Circuito UPS online simples

Neste artigo, aprendemos sobre a fabricação de uma fonte de alimentação ininterrupta (UPS) online simples que garante uma transferência contínua da fonte de alimentação CA para a fonte de alimentação do inversor para a carga, devido à ausência de interruptores ou relés de transferência complicados.

O que é um UPS Online

Como o nome sugere, um sistema UPS online permanece continuamente online e nunca fica offline nem mesmo por uma fração de segundo, uma vez que a alimentação da bateria para o inversor UPS é mantida continuamente conectada, independentemente da situação da rede elétrica CA.

Durante o período em que a entrada CA da rede elétrica está disponível, ela é primeiro convertida em CC e reduzida ao nível da bateria.

Esta CC carrega a bateria e também tem precedência sobre a bateria para alimentar simultaneamente o inversor devido à sua classificação de energia mais alta do que a bateria. O inversor converte esta CC de volta à CA da rede elétrica para alimentar a carga conectada.

No caso de falha da rede CA, a redução da alimentação CA para CC é cortada e a bateria sendo continuamente conectada em linha, agora começa a alimentar o inversor de forma contínua, sem qualquer interrupção de energia para a carga.

UPS online vs UPS offline

A principal diferença entre um UPS online e um UPS offline é que, ao contrário do UPS offline, o UPS online não depende de mecanismos mecânicos relés de mudança ou interruptores de transferência para transitar da rede CA para a rede CA do inversor durante uma falha da rede CA (conforme mostrado abaixo).

Por outro lado, Sistemas UPS offline conforme mostrado no diagrama de blocos abaixo, conte com relés mecânicos para transferir o UPS para o modo inversor, durante a ausência de alimentação CA da rede elétrica.

Nestes sistemas, quando a rede CA está disponível, a alimentação é fornecida diretamente à carga por meio de um conjunto de contatos de relé e a bateria é mantida no modo de carga por meio de outro conjunto de contatos de relé.

Assim que a rede CA falhar, os contatos relevantes do relé desativam e trocam a bateria do modo de carregamento para modo inversor , e a carga da rede AC para o inversor AC.

Isso implica que o processo de transferência tende a envolver um ligeiro atraso, embora em milissegundos, ao mudar da rede para a rede do inversor.

Este atraso, embora pequeno, pode ser crítico para equipamentos eletrônicos sensíveis, como computadores ou sistemas baseados em microcontroladores.

Portanto, o online Sistema UPS parece ser mais eficiente do que um UPS offline em termos de velocidade e suavidade, durante o processo de mudança da rede CA para o inversor CA para todos os tipos de aparelhos.

Projetando um Circuito Inversor / UPS Online Simples

Conforme discutido nas seções acima, fazer um no-break simples online parece muito fácil.

Ignoraremos o filtro EMI por uma questão de simplicidade e também porque o inversor em nosso projeto será de baixa frequência (50 Hz) transformador de núcleo de ferro inversor baseado, e o SMPS já incluiria embutido Filtros EMI para as retificações necessárias.

Precisaremos dos seguintes materiais para o design básico do UPS online:

• Um módulo SMPS de CA para CC de 14 V 5 Amp já pronto.
• Um sistema de corte de sobrecarga de bateria com Corrente constante circuito do carregador.
• Um estágio do circuito de corte de descarga da bateria.
• Uma bateria 12 V / 7Ah
• Nenhum circuito inversor simples deste site.

Diagramas e etapas do circuito

Os vários estágios do circuito para o circuito UPS online proposto podem ser aprendidos a partir dos seguintes detalhes:

1) Circuitos de corte de bateria : O circuito abaixo mostra o circuito de corte de sobrecarga de bateria muito importante, construído em torno de alguns fases op amp .

O estágio do amplificador operacional do lado esquerdo é configurado para controlar o carregamento excessivo da bateria. O pino nº 3 do amplificador operacional é conectado com o positivo da bateria para detectar seu nível de tensão. Quando a tensão da bateria no pino nº 3 excede o valor zener do pino nº 2 correspondente, a saída do amplificador operacional pino nº 6 fica alta.

Isso ativa o relé por meio do Transistor driver BC547 fazendo com que os contatos do relé mudem de N / C para N / O, o que corta o fornecimento de carga para a bateria, evitando o carregamento excessivo da bateria.

O retorno resistor de histerese através do pino # 6 e pino # 3 do amplificador operacional esquerdo faz com que o relé trave por certo período de tempo, até que a tensão da bateria caia para um nível abaixo do limite de retenção da histerese, o que faz com que o pino # 3 fique baixo, e, correspondentemente, o pino # 6 também fica baixo, desligando o relé. Os contatos do relé agora mudam de volta para o N / C, restaurando o fornecimento de carga para a bateria.

Circuito de corte de descarga excessiva

O amplificador operacional do lado direito controla o limite de descarga excessiva da bateria ou o Bateria Fraca situação. Enquanto a tensão do pino 3 deste amplificador operacional permanecer acima do nível de referência do pino 2 (conforme definido pela predefinição do pino 3), a saída do amplificador operacional continuará alta.

Esta saída alta no pino # 6 permite que o MOSFET conectado permaneça no modo de condução, o que permite que o inversor seja ligado através da linha negativa.

Em uma situação em que a bateria esteja sobrecarregada pela carga do inversor, o nível do pino 3 do amplificador operacional cai abaixo da tensão de referência do pino 2, fazendo com que o pino 6 do IC fique baixo, o que corta o MOSFET e o inversor .

Estágio de controle atual

O BJT associado ao MOSFET forma um circuito de controle de corrente para o UPS online, que permite que a bateria seja carregada através de um nível de corrente constante.

R2 deve ser calculado para definir o nível máximo de controle de corrente para a bateria e o inversor. Pode ser implementado usando a seguinte fórmula:

R2 = 0,7 / Corrente máxima

dois) Circuito Inversor : O circuito inversor para o sistema UPS online, que precisa ser conectado com o acima circuito controlador de bateria é mostrado abaixo.

Nós selecionamos um Circuito baseado em IC 555 para simplificar e também para garantir uma faixa de saída de potência adequada.

Este inversor permanecerá online enquanto o circuito do carregador e a bateria permanecerem funcionais, e o rede AC principal é alimentado de forma adequada ao sistema por meio de um Circuito CA para CC SMPS classificado em 14 V, 5 amperes , ou de acordo com a classificação de potência específica do sistema, que é totalmente personalizável.

O feedback BJT através das portas dos MOSFETs do inversor garante que a tensão de saída do inversor nunca ultrapasse o nível de segurança e seja alimentada de maneira controlada.

Isso conclui nosso design de circuito UPS on-line simples, que garante uma alimentação on-line ininterrupta contínua para qualquer carga CA, que precisa estar funcional sem qualquer interrupção, independentemente da disponibilidade de CA de entrada.