформатор на 8 А.

Пониженное переменное напряжение подается на мостовой выпрямитель для преобразования его в постоянное напряжение 12–15 В. Параллельно мостовому выпрямителю используется конденсатор для фильтрации любых сигналов переменного тока. Комбинация R1 и D1 обеспечивает путь зарядки аккумулятора.

D2 используется для ограничения тока батареи при зарядке от источника питания. Если D2 отсутствует, батарея будет заряжаться от сети без ограничения тока, что может привести к перегреву и повреждению батареи.
Регулятор напряжения 12 В используется для обеспечения регулируемого напряжения для инвертора. Для этой цели используется LM 7812.

Вход в регулятор напряжения может быть из двух источников, а именно. батарея и сеть. В случае сбоя питания регулятор напряжения автоматически получает входное питание от батареи, и, поскольку переключатели отсутствуют, питание инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный) не прерывается.

Чтобы преобразовать стабилизированное постоянное напряжение в переменное, нам нужно сгенерировать переменный сигнал, а самый простой способ создать переменный сигнал — это сгенерировать прямоугольную волну с помощью таймера 555. Микросхема таймера LM 555 используется для генерации прямоугольной волны, а питание на таймер подается с выхода регулятора напряжения, который составляет 12 В.

Частота прямоугольной волны должна быть 50 Гц (поскольку частота питания 50 Гц). Резисторы R3 и C4 обеспечивают выходную частоту около 50 Гц. Этот процесс эквивалентен преобразованию 12 В регулируемого постоянного тока в 12 В переменного тока.

Выход микросхемы таймера, представляющий собой прямоугольную волну, подается на микросхему D-триггера. CD 4013 — это интегральная схема двойного D-триггера, и используются как инвертирующий, так и неинвертирующий выход D-триггера. Нам нужно взять как инвертирующий, так и неинвертирующий выходы, так как они должны подаваться на выходной трансформатор.

Нам необходимо подать переменный синусоидальный сигнал частотой 50 Гц для правильной работы электрических и электронных устройств. Выход здесь представляет собой прямоугольную волну. Следовательно, чтобы преобразовать прямоугольную волну в синусоидальную, мы используем комбинацию катушки индуктивности, резистора и конденсатора.

Требуется два комплекта компонентов, каждый для инвертирующих и неинвертирующих волн. (L1, R4, C6 для неинвертирующих и L2, R5, C7 для инвертирующих).

Для управления первичной обмоткой повышающего трансформатора и увеличения мощности мы используем МОП-транзисторы. В схеме используются МОП-транзисторы IRF540, N-канальные МОП-транзисторы, рассчитанные на 100 В, от 27 А до 220 В.

Два таких МОП-транзистора используются для инвертирующего и неинвертирующего выходов D-триггера, так что мощность может быть увеличена до 200 Вт. МОП-транзистор управляет выходным трансформатором, который преобразует 12 В переменного тока в 220–230 В переменного тока.

Указания и инструкции

• Описанная здесь схема источника бесперебойного питания может использоваться для нагрузки до 200 Вт.
• Для увеличения выходной мощности входной трансформатор должен обеспечивать ток 8 А (от трансформатора требуется минимальный ток 2 А).
• Используемые МОП-транзисторы имеют мощность 100 В и 28 А. Для увеличения выходной мощности можно использовать более эффективные МОП-транзисторы и большее количество МОП-транзисторов.
МОП-транзисторы
• выделяют много тепла, поэтому необходимо использовать необходимый радиатор.
• Для защиты цепи от высоких напряжений и токов необходимо использовать предохранитель (минимум 2А) на выходе мостового выпрямителя, а также после регулятора напряжения.
• Светодиод, включенный последовательно с резистором, можно использовать последовательно с R1 для индикации источника питания. Дополнительно диод D3 (IN4001) нужно поставить R1 и вход регулятора напряжения. Эта настройка гарантирует, что светодиод светится только тогда, когда источником является сеть, а диоды D1 и D3 гарантируют, что светодиод не светится из-за батареи.

  No related posts.