Nepřerušitelný napájecí zdroj 12V, 2A: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

NAPÁJENÍ SOUTĚŽNÍ VSTUP

Prosím, hlasujte pro mě, pokud shledáte tento Instructable užitečným

Co je nepřerušitelný zdroj napájení?

Výňatek z Wikipedie

Zdroj nepřerušitelného napájení, také zdroj nepřerušitelného napájení, záložní zdroj UPS nebo baterie, je elektrické zařízení, které poskytuje nouzové napájení zátěže, když dojde k výpadku vstupního zdroje nebo síťového napájení. UPS se liší od pomocného nebo nouzového napájecího systému nebo záložního generátoru v tom, že poskytne téměř okamžitou ochranu před přerušením vstupního napájení dodáním energie uložené v bateriích. “

Uvědomte si, že UPS je pouze krátkodobé řešení a dostupnost napájení bude záviset na zátěži připojené k UPS.

Proč 12V UPS?

Většina moderních elektronických zařízení v našich domácnostech a v jejich okolí se spoléhá výhradně na síťové napájení. Když se vypne napájení, tak i naše moderní elektronická zařízení. Existují případy, kdy je to nežádoucí, abychom jmenovali pouze pár:

• Poplašné systémy
• Systémy řízení přístupu
• Síťové připojení
• Telefonní systémy
• Bezpečnostní / nouzová světla

Všechny tyto systémy obvykle fungují na 12V a lze je snadno připojit k 12V UPS.

Součásti UPS

UPS se skládá ze 3 částí:

1. Transformátor
2. Regulované napájení
3. Nabíječka baterií
4. Záložní baterie

Projdu každý krok a vysvětlím, jak vybudovat spolehlivý zdroj 12V bez použití speciálních komponent.

Krok 1: Transformátor

Napájecí zdroj 12V používá standardní standardní transformátor, který je k dispozici u všech předních dodavatelů zabezpečovacího zařízení. Výstup transformátoru by měl být mezi 16 až 17 V AC a jmenovitým výkonem do 3 ampérů. Vždy dávám přednost před designem, takže navrhnu tento 2A UPS tak, aby byl dimenzován na maximálně 3A.

Někteří dodavatelé mají transformátory již zabudované do skříně s přidanou nadproudovou a přepěťovou ochranou.

Krok 2: Regulovaný napájecí zdroj

UPS musí být schopen nepřetržitě dodávat jmenovitý proud při jmenovitém výstupním napětí, aniž by se musel spoléhat na pomoc záložní baterie. Prvním krokem tedy bude navrhnout napájecí zdroj 12V.

Dobrým začátkem bude použití regulátoru napětí LM317. Než se podíváme na aktuální hodnocení zařízení, začněme s regulovaným výstupním napětím. Ačkoli jsme všichni zvyklí odkazovat na systém 12 V, ve skutečnosti je to normálně systém 13,8 V. Toto napětí je plně nabité napětí standardní baterie SLA. Takže pro všechny výpočty budu používat 13,8V.

Chcete -li vypočítat hodnoty součástí, podívejte se na datový list LM317. Uvádí, že:

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

a že Iadj je typicky omezen na 50uA.

Pro začátek jsem vybral hodnotu R1 na 1Kohm, takže

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 = 9,653 Kohm

Ale hodnota 9,653Kohm není standardní hodnota odporu, takže budeme muset použít více rezistorů, abychom se dostali k této hodnotě. Nejlepším řešením bude umístit dva odpory paralelně. Jakékoli dva paralelně odpory budou mít vždy kombinovaný odpor NIŽŠÍ než odpor nejnižší hodnoty. Vytvořte tedy odpor 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 jako 270 tis

R2 = 9,643Kohm, dostatečně blízko na to, co potřebujeme.

Kondenzátor 1000uf není kritický, ale je to dobrá hodnota. 0,1uf kondenzátor snižující oscilace výstupního napětí

Nyní máme napájecí zdroj 13,8 V, dimenzovaný na 1,5 A podle datového listu.

Krok 3: Nabíječka baterií

Abychom mohli použít náš napájecí zdroj jako nabíječku baterií, musíme omezit nabíjecí proud na baterii. Napájecí zdroj může poskytovat pouze 1,5 ampéru, takže dalším krokem bude podívat se na obvod s baterií připojenou k výstupu. Jak napětí baterie stoupá (nabíjení), nabíjecí proud se snižuje. S plně nabitou baterií 13,8 V klesne nabíjecí proud na nulu.

Rezistor na výstupu bude použit k omezení proudu na hodnocení LM317. Víme, že výstupní napětí LM317 je pevně nastaveno na 13,8V. Napětí prázdné baterie SLA je kolem 12,0 V. Výpočet R je nyní jednoduchý.

R = V / I

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

R = 1,2 ohmů

Nyní je síla rozptýlená v rezistoru

P = I^2 R.

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

Krok 4: Zdvojnásobení proudu na maximum 3A

Místo používání dražších regulátorů, které jsou dimenzovány na 3A, jsem se rozhodl stále používat standardní LM317. Abych zvýšil aktuální hodnocení UPS, jednoduše jsem přidal dva obvody dohromady, čímž jsem zdvojnásobil aktuální hodnocení.

Při spojování dvou napájecích zdrojů dohromady je však problém. Přestože jejich výstupní napětí bylo vypočítáno jako úplně stejné, rozdíly v součástech a rozložení desky PC budou mít za následek, že jeden napájecí zdroj vždy odebírá většinu proudu. Aby se to odstranilo, byly kombinované výstupy odebrány za odpory omezující proud, a ne na výstup samotného regulátoru. Tím je zajištěno, že rozdíl napětí mezi dvěma regulátory bude absorbován výstupními odpory.

Krok 5: Poslední okruh

Nepodařilo se mi získat rezistory 1R2, 3W, a proto jsem se rozhodl použít několik odporů k vytvoření rezistoru 1R2. Vypočítal jsem různé hodnoty sériových/paralelních odporů a zjistil jsem, že pomocí šesti rezistorů 1R8 získá 1R2. Přesně to, co jsem potřeboval. Rezistor 1R2 3W byl nyní nahrazen šesti odpory 1R8 0,5W.

Dalším doplňkem obvodu je výstup při výpadku napájení. Tento výstup bude 5 V, když je k dispozici napájení ze sítě, a 0 V při výpadku sítě. Toto doplnění usnadňuje připojení UPS k systémům, které také vyžadují signál o stavu sítě. Obvod také obsahuje stavovou LED diodu.

Nakonec byla na výstup 12 V UPS přidána ochranná pojistka.

Krok 6: Deska PC

Tady není moc co říct.

Navrhl jsem jednoduchý PC Board pomocí freeware verze Eagle. Deska PC byla navržena tak, aby bylo možné na desku PC pájet neizolované rychloupínací výstupky. To umožňuje, aby byla na desku baterie namontována kompletní deska UPS.

K dvěma regulátorům LM317 nezapomeňte přidat chladiče slušné velikosti.