12V, 2A nepārtrauktās barošanas avots: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

IESNIEGŠANA SPĒKAS PIEGĀDES KONKURSĀ

Lūdzu, balsojiet par mani, ja jums šī instrukcija šķiet noderīga

Kas ir nepārtrauktās barošanas avots?

Izraksts no Wikipedia

"Nepārtrauktās barošanas avots, arī nepārtrauktās barošanas avots, UPS vai akumulatora rezerves kopija, ir elektrisks aparāts, kas nodrošina avārijas barošanu slodzei, kad ieejas barošanas avots vai strāvas padeve pārtrūkst. UPS atšķiras no papildu vai avārijas barošanas sistēmas vai gaidstāves ģeneratora jo tas nodrošinās gandrīz tūlītēju aizsardzību pret ieejas strāvas padeves pārtraukumiem, piegādājot baterijās uzkrāto enerģiju."

Ņemiet vērā, ka UPS ir tikai īstermiņa risinājums, un enerģijas pieejamība būs atkarīga no UPS pievienotās slodzes.

Kāpēc 12V UPS?

Lielākā daļa mūsdienu elektronisko iekārtu mūsu mājās un ap tām ir atkarīgas tikai no elektroenerģijas padeves. Kad pārtrūkst strāvas padeve, izslēdzas arī visas mūsu modernās elektroniskās iekārtas. Ir daži gadījumi, kad tas nav vēlams, nosaucot tikai pāris:

• Signalizācijas sistēmas
• Piekļuves kontroles sistēmas
• Tīkla savienojamība
• Telefona sistēmas
• Drošības / avārijas gaismas

Visas šīs sistēmas parasti darbojas ar 12 V spriegumu, un tās var viegli savienot ar 12 V UPS.

UPS sastāvdaļas

UPS sastāv no 3 daļām:

1. Transformators
2. Regulēts barošanas avots
3. Lādētājs
4. Rezerves akumulators

Es izskatīšu katru soli, paskaidrojot, kā izveidot uzticamu 12 V UPS, neizmantojot īpašus komponentus.

1. solis: transformators

12 V UPS izmanto standarta transformatoru, kas ir pieejams, un tas ir pieejams visos vadošajos drošības aprīkojuma piegādātājos. Transformatora izejai jābūt no 16 līdz 17 V maiņstrāvai un ar nominālo jaudu līdz 3 ampēriem. Es vienmēr dodu priekšroku pār dizainu, tāpēc es projektēšu šo 2A UPS tā, lai tas būtu paredzēts maksimāli 3A.

Dažiem piegādātājiem korpusā jau ir uzstādīti transformatori, kuriem ir pievienota pārslodzes un pārsprieguma aizsardzība.

2. darbība. Regulētais barošanas avots

UPS jāspēj nepārtraukti piegādāt nominālo strāvu ar nominālo izejas spriegumu, nepaļaujoties uz rezerves akumulatoru. Tātad pirmais solis būs 12 V barošanas avota projektēšana.

Labs sākums būs izmantot sprieguma regulatoru LM317. Pirms mēs aplūkojam ierīces pašreizējo nominālu, ļaujiet sākt ar regulēto izejas spriegumu. Lai gan mēs visi esam pieraduši atsaukties uz 12 V sistēmu, patiesībā tā parasti ir 13,8 V sistēma. Šis spriegums ir standarta SLA akumulatora pilnībā uzlādēts spriegums. Tāpēc visiem aprēķiniem es izmantošu 13.8V.

Lai aprēķinātu komponentu vērtības, skatiet LM317 datu lapu. Tajā teikts, ka:

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

un ka Iadj parasti ir ierobežots līdz 50uA.

Lai sāktu, es izvēlējos R1 vērtību 1Kohm

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

Bet vērtība 9,653Kohm nav standarta rezistora vērtība, tāpēc mums būs jāizmanto vairāki rezistori, lai tuvotos šai vērtībai. Labākais risinājums būs paralēli novietot divus rezistorus. Jebkuriem diviem rezistoriem paralēli vienmēr būs kombinētā pretestība ZEMĀKA par zemākās vērtības rezistoru. Tāpēc izveidojiet rezistoru R2a 10Kohm.

1/R2 = 1/R2a + 1/R2b

1/9.653K = 1/10K + 1/R2b

1/9,653K - 1/10 K = 1/R2b

R2b = 278Kohm

R2b kā 270K

R2 = 9.643Kohm, pietiekami tuvu tam, kas mums nepieciešams.

1000uf kondensators nav kritisks, taču tā ir laba vērtība. 0.1uf kondensators samazina izejas sprieguma svārstības

Tagad mums ir 13,8 V barošanas avots, kas saskaņā ar datu lapu ir novērtēts ar 1,5 ampēriem.

3. darbība: akumulatora lādētājs

Lai izmantotu mūsu barošanas avotu kā akumulatora lādētāju, mums jāierobežo uzlādes strāva līdz akumulatoram. Strāvas padeve var nodrošināt tikai 1,5 ampērus, tāpēc nākamais solis būs aplūkot ķēdi ar akumulatoru, kas pievienots izejai. Pieaugot akumulatora spriegumam (uzlādējot), uzlādes strāva samazināsies. Ar pilnībā uzlādētu 13,8 V akumulatoru uzlādes strāva samazināsies līdz nullei.

Izejas rezistors tiks izmantots, lai ierobežotu strāvu līdz LM317 vērtējumam. Mēs zinām, ka LM317 izejas spriegums ir fiksēts 13,8 V. Tukšs SLA akumulatora spriegums ir aptuveni 12,0 V. R aprēķināšana tagad ir vienkārša.

R = V / I

R = (13.8V - 12V) / 1.5A

R = 1,2 omi

Tagad rezistorā izkliedētā jauda ir

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

4. solis: dubultojiet strāvu līdz maksimālajam 3A

Tā vietā, lai izmantotu dārgākus regulatorus, kuru nominālā vērtība ir 3A, es izvēlējos joprojām izmantot standarta LM317. Lai palielinātu UPS pašreizējo reitingu, es vienkārši pievienoju divas shēmas kopā, tādējādi dubultojot pašreizējo vērtējumu.

Bet, savienojot divus barošanas avotus, rodas problēma. Lai gan tika aprēķināts, ka to izejas spriegums ir tieši tāds pats, komponentu variācijas, kā arī PC Board izkārtojums novedīs pie tā, ka viens barošanas avots vienmēr aizņem lielāko daļu strāvas. Lai to novērstu, kombinētās izejas tika ņemtas pēc strāvas ierobežošanas rezistoriem, nevis paša regulatora izejā. Tas nodrošina, ka sprieguma starpību starp abiem regulatoriem absorbē izejas rezistori.

5. solis: beigu ķēde

Es nevarēju iegūt 1R2, 3W rezistorus, tāpēc es nolēmu izmantot vairākus rezistorus, lai izveidotu 1R2 rezistoru. Es aprēķināju dažādas sērijas/paralēlas rezistoru vērtības un atklāju, ka, izmantojot sešus 1R8 rezistorus, iegūst 1R2. Tieši tas, kas man bija vajadzīgs. 1R2 3W rezistors tagad ir aizstāts ar sešiem 1R8 0,5W rezistoriem.

Vēl viens ķēdes papildinājums ir strāvas padeves pārtraukums. Šī izeja būs 5V, ja ir strāvas padeve, un 0V tīkla atteices laikā. Šis papildinājums atvieglo UPS pievienošanu sistēmām, kurām nepieciešams arī tīkla statusa signāls. Shēmā ir arī iebūvēta statusa gaismas diode.

Visbeidzot, UPS 12 V izejai tika pievienots aizsardzības drošinātājs.

6. darbība: datora plate

Šeit nav daudz ko teikt.

Es izveidoju vienkāršu datora plati, izmantojot Eagle bezmaksas versiju. PC plate tika izstrādāta tā, lai neizolētas ātras atvienošanas uzgaļus varētu pielodēt pie PC Board. Tas ļauj visu UPS plāksni uzstādīt akumulatora augšpusē.

Pārliecinieties, ka abiem LM317 regulatoriem pievienojat pienācīga izmēra siltuma izlietnes.