12V, 2A Uafbrydelig strømforsyning: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

STRØMFORSYNINGSKONKURRENCEINDGANG

Stem venligst på mig, hvis du synes, at denne instruktion er nyttig

Hvad er en afbrydelig strømforsyning?

Uddrag fra Wikipedia

"En afbrydelig strømforsyning, også uafbrydelig strømkilde, UPS eller batteribackup, er et elektrisk apparat, der leverer nødstrøm til en belastning, når indgangsstrømkilden eller strømforsyningen svigter. En UPS adskiller sig fra et ekstra- eller nødstrømssystem eller standbygenerator ved at det vil give næsten øjeblikkelig beskyttelse mod afbrydelse af indgangseffekten ved at levere energi, der er lagret i batterier."

Bemærk, at en UPS kun er en kortsigtet løsning, og tilgængelighed af strøm afhænger af den belastning, der er forbundet til UPS'en.

Hvorfor en 12V UPS?

Det meste moderne elektronisk udstyr i og omkring vores hjem afhænger udelukkende af strømforsyningen. Når strømmen går, gør alt vores moderne elektroniske udstyr det også. Der er nogle tilfælde, hvor dette er uønsket, for kun at nævne et par:

• Alarmsystemer
• Adgangskontrolsystemer
• Netværksforbindelse
• Telefonsystemer
• Sikkerheds- / nødlys

Alle disse systemer fungerer normalt på 12V og kan let tilsluttes en 12V UPS.

Komponenter i en UPS

En UPS består af 3 dele:

1. Transformer
2. Reguleret strømforsyning
3. Batterioplader
4. Backup batteri

Jeg vil gennemgå hvert trin og forklare, hvordan man bygger en pålidelig 12V UPS uden særlige komponenter.

Trin 1: Transformatoren

12V UPS'en bruger en standard-transformer, der er tilgængelig hos alle førende leverandører af sikkerhedsudstyr. Transformatorens udgang skal være mellem 16 og 17 V AC og nominel op til 3 ampere. Jeg foretrækker altid at frem for design, så jeg vil designe denne 2A UPS, så den er bedømt til maksimalt 3A.

Nogle leverandører har transformere allerede monteret i et kabinet med ekstra overstrøm og overspændingsbeskyttelse.

Trin 2: Den regulerede strømforsyning

En UPS skal være i stand til kontinuerligt at levere mærkestrømmen ved den nominelle udgangsspænding uden at stole på backup-batteriet for at få hjælp. Så det første trin vil være at designe en 12V strømforsyning.

En god start vil være at bruge LM317 spændingsregulatoren. Inden vi ser på enhedens aktuelle rating, kan vi starte med den regulerede udgangsspænding. Selvom vi alle er vant til at referere til et 12V -system, er det faktisk normalt et 13,8V -system. Denne spænding er den fuldt opladede spænding for et standard SLA -batteri. Så til alle beregninger bruger jeg 13,8V.

Se databladet LM317 for at beregne komponentværdierne. Det hedder, at:

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

og at Iadj er typisk begrænset til 50uA.

Til at starte med valgte jeg R1 -værdien til at være 1Kohm, så

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

Men en værdi på 9.653Kohm er ikke en standard modstandsværdi, så vi bliver nødt til at bruge flere modstande for at komme tæt på denne værdi. Den bedste løsning vil være at placere to modstande parallelt. Enhver to modstande parallelt vil altid have en kombineret modstand lavere end modstanden med den laveste værdi. Så lav modstand 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 som 270K

R2 = 9.643Kohm, tæt nok til det, vi har brug for.

1000uf kondensatoren er ikke kritisk, men dette er en god værdi. 0.1uf kondensatoren reducerer udgangsspændingsoscillationer

Vi har nu en 13,8 V strømforsyning, vurderet til 1,5 ampere i henhold til databladet.

Trin 3: Batteriopladeren

For at bruge vores strømforsyning som batterioplader skal vi begrænse ladestrømmen til batteriet. Strømforsyningen kan maksimalt levere 1,5 ampere, så det næste trin vil være at se på kredsløbet med et batteri tilsluttet udgangen. Når batterispændingen stiger (opladning), reduceres ladestrømmen. Med et fuldt opladet batteri på 13,8V vil ladestrømmen falde til nul.

Modstanden på udgangen bruges til at begrænse strømmen til vurderingen af LM317. Vi ved, at udgangsspændingen for LM317 er fastsat til 13,8V. En tom SLA batterispænding er omkring 12,0V. Beregningen af R er nu enkel.

R = V / I

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

R = 1,2 ohm

Nu er strømmen spredt i modstanden

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7W

Trin 4: Fordobling af strøm til 3A maksimum

I stedet for at bruge dyrere regulatorer, der er klassificeret til 3A, valgte jeg stadig at gøre brug af standard LM317. For at øge UPS'ens nuværende rating tilføjede jeg simpelthen to kredsløb sammen og derved fordobler den nuværende rating.

Men der er et problem, når to strømforsyninger forbindes sammen. Selvom deres udgangsspændinger blev beregnet til at være nøjagtig de samme, vil variationer i komponenter såvel som printkortlayout resultere i, at en strømforsyning altid tager størstedelen af strømmen. For at eliminere dette blev de kombinerede output taget efter de nuværende begrænsningsmodstande og ikke på output fra selve regulatoren. Dette sikrer, at spændingsforskellen mellem de to regulatorer absorberes af udgangsmodstandene.

Trin 5: Det sidste kredsløb

Jeg kunne ikke skaffe 1R2, 3W modstande, derfor besluttede jeg at gøre brug af flere modstande til at udgøre 1R2 modstanden. Jeg beregnede forskellige serier/parallelle modstandsværdier og fandt ud af, at brug af seks 1R8 -modstande giver 1R2. Præcis hvad jeg havde brug for. 1R2 3W modstanden er nu blevet erstattet med seks 1R8 0,5W modstande.

En anden tilføjelse til kredsløbet er en strømafbrydelse. Denne udgang vil være 5V, når strømmen er til stede, og 0V under en netfejl. Denne tilføjelse gør det lettere at tilslutte UPS'en til systemer, der også kræver et statussignal. Kredsløbet indeholder også en indbygget status-LED.

Endelig blev der tilføjet en sikring til UPS'ens 12V -udgang.

Trin 6: PC -kort

Ikke meget at sige her.

Jeg har designet et simpelt PC Board ved hjælp af freeware -versionen af Eagle. PC-kortet er designet således, at uisolerede lynkoblinger kan loddes til PC-kortet. Dette gør det muligt at montere hele UPS -kortet oven på batteriet.

Sørg for at tilføje kølelegemer i anstændig størrelse til de to LM317 -regulatorer.