O UPS detalhado neste artigo pode fornecer uma saída de energia de 50 watts de forma consistente, a 110 volts com uma frequência de 60 Hz. A saída é fundamentalmente uma onda senoidal que se comporta exatamente como a alimentação CA doméstica padrão para a carga.

Uma fonte de alimentação integrada funciona como um carregador de bateria. Mesmo que o UPS possa ser implementado para várias aplicações diferentes, ele é projetado principalmente para alimentar um pequeno sistema de computador e periféricos importantes, como uma unidade de disco, para garantir que uma queda de energia nunca provoque o apagamento de dados ou a interrupção do programa que pode estar em execução no momento.

Isso implica que este circuito no-break de 50 watts alimentado por chumbo ácido não vai lidar com PCs maiores, que geralmente funcionam com mais de 60 watts de potência real.

Uma característica importante deste Circuito UPS é que ele produz uma energia CA de onda senoidal 'limpa': e falhas como ruído, picos ou baixa tensão na linha CA da rede nunca afetarão o funcionamento do computador (cargas).

Estágio de troca do relé da fonte de alimentação

O estágio da fonte de alimentação é bastante distinto porque leva a energia por meio de um controle remoto 12 volts de ácido de chumbo ou bateria SMF e também da sua linha de força AC, a bateria aqui se torna o elemento mais crucial para o funcionamento do UPS.

Conforme revelado na Fig. 1 abaixo, quando a chave CHARGE-OFF-OPERATE S1 está posicionada para a configuração CHARGE ou OPERATE, o relé RY2 é ativado e seus contatos fornecem energia CA para os enrolamentos primários dos transformadores de potência T1 e T2.

A corrente através dos enrolamentos secundários é retificada através dos diodos D1, D2, D3 e D4.

Os chokes L1 e L2 restringem a corrente de carga da bateria e também proíbem a passagem da corrente ondulada.

Diodo D5 fornece 'pé de cabra' proteção contra sobrecarga sua função é proteger os muitos componentes vulneráveis acionando o fusível F1 para queimar no caso de a bateria ser acidentalmente conectada com uma polaridade incorreta.

O amp op IC1 é conectado na forma de um comparador de voltagem inversora, cuja voltagem de referência pode ser ajustada em uma faixa de 11 a 14 volts por meio do potenciômetro R3.

Uma vez que a tensão da bateria cai abaixo da referência, optoacoplador IC2 é ativado, que alimenta o relé RY1. A corrente que passa pelos contatos de RY1 começa a carregar a bateria quando a carga não está muito pesada.

Por outro lado, se o no-break está funcionando em ou perto de seu potencial de 100%, um carregador de bateria externo pode ser necessário para fornecer alimentação de corrente adequada, para evitar que a bateria se descarregue.

PARA Carregador de bateria de 10 amperes é aconselhável. Dado que a maioria dos carregadores de bateria não tem um sistema de filtragem, um capacitor de filtro de alto valor deve ser incluído entre a saída do carregador e a bateria para minimizar a ondulação da corrente.

Para prevenir sobrecarga de bateria , a alimentação do carregador deve ser ligada somente quando o no-break está sendo carregado em sua capacidade de 100%.

O fusível F2 deve ser inferior a 10 amperes para que o fusível primário, F1, não bata quando a saída de 12 volts sofrer um curto involuntário.

O estágio do amplificador de transistor

Conforme apresentado na Fig. 2 abaixo, a saída CA do UPS é gerada a partir de um circuito amplificador Classe B acoplado a transformador.

Os 4 conjuntos de Transistores darlington (Q4-Q8, Q5-Q9, Q6-Q10 e Q7-Q11) funcionam como redes emissoras-seguidoras para fornecer tensão aos enrolamentos primários dos transformadores de potência T5 e T6.

O capacitor C8 cancela todos os ingredientes de alta frequência que se originam devido à distorção ou corte de crossover de alta tensão e, além disso, inibe a auto-oscilação de alta frequência.

Dois dos conjuntos Darlington são alimentados em paralelo através do transformador T3 e outro par é acionado em paralelo por meio do T4.

Os diodos D11, D12, D13 e D14 produzem uma tensão de base DC constante que polariza os transistores de saída em torno da região de corte.

O Motorista classe A rede formada pelos transistores Q2 e Q3, são igualmente formados por seguidores de emissor. O aumento de tensão essencial é implementado pelos transformadores T3 e T4, que também são transformadores de potência típicos configurados na ordem inversa.

O transistor Q1 aciona os transistores Q2 e Q3 em paralelo. A base Q1 é conectada diretamente à saída IC5-d (ver Fig. 3), que está em 4,5 volts DC.

A reversão de fase para o acionamento push-pull do estágio de saída é conseguida conectando-se adequadamente os secundários dos transformadores T3 e T4.

O gerador Sinewave

Conforme revelado na Fig. 3 abaixo, o estágio do oscilador é configurado usando IC4, que é um Detector de tom 567 .

A frequência do IC é configurada pelos resistores R26 e R27 e pelo capacitor C14, e é fixada em 60 Hz precisos. A saída de onda quadrada do IC4 é transformada em uma onda triangular pelo IC5-b, que está mais adiante convertido em uma onda senoidal por IC5-c.

O ganho do amplificador operacional IC5-d é definido por potenciômetro R35, que é fixado na tensão de saída CA.

O amp op IC5-a converte a onda senoidal da saída T2 para uma frequência de 60 Hz.

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D15 protege contra danos que possam ocorrer no caso de no amplificador a entrada inversora torna-se negativa com referência ao aterramento, o diodo é geralmente polarizado reversamente.

Os pulsos de 60 Hz, que são conectados ao IC4 via C12 e D16, acionam o oscilador para travar na frequência CA da rede. Algum grau de controle sobre o sincronização de fase é alcançável pelo potenciômetro de ajuste fino R20.

Uma vez corretamente ajustada, a saída CA vai travar em fase com a linha de grade CA de entrada, e este processo de travamento / destravamento durante a falha de alimentação de entrada e restauração seria suave e favorável, produzindo quase nenhuma interferência.

O gerador de onda senoidal vem com alimentação de 9 volts suave e sem ondulações por meio do IC3, um 7805 IC, regulador de 5 V. O pino 3 do regulador é mantido a 4 volts acima da linha do solo com a ajuda dos divisores resistivos R16 e R17 para obter uma saída precisa de 9 volts.

O Circuito do Medidor

Pode ser possível monitorar a tensão da bateria ou a tensão de saída CA através de um circuito medidor, conforme mostrado na Fig. 4 abaixo.

PARA retificador de ponte consistindo em quatro diodos retificadores converte o AC em DC, enquanto o capacitor C19 suaviza em DC puro.

Um interruptor DPDT conecta um voltímetro de 15 V DC com a fonte de 12 V ou o divisor de tensão construído usando divisor resistivo de R36 e R37.

Como testar a troca da fonte de alimentação

Pode ser importante para teste a fonte de alimentação seção antes de o amplificador ser conectado. Isso pode ser feito antes mesmo de o estágio do amplificador ser montado.

Para isso, você pode ajustar o braço deslizante do R3 em direção ao final que está vinculado ao R4.

Não conecte o cabo de alimentação a uma tomada elétrica ainda. Anexe um 12 V bateria de chumbo ácido para a alimentação e posicione S1 para CARREGAR ou OPERAR.

Agora, o relé RY2 pode ser visto ativado e o LED1 aceso. Neste ponto, você pode encontrar cerca de 12 V nos pinos 2 e 7 do IC1.

O pino 6 deve mostrar lógica baixa. Em seguida, conecte o cabo de alimentação a uma tomada CA. A lâmpada LMP1 acenderá agora. O relé RY1 deve continuar DESLIGADO e você testaria aproximadamente 14 V em seus contatos normalmente abertos.

O pino 7 do IC1 deve indicar cerca de 14 V e o pino 3 cerca de 11 volts. O pino 6 deve indicar um nível lógico baixo.

Gire R3 para sua extremidade reversa para obter 14 V no pino 3 RY1 neste momento deve ativar com LED1 desligando.

A tensão nos pontos da bateria agora deve ser 13 V. Ajuste R3 próximo ao nível no qual o relé RY1 é desativado.

O estágio do carregador deve continue desligando e ligando conforme a tensão da bateria sobe e reduz . A configuração precisa de R3 pode ser no ponto em que a saída do carregador muda rapidamente e desliga praticamente no momento em que liga.

A tensão da bateria deve estar em torno da marca de 12,5 V na ausência de uma fonte de carga. Quando a tensão da bateria cai, a saída do carregador deve começar a alternar repetidamente, a menos, é claro, que a bateria esteja terrivelmente descarregada que a corrente total do carregador não seja capaz de restaurar a tensão de volta para 12,5.

Testando o gerador de onda senoidal

O teste do estágio gerador de onda senoidal pode ser executado separadamente. No caso de você montá-lo no PCB mostrado sem o IC regulador de 9 V , então você pode usar uma bateria PP3 de 9 V ou uma fonte de alimentação externa equivalente para o procedimento de teste.

Comece posicionando o braço deslizante do R20 predefinido em seu lado do solo. O uso de um osciloscópio deve exibir um sinal de onda quadrada no pino 5 do IC4.

Ao fornecer uma frequência de onda senoidal de 60 Hz para o varredura horizontal do osciloscópio , ajuste o resistor R27 para obter uma frequência de 60 Hz que irá gerar uma forma de onda retangular de Lissajous.

A frequência não precisa ser precisa. Um padrão de forma de onda que se altera gradualmente pode ser bastante satisfatório. Tendo o escopo definido para uma varredura padrão de 60 Hz, certifique-se de que o escopo indique uma onda triangular na saída do IC5-b e uma onda senoidal na saída do IC5-c.

Uma onda senoidal também deve estar disponível na saída IC5-d. E sua amplitude deve variar em resposta ao ajuste de R35. No caso de qualquer uma dessas verificações tender a estar incorreta, examine a presença de 4,5 volts CC em todos os pinos de entrada e saída.

Em seguida, conecte uma fonte de 12,6 V CA ao R21 e ajuste o R20 até encontrar o osciloscópio que mostra os pulsos de saída do IC5-a: O freqeuncy do oscilador deve travar na frequência da linha de entrada. Agora definir o escopo para exibir uma curva de Lissajous como feito anteriormente e monitorar a saída IC5-d.

Você deve ver um padrão oval que está quase fechado. Você deve ser capaz de fazer o ajuste fino do R20 de forma que a exibição do osciloscópio seja quase uma linha reta inclinada, mostrando que o sinal de saída está em fase com a linha de grade.

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Agora, se você desconectar o sinal de entrada CA desconectando o cabo de alimentação, o padrão do osciloscópio deve começar a produzir uma mudança gradual para uma tela oval que abre e fecha.

Alinhe novamente o potenciômetro R27 para reduzir a taxa de alteração acima. Assim que a frequência CA de entrada for reconectada, o visor de escopo deve voltar instantaneamente para o padrão de linha inclinada.

Testando o Circuito do Medidor

O teste e calibração do circuito do medidor poderia ser implementado ligando o retificador à linha CA da rede.

Empurrando S2 para a posição CA, faça o ajuste fino de R37 para obter uma leitura do medidor que pode ser 1/10 da tensão de entrada CA medida separadamente por meio de uma leitura padrão do medidor.

Se você não encontrar nenhuma medição aparecendo, procure cerca de 130 volts CC em torno de C19 para garantir que o retificador esteja conectado corretamente. Um osciloscópio aqui deve exibir um grande elemento de ondulação devido ao baixo valor de uF do capacitor C19.

Testando o amplificador

Comece o teste integrando o estágio do amplificador do transistor de potência com a fonte de alimentação de 12 V e o gerador de forma de onda de onda senoidal de entrada.

Ajuste o braço central R35 em direção à extremidade associada ao lado de saída do IC5-d, que decide a configuração para um sinal de saída zero.

Agora mude o S1 para a posição 'OPERAR'. Você deve ver uma leitura do medidor de 12,5 V nos emissores de Q2, Q3, Q8, Q9, Q10 e Q11.

Você também pode perceber que esses transistores estão ficando um pouco mais quentes, embora não aqueçam.

Você deve ser capaz de ver uma leitura do medidor de cerca de 11 V nas bases de Q4, Q5, Q6 e Q7, e cerca de 4 V no emissor Q1.

Ao realizar os procedimentos de teste a seguir, tenha cuidado ao trabalhar com a saída, pois ela estaria em um nível letal de 117 V da rede elétrica.

Conecte um fio de cada um dos enrolamentos de 120 V do transformador T5 e T6 entre si, deixando os outros desconectados.

Conecte um Voltímetro AC com um dos enrolamentos do transformador e defina o medidor para uma faixa superior a 110 volts.

Depois disso, gire aos poucos o braço central predefinido R35 até ver uma tensão de saída mensurável. Se você não achar que isso está acontecendo, certifique-se de que a unidade de fase nos estágios de saída esteja invertida.

A tensão CA da base Q4 ou Q6 para a base Q5 ou Q7 deve ser o dobro da leitura para o aterramento. Se você não vir isso, tente trocar as conexões do enrolamento do transformador T3 ou T4, mas não de ambos.

Em seguida, certifique-se de que os enrolamentos de 120 V dos transformadores T5 e T6 estão perfeitamente em fase e, portanto, conectados de maneira adequada. Conecte o voltímetro nos fios que foram deixados desconectados.

Se você descobrir que a tensão é duas vezes maior do que a leitura anterior, então os enrolamentos estão certamente conectados em série. Inverta rapidamente a conexão de um dos enrolamentos.

Se você não conseguir ver nenhuma leitura de tensão no medidor, conecte os outros dois fios um ao outro. Conecte uma lâmpada de 15 W na saída e configure o R35 predefinido para obter uma saída completa. A lâmpada deve acender com brilho ideal e o medidor deve indicar cerca de 125 volts AC.

Como usar o UPS

Ao implementar o circuito de no-break de 50 watts proposto, certifique-se de definir S1 em 'OPERAR' antes de LIGAR a carga.

Verifique a saída CA do no-break para ter certeza de que está produzindo no mínimo 120 volts. Essa tensão de 120 V pode diminuir um pouco assim que a saída for carregada.

Se você achar que a tensão está instável, isso significa que o oscilador não travou e não sincronizou com a rede elétrica da rede elétrica. Para corrigir isso, tente reajustar os presets R27 e R20 depois de algum tempo, uma vez que o circuito tenha aquecido um pouco.

Quando você ajusta os presets R27 / R20 apropriadamente, você encontrará o oscilador travando com a frequência da rede CA durante cada período de ativação.

Agora, ligue o sistema e reconfirme as condições de tensão de saída. A tensão de saída pode cair para 110 volts enquanto estiver sendo operado em carga descontínua, digamos, por exemplo, uma unidade de disco ou uma impressora, e isso pode ser aceitável.

O tempo de backup do no-break durante uma queda de energia dependeria da classificação Ah da bateria. Quando uma bateria de motocicleta é usada, ela deve fornecer aproximadamente 15 minutos de tempo operacional de reserva.