12V, 2A avbruddsfri strømforsyning: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

STRØMFORSYNINGSKONKURRANSEINNGANG

Vennligst stem på meg hvis du synes dette er nyttig

Hva er en avbruddsfri strømforsyning?

Utdrag fra Wikipedia

"En avbruddsfri strømforsyning, også avbruddsfri strømkilde, UPS eller batteribackup, er et elektrisk apparat som gir nødstrøm til en last når inngangskilden eller nettstrømmen svikter. En UPS skiller seg fra et tilleggs- eller nødstrømsystem eller standby -generator ved at den vil gi nær øyeblikkelig beskyttelse mot inngangseffektavbrudd, ved å levere energi lagret i batterier."

Vær oppmerksom på at en UPS bare er en kortsiktig løsning, og strømtilgjengelighet vil avhenge av belastningen som er koblet til UPS -en.

Hvorfor en 12V UPS?

Mest moderne elektronisk utstyr i og rundt hjemmene våre er utelukkende avhengig av strømforsyningen. Når strømmen går av, gjør også alt vårt moderne elektroniske utstyr det. Det er noen tilfeller hvor dette er uønsket, for bare å nevne et par:

• Alarmsystemer
• Adgangskontrollsystemer
• Nettverkstilkobling
• Telefonsystemer
• Sikkerhets- / nødlys

Alle disse systemene fungerer vanligvis på 12V, og kan enkelt kobles til en 12V UPS.

Komponenter i en UPS

En UPS består av 3 deler:

1. Transformator
2. Regulert strømforsyning
3. Batterilader
4. Sikkerhetsbatteri

Jeg vil gå gjennom hvert trinn og forklare hvordan du bygger en pålitelig 12V UPS uten spesielle komponenter.

Trinn 1: Transformatoren

12V UPS bruker en standard transformator på hyllen som er tilgjengelig hos alle ledende leverandører av sikkerhetsutstyr. Transformatorens utgang bør være mellom 16 og 17 V vekselstrøm, og nominell opptil 3 ampere. Jeg foretrekker alltid å over design, så jeg vil designe denne 2A UPS slik at den er vurdert til maksimalt 3A.

Noen leverandører har transformatorer allerede montert i et kabinett, med ekstra overstrøm og overspenningsvern.

Trinn 2: Den regulerte strømforsyningen

En UPS må kontinuerlig kunne levere merkestrømmen ved den nominelle utgangsspenningen, uten å stole på reservebatteriet for å få hjelp. Så det første trinnet vil være å designe en 12V strømforsyning.

En god start vil være å bruke LM317 spenningsregulator. Før vi ser på enhetens nåværende vurdering, kan vi starte med den regulerte utgangsspenningen. Selv om vi alle er vant til å referere til et 12V -system, er det faktisk vanligvis et 13,8V -system. Denne spenningen er den fulladede spenningen til et standard SLA -batteri. Så for alle beregninger bruker jeg 13,8V.

For å beregne komponentverdiene, se databladet LM317. Det står at:

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

og at Iadj er typisk begrenset til 50uA.

Til å begynne med valgte jeg R1 -verdien til å 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 verdi på 9.653Kohm er ikke en standard motstandsverdi, så vi må bruke flere motstander for å komme nær denne verdien. Den beste løsningen vil være å plassere to motstander parallelt. Alle to motstander parallelt vil alltid ha en kombinert motstand lavere enn motstanden med laveste verdi. Så lag motstand 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, nær nok for det vi trenger.

1000uf kondensatoren er ikke kritisk, men dette er en god verdi. 0.1uf kondensatoren reduserer utgangsspenningssvingninger

Vi har nå en 13,8V strømforsyning, vurdert til 1,5 amp i henhold til databladet.

Trinn 3: Batteriladeren

For å bruke strømforsyningen som en batterilader, må vi begrense ladestrømmen til batteriet. Strømforsyningen kan bare gi maks 1,5 ampere, så det neste trinnet vil være å se på kretsen med et batteri koblet til utgangen. Når batterispenningen stiger (lades), vil ladestrømmen reduseres. Med et fulladet batteri på 13,8V vil ladestrømmen synke til null.

Motstanden på utgangen vil bli brukt til å begrense strømmen til karakteren til LM317. Vi vet at utgangsspenningen til LM317 er fast på 13,8V. En tom SLA -batterispenning er rundt 12,0V. Å beregne R er nå enkelt.

R = V / I

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

R = 1,2 ohm

Nå er effekten spredt i motstanden

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7W

Trinn 4: Dobbel strøm til 3A maksimum

I stedet for å bruke dyrere regulatorer som er vurdert til 3A, valgte jeg å fortsatt bruke standard LM317. For å øke den nåværende rangeringen til UPS -en, la jeg bare til to kretser sammen, og dermed doblet den nåværende rangeringen.

Men det er et problem når du kobler to strømforsyninger sammen. Selv om deres utgangsspenninger ble beregnet til å være nøyaktig de samme, vil variasjoner i komponenter, så vel som PC Board -layout, resultere i at en strømforsyning alltid tar mesteparten av strømmen. For å eliminere dette ble de kombinerte utgangene tatt etter gjeldende begrensningsmotstander, og ikke på utgangen til selve regulatoren. Dette sikrer at spenningsforskjellen mellom de to regulatorene absorberes av utgangsmotstandene.

Trinn 5: Den siste kretsen

Jeg klarte ikke å skaffe 1R2, 3W motstander, og derfor bestemte jeg meg for å bruke flere motstander for å utgjøre 1R2 motstanden. Jeg beregnet forskjellige serier/parallelle motstandsverdier, og fant ut at bruk av seks 1R8 -motstander gir 1R2. Akkurat det jeg trengte. 1R2 3W motstanden er nå erstattet med seks 1R8 0,5W motstander.

Et annet tillegg til kretsen er en strømbrudd. Denne utgangen vil være 5V når nettstrømmen er tilstede, og 0V under en strømbrudd. Dette tillegget gjør det lettere å koble UPS -en til systemer som også krever et nettstatussignal. Kretsen inkluderer også en innebygd status-LED.

Til slutt ble en beskyttelsessikring lagt til 12V -utgangen på UPS -en.

Trinn 6: PC -kort

Ikke mye å si her.

Jeg designet et enkelt PC -kort med freeware -versjonen av Eagle. PC-kortet er designet slik at ikke-isolerte hurtigkoblinger kan loddes til PC-kortet. Dette gjør at hele UPS -kortet kan monteres på toppen av batteriet.

Sørg for å legge kjøleribber i anstendig størrelse til de to LM317 -regulatorene.