4 circuitos simples de suministro de energía ininterrumpida (UPS) explorados

4 circuitos simples de suministro de energía ininterrumpida (UPS) explorados

En esta publicación investigamos 4 diseños simples de fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) de 220 V con batería de 12 V, que cualquier entusiasta nuevo puede entender y construir. Estos circuitos se pueden usar para operar un aparato o carga seleccionados apropiadamente, exploremos los circuitos.

Diseño n. ° 1: UPS simple con un solo CI

Una idea simple presentada aquí. se puede construir en casa utilizando la mayoría de los componentes comunes para producir resultados razonables. Puede usarse para alimentar no solo los electrodomésticos habituales, sino también dispositivos sofisticados como computadoras. Su circuito inversor utiliza un diseño de onda sinusoidal modificada.

Es posible que una fuente de alimentación ininterrumpida con características elaboradas no sea imprescindible para el funcionamiento de incluso los dispositivos más sofisticados. Un diseño comprometido de un sistema UPS presentado aquí puede satisfacer las necesidades. También incluye un cargador de batería inteligente universal incorporado.



Diferencia entre UPS y un inversor

¿Cuál es la diferencia entre un fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) y un inversor? Bueno, en términos generales, ambos están destinados a realizar la función fundamental de convertir el voltaje de la batería en CA, que puede usarse para operar los diversos aparatos eléctricos en ausencia de nuestra energía CA doméstica.

Sin embargo, en la mayoría de los casos, es posible que un inversor no esté equipado con muchas funciones de cambio automático y medidas de seguridad normalmente asociadas con un UPS.

Además, la mayoría de los inversores no llevan un cargador de batería incorporado, mientras que todos los SAI tienen un cargador de batería automático incorporado para facilitar la carga instantánea de la batería en cuestión cuando la red CA está presente y revertir la energía de la batería en modo inversor el momento en que falla la energía de entrada.

Además, los SAI están diseñados para producir una CA que tiene una forma de onda sinusoidal o al menos una onda cuadrada modificada que se parece bastante a su contraparte de onda sinusoidal. Esta quizás se convierta en la característica más importante de los SAI.

Con tantas funciones en la mano, no hay duda de que estos asombrosos dispositivos deberían volverse costosos y, por lo tanto, muchos de nosotros en la categoría de clase media no podemos ponerles las manos encima.

He intentado hacer un Diseño de UPS aunque no es comparable con los profesionales, pero una vez construido, definitivamente podrá reemplazar fallas de red de manera bastante confiable y también, dado que la salida es una onda cuadrada modificada, es adecuada para operar todos los dispositivos electrónicos sofisticados, incluso computadoras.


Todos los diseños aquí son de tipo fuera de línea, es posible que también desee probar esto circuito UPS en línea simple


Comprensión del diseño de circuitos

La figura al lado muestra un diseño de inversor cuadrado modificado simple, que es fácilmente comprensible, pero incorpora características cruciales.

El IC SN74LVC1G132 tiene un puerta NAND única (disparador Schmitt) encapsulado en un paquete pequeño. Básicamente forma el corazón de la etapa del oscilador y requiere solo un capacitor y una resistencia para las oscilaciones requeridas. El valor de estos dos componentes pasivos determina la frecuencia del oscilador. Aquí está dimensionado a unos 250 Hz.

La frecuencia anterior se aplica a la siguiente etapa que consta de un solo contador / divisor de décadas de Johnson IC 4017. El IC está configurado para que sus salidas produzcan y repitan un conjunto de cinco salidas lógicas secuenciales altas. Dado que la entrada es una onda cuadrada, las salidas también se generan como ondas cuadradas.

Lista de piezas para el inversor UPS

R1 = 20 K
R2, R3 = 1K
R4, R5 = 220 ohmios
C1 = 0,095 Uf
C2, C3, C4 = 10 UF / 25 V
T0 = ​​BC557B
T1, T2 = 8050
T3, T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132 o una sola puerta de IC4093
IC2 = 4017
IC3 = 7805
TRANSFORMADOR = 12-0-12V / 10AMP / 230V

Sección del cargador de batería

Los cables de base de dos conjuntos de transistores de alta potencia y alta ganancia emparejados Darlington están configurados para el circuito integrado de modo que reciba y conduzca a las salidas alternativas.

Los transistores conducen (en tándem) en respuesta a esta conmutación y se extrae un potencial alterno de alta corriente correspondiente a través de las dos mitades de los devanados del transformador conectados.

Dado que los voltajes base a los transistores del IC se omiten alternativamente, el impulso cuadrado resultante del transformador lleva solo la mitad del valor promedio en comparación con los otros inversores ordinarios. Este valor medio dimensionado RMS de las ondas cuadradas generadas se asemeja mucho al valor medio de la red CA que normalmente está disponible en nuestras tomas de corriente domésticas y, por lo tanto, se vuelve adecuado y favorable para los dispositivos electrónicos más sofisticados.

El diseño actual de la fuente de alimentación ininterrumpida es completamente automático y volver al modo inversor el momento en que falla la energía de entrada. Esto se hace a través de un par de relés RL1 y RL2 RL2 tiene un juego doble de contactos para invertir ambas líneas de salida.

Como se explicó anteriormente, un UPS también debe incorporar un cargador de batería inteligente universal integrado que también debe ser controlado por voltaje y corriente.

La siguiente figura, que es una parte integral del sistema, muestra un pequeño cargador de batería automático circuito. El circuito no solo está controlado por voltaje, sino que también incluye una configuración de protección contra sobrecorriente.

Los transistores T1 y T2 básicamente forman un sensor de voltaje preciso y nunca permiten que el límite superior del voltaje de carga exceda el límite establecido. Este límite se fija configurando el preajuste P1 de forma adecuada.

Los transistores T3 y T4 juntos vigilan el aumento de la ingesta de corriente de la batería y nunca permiten que alcance niveles que puedan considerarse peligrosos para la vida útil de la batería. En caso de que la corriente comience a desviarse más allá del nivel establecido, el voltaje a través de R6 cruza - 0.6 voltios, suficiente para disparar T3, que a su vez ahoga el voltaje base de T4, restringiendo así cualquier aumento adicional en la corriente consumida. El valor de R6 se puede encontrar usando la fórmula:

R = 0.6 / I, donde I es la tasa de corriente de carga.

El transistor T5 realiza la función de un monitor de voltaje y activa (desactiva) los relés en el momento en que falla la red de CA.

Lista de piezas del cargador

R1, R2, R3, R4, R7 = 1K
P1 = 4K7 PREAJUSTADO, LINEAL
R6 = VER TEXTO
T1, T2, = BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12V / 400 OHM, SPDT
RL2 = 12V / 400 OHM, SPDT, D1 — D4 = 1N5408
D5, D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V, CORRIENTE 1/10 DE LA BATERÍA AH
C1 = 2200 UF / 25 V
C2 = 1uF / 25V

Diseño n. ° 2: UPS de transformador único para inversor y carga de batería

El siguiente artículo detalla un circuito UPS simple basado en transistores con un circuito de cargador de batería incorporado, que puede usarse para obtener un potencia de salida de red ininterrumpida de forma económica, en sus hogares y oficinas, tiendas, etc. El circuito se puede actualizar a cualquier nivel de potencia superior deseado. La idea fue desarrollada por el Sr. Syed Xaidi.

La principal ventaja de este circuito es que utiliza un transformador único para cargar la batería y para operar el inversor . Lo que significa que no tiene que incorporar un transformador separado para cargar la batería en este circuito

Los siguientes datos fueron proporcionados por el Sr. Syed a través de correo electrónico:

Vi que la gente se está educando con tu publicación. Entonces, creo que deberías explicarle a la gente sobre este esquema.

Este circuito tiene un mutivibrador estable basado en transistores como tú. Los condensadores c1 y c2 son los 0.47 para obtener una frecuencia de salida de aproximadamente 51.xx Hz como medí, pero no es constante en todos los casos.

El MOSFET tiene un diodo inverso de alta potencia que se utiliza para cargar la batería, no es necesario agregar un diodo especial al circuito. He mostrado el principio de conmutación con relés en el esquema. El RL3 debe utilizarse con un circuito de corte.

Este circuito es muy simple y ya lo he probado. Voy a probar otro diseño mío que compartiré con ustedes tan pronto como termine la prueba. Controla el voltaje de salida y lo estabiliza usando PWM. También en ese diseño estoy usando un transformador de bobinado de 140v para cargar y BTA16 para controlar los amperios de carga. Esperemos el Bien.

Lo estás haciendo mejor. Nunca te rindas, que tengas un día maravilloso.

Diseño # 3: Circuito UPS basado en IC 555

El tercer diseño que se explica a continuación es un circuito UPS simple que usa PWM y, por lo tanto, se vuelve perfectamente seguro para operar equipos electrónicos sofisticados como computadoras, sistemas de música, etc. La unidad completa le costará alrededor de $ 3. También se incluye un cargador integrado en el diseño para mantener la batería siempre en estado de recarga y en modo de espera. Estudiemos todo el concepto y el circuito.

El concepto del circuito es bastante básico, se trata de hacer que los dispositivos de salida cambien de acuerdo con los pulsos PWM bien optimizados aplicados, que a su vez conmuta el transformador para generar una tensión de red CA inducida equivalente con parámetros idénticos a una forma de onda sinusoidal de CA estándar.

Operación del circuito:

El diagrama del circuito se puede entender con la ayuda de los siguientes puntos:

El circuito PWM utiliza el muy popular IC 555 para la generación requerida de pulsos PWM.

Los preajustes P1 y P2 se pueden configurar con precisión según sea necesario para alimentar los dispositivos de salida.

Los dispositivos de salida responderán exactamente a los pulsos PWM aplicados del circuito 555, por lo tanto, una optimización cuidadosa de los ajustes preestablecidos debería resultar en una relación PWM casi ideal que puede considerarse bastante equivalente a una forma de onda de CA estándar.

Sin embargo, dado que los pulsos de pWM discutidos anteriormente se aplican a las bases de ambos transistores colocados para cambiar dos canales separados, significaría un desastre total, ya que nunca querremos cambiar ambos devanados del transformador juntos.

Uso de puertas NOT para inducir la conmutación de 50 Hz

Por lo tanto, se ha introducido otra etapa que consta de unas pocas puertas NOT del IC 4049, que asegura que los dispositivos conduzcan o conmuten alternativamente y nunca todos a la vez.

El oscilador hecho de N1 y N2 ejecuta pulsos de onda cuadrada perfectos, que son más amortiguado por N3 --- N6 . Los diodos D3 y D4 también juegan un papel importante al hacer que los dispositivos respondan solo a los pulsos negativos de las puertas NOT.

Estos pulsos apagan los dispositivos alternativamente, permitiendo que solo un canal conduzca en un instante particular.

El valor predeterminado asociado con N1 y N2 se utiliza para establecer la frecuencia de CA de salida del SAI. Para 220 voltios, debe configurarse a 50 Hz y para 120 voltios, debe configurarse a 60 Hz.

Lista de piezas del SAI

R1, R2, R3 R4, R5 = 1K,
P1, P2 = según la fórmula,
P3 = 100K preestablecido
D1, D2 = 1N4148,
D3, D4 = 1N4007,
D5, D6 = 1N5402,
D7, D8 = diodo zener de 3v
C1 = 1 uF / 25 V
C2 = 10n,
C3 = 2200 uF / 25 V
T1, T2 = TIP31C,
T3, T4 = BDY29
IC1 = 555,
N1… N6 = IC 4049, consulte la hoja de datos para conocer los números de los pines.
Transformador = 12-0-12V, 15 amperios

El circuito del cargador de batería:

Si se trata de un UPS, la inclusión de un circuito cargador de batería se vuelve imperativa.

Teniendo en cuenta el bajo costo y la simplicidad del diseño, se ha incorporado un diseño de cargador de batería muy simple pero razonablemente preciso en este circuito de suministro de energía ininterrumpida.

Observando la figura podemos simplemente presenciar lo fácil que es la configuración.

Puede obtener la explicación completa en este circuito del cargador de batería artículo Los dos relés RL1 y RL2 están posicionados para hacer que el circuito sea completamente automático. Cuando la red eléctrica está disponible, los relés se energizan y conmutan la red AC directamente a la carga a través de sus contactos NA. Mientras tanto, la batería también se carga a través del circuito del cargador. En el momento en que falla la alimentación de CA, los relés se invierten y desconectan la línea de red y la reemplazan con el transformador inversor para que ahora el inversor se encargue de suministrar la tensión de red a la carga. , en milisegundos.

Se introduce otro relé RL4 para cambiar sus contactos durante un corte de energía, de modo que la batería que se mantuvo en el modo de carga se cambie al modo de inversor para la generación requerida de la energía de CA de respaldo.

Lista de piezas del cargador

R1 = 1 K,
P1 = 10 K
T1 = BC547B,
C1 = 100 uF / 25 V
D1 --- D4 = 1N5402
D5, 6, 7 = 1N4007,
Todos los relés = 12 voltios, 400 ohmios, SPDT

Transformador = 0-12 V, 3 amperios

Diseño # 4: Diseño de UPS de 1kva

El último diseño, pero con mucho el más poderoso, analiza un circuito UPS de 1000 vatios alimentado con una entrada de +/- 220 V, usando 40 nos de baterías de 12 V / 4 AH en serie. La operación de alto voltaje hace que el sistema sea relativamente menos complejo y sin transformador. La idea fue solicitada por Acuario.

Especificaciones técnicas

Soy tu fan y he construido muchos proyectos para mi uso personal con éxito y he tenido un gran placer. Dios lo bendiga. Ahora tengo la intención de construir un SAI de 1000 vatios con un concepto diferente (inversor con entrada de alta tensión CC).

Usaré un banco de baterías de 18 a 20 baterías selladas en serie cada una de 12 voltios / 7 Ah para dar un almacenamiento de 220+ voltios como entrada a un inversor sin transformador.

¿Puede sugerir un circuito lo más simple posible para este concepto que debería incluir un cargador de batería + protección y conmutación automática por falla de red? Más adelante también incluiré una entrada de energía solar.

El diseño

El circuito de UPS de 1000 vatios propuesto se puede construir utilizando los siguientes dos circuitos, donde el primero es la sección del inversor con los relés de cambio automático requeridos. El segundo diseño proporciona la etapa de cargador de batería automático.

El primer circuito que representa el inversor de 1000 vatios consta de tres etapas básicas.

T1, T2 junto con los componentes asociados forman la etapa del amplificador diferencial de entrada que amplifica las señales PWM de entrada de un generador PWM que podría ser un generador sinusoidal.

R5 se convierte en la fuente de corriente para proporcionar una corriente óptima a la etapa diferencial y a la etapa del controlador posterior.

La sección después de la etapa diferencial es la etapa del controlador que efectivamente eleva el PWM amplificado desde la etapa diferencial a niveles suficientes para activar la etapa posterior del mosfet de potencia.

Los mosfets están alineados de manera push-pull a través de los dos bancos de baterías de 220 V y, por lo tanto, cambian los voltajes a través de sus terminales de drenaje / fuente para producir la salida de 220 V CA requerida sin incorporar un transformador.

La salida anterior se conecta a la carga a través de una etapa de cambio de relé que consta de un relé DPDT de 12 V 10 amperios cuya entrada de activación se deriva de la red eléctrica de la red pública mediante un adaptador de 12 V CA / CC. Esta tensión de activación se aplica a las bobinas de todos los relés de 12 V que se utilizan en el circuito para las acciones de cambio de la red prevista para el inversor.

Lista de piezas para el circuito UPS de 1000 vatios anterior

Todas las resistencias CFR tienen una clasificación de 2 vatios a menos que se indique.

R1, R3, R10, R11, R8 = 4k7
R2, R4, R5 = 68k
R6, R7 = 4k7
R9 = 10k
R13, R14 = 0,22 ohmios 2 vatios
R12, R15 = 1K, 5 vatios
C1 = 470pF
C2 = 47 uF / 100 V
C3 = 0,1 uF / 100 V
C4, C5 = 100pF
D1, D2 = 1N4148
T1, T2 = BC556
T5, T6 = MJE350
T3, T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

relé = DPDT, contactos de 12V / 10amp, bobina de 400 ohmios

Circuito cargador de baterías para cargar los bancos de baterías de 220V DC.

Aunque lo ideal es que las baterías de 12 V involucradas se carguen individualmente a través de un suministro de 14 V, finalmente se descubrió que un cargador universal único de 220 V era más deseable y fácil de construir.

Como se muestra en el diagrama a continuación, dado que el voltaje de carga requerido se encuentra en las proximidades de 260 V, la salida de la red eléctrica de 220 V podría verse directamente utilizada para este propósito.

Sin embargo, la aplicación directa de la red eléctrica podría ser peligrosa para las baterías debido a la enorme cantidad de corriente que implica; en el diseño se incluye una solución simple que utiliza una bombilla de la serie de 200 vatios.

La entrada de red se aplica a través de un solo diodo 1N4007 y a través de una bombilla incandescente de 200 vatios que pasa a través de contactos de relé de conmutación.

Inicialmente, el voltaje rectificado de media onda no puede llegar a las baterías debido a que el relé está en el modo apagado.

Al presionar el PB1, se permite momentáneamente que el suministro llegue a las baterías.

Esto solicita que se genere un nivel correspondiente de voltaje a través de la bombilla de 200 vatios y es detectado por el LED óptico.

El opto responde instantáneamente y dispara el relé acompañado que instantáneamente se activa y se enciende y lo sostiene incluso después de que se suelta PB1.

Se podía ver la bombilla de 200 vatios brillando ligeramente, cuya intensidad dependería de la condición de carga del banco de baterías.

A medida que las baterías comienzan a cargarse, el voltaje en la bombilla de 200 vatios comienza a caer hasta que el relé se apaga tan pronto como se alcanza el nivel de carga completa de la batería. Esto podría ajustarse configurando el ajuste preestablecido de 4k7.

La salida del cargador anterior se alimenta al banco de baterías a través de un par de relés SPDT como se muestra en el siguiente diagrama.

Los relés se aseguran de que las baterías se pongan en modo de carga siempre que la entrada de red esté disponible y se reviertan al modo inversor cuando falla la entrada de red.




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