12V, 2A Непрекъсваемо захранване: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

ВЛИЗАНЕ НА КОНКУРС ЗА ЗАХРАНВАНЕ

Моля, гласувайте за мен, ако намерите тази инструкция за полезна

Какво е непрекъснато захранване?

Извадка от Уикипедия

"Непрекъсваемо захранване, също източник на непрекъсваемо захранване, UPS или резервно копие на батерията, е електрическо устройство, което осигурява аварийно захранване на товар, когато входният източник на захранване или захранването прекъсне. UPS се различава от спомагателна или аварийна захранваща система или генератор в режим на готовност тъй като ще осигури почти мигновена защита от прекъсвания на входящото захранване, като доставя енергия, съхранявана в батериите."

Обърнете внимание, че UPS е само краткосрочно решение и наличността на енергия ще зависи от натоварването, свързано към UPS.

Защо 12V UPS?

Повечето съвременни електронни съоръжения в и около домовете ни разчитат единствено на електрозахранването. Когато захранването се изключи, изчезва и цялото ни модерно електронно оборудване. Има някои случаи, когато това е нежелателно, за да назовем само няколко:

• Алармени системи
• Системи за контрол на достъпа
• Мрежова свързаност
• Телефонни системи
• Охранителни / аварийни светлини

Всички тези системи обикновено работят на 12V и могат лесно да бъдат свързани към 12V UPS.

Компоненти на UPS

UPS се състои от 3 части:

1. Трансформатор
2. Регулирано захранване
3. Зарядно устройство
4. Резервна батерия

Ще премина през всяка стъпка, обяснявайки как да се изгради надежден 12V UPS без използване на специални компоненти.

Стъпка 1: Трансформаторът

12V UPS използва стандартен стандартен трансформатор, който се предлага във всички водещи доставчици на оборудване за сигурност. Изходът на трансформатора трябва да бъде между 16 до 17 V AC и номинален до 3 ампера. Винаги предпочитам над дизайна, така че ще проектирам този 2A UPS така, че да е оценен за максимум 3A.

Някои доставчици вече имат вградени трансформатори в корпус, с добавена защита срещу свръхток и пренапрежение.

Стъпка 2: Регулираното захранване

Един UPS трябва да може непрекъснато да подава номинален ток при номиналното изходно напрежение, без да разчита на помощната батерия за помощ. Така че първата стъпка ще бъде проектирането на 12V захранване.

Добро начало ще бъде използването на регулатора на напрежението LM317. Преди да разгледаме текущия рейтинг на устройството, нека започнем с регулираното изходно напрежение. Въпреки че всички сме свикнали да се позоваваме на 12V система, тя всъщност обикновено е 13.8V система. Това напрежение е напълно зареденото напрежение на стандартна SLA батерия. Така че за всички изчисления ще използвам 13.8V.

За да изчислите стойностите на компонентите, вижте листа с данни LM317. В него се посочва, че:

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

и че Iadj е типично ограничен до 50uA.

За начало избрах стойността R1 да бъде 1Kohm, така че

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 = 9,653Kohm

Но стойност от 9,653Kohm не е стандартна стойност на резистора, така че ще трябва да използваме множество резистори, за да се доближим до тази стойност. Най -доброто решение ще бъде поставянето на два резистора паралелно. Всеки два паралелни резистора винаги ще имат комбинирано съпротивление ПО -НИСКО от резистора с най -ниска стойност. Така че направете резистор 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 като 270K

R2 = 9,643Kohm, достатъчно близо за това, от което се нуждаем.

Кондензаторът 1000uf не е критичен, но това е добра стойност. Кондензаторът 0.1uf намалява колебанията на изходното напрежение

Сега имаме захранване от 13.8V, номинално на 1.5 ампера според листа с данни.

Стъпка 3: Зарядно устройство за батерии

За да използваме нашето захранване като зарядно устройство за батерии, трябва да ограничим тока на зареждане до батерията. Захранването може да осигури максимум 1,5 ампера, така че следващата стъпка ще бъде да разгледате веригата с батерия, свързана към изхода. С повишаване на напрежението на батерията (зареждане), токът на зареждане ще намалее. При напълно заредена батерия от 13,8 V, зарядният ток ще падне до нула.

Резисторът на изхода ще се използва за ограничаване на тока до номинала на LM317. Знаем, че изходното напрежение на LM317 е фиксирано на 13.8V. Напрежението на празна SLA батерия е около 12.0V. Изчисляването на R сега е просто.

R = V / I

R = (13.8V - 12V) / 1.5A

R = 1,2 ома

Сега разсейваната мощност в резистора е

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

Стъпка 4: Удвояване на тока до максимум 3А

Вместо да използвам по -скъпи регулатори, които са класирани за 3А, предпочетох все пак да използвам стандартния LM317. За да увелича текущия рейтинг на UPS, просто добавих две вериги заедно, като по този начин удвоих текущия рейтинг.

Но има проблем при свързването на две захранвания заедно. Въпреки че изходното им напрежение е изчислено като абсолютно същото, вариациите в компонентите, както и разположението на платката на PC ще доведат до едно захранване, което винаги приема по -голямата част от тока. За да се премахне това, комбинираните изходи бяха взети след ограничаващите тока резистори, а не на изхода на самия регулатор. Това гарантира, че разликата в напрежението между двата регулатора се абсорбира от изходните резистори.

Стъпка 5: Последната верига

Не успях да източа резистори 1R2, 3W, затова реших да използвам няколко резистора за съставяне на резистора 1R2. Изчислих различни стойности на серия/паралелен резистор и установих, че използването на шест резистора 1R8 дава 1R2. Точно това, от което имах нужда. Резисторът 1R2 3W вече е заменен с шест 1R8 0.5W резистора.

Друго допълнение към веригата е изход за прекъсване на захранването. Този изход ще бъде 5V, когато има захранване от мрежата, и 0V по време на прекъсване на мрежата. Това допълнение улеснява свързването на UPS към системи, които също изискват сигнал за мрежово състояние. Веригата включва и вграден светодиод за състоянието.

И накрая, към 12V изхода на UPS е добавен предпазител.

Стъпка 6: PC Board

Тук няма какво да се каже.

Проектирах проста PC платка, използвайки безплатната версия на Eagle. Печатната платка е проектирана така, че неизолирани скоби за бързо изключване могат да бъдат запоени към платката на компютъра. Това позволява на цялата UPS платка да се монтира върху батерията.

Не забравяйте да добавите радиатори с приличен размер към двата регулатора LM317.