Ибп своими руками схема: Простой онлайн источник бесперебойного питания (ИБП) (схема)

Содержание

СХЕМА И ОПИСАНИЕ РЕМОНТА ИБП


СХЕМА ОПИСАНИЕ РЕМОНТА ИБП

   ИБП - очень сложное устройство, которое условно можно разделить на два блока - это преобразователь и зарядное устройство выполняющее обратную функцию. В большинстве случаев ремонт ИБП очень проблемный и дорогостоящий. Но пробовать всё-же стоит - иногда неполадка простая и лежит буквально на поверхности.

   На фирме выкинули нерабочий бесперебойник модели APC500. Но прежде чем пустить его на запчасти, решил попробовать его оживить. И как оказалось не зря. Прежде всего меряем напряжение на аккумуляторной гелевой батарее. Для функционирования бесперебойника но должно быть в пределах 10-14 В. Вольтаж в норме, так что проблема с аккумулятором отпадает.

   Теперь осмотрим саму плату и померяем питание в ключевых точках схемы. Родной принципиальной схемы бесперебойника APC500 не нашёл, но вот кое что похожее. Для лучшей чёткости скачайте полноценную схему здесь. Проверяем мощные полевые транзисторы - норма. Питание на электронную управляющую часть источника бесперебойного питания поступает с небольшого сетевого трансформатора на 15 В. Меряем это напряжение до диодного моста, после, и после стабилизатора 9 В. 

   А вот и отклонение. Напряжение 16 В после фильтра входит в микросхему - стабилизатор, а на выходе всего пару вольт. Заменяем её на аналогичную по вольтажу модель и воссстанавливаем питание схемы блока управления. 

   Ещё одна проблема - одна из тонких дорожек перегорела и пришлось заменить её тонкой проволочкой. Вот теперь устройство бесперебойного питания APC500 заработало без проблем.

   Испытывая в реальных условиях, пришёл к выводу, что встроенная пищалка сигнализатор отсутствия сети орёт как дурная, и не мешало бы её немного утихомирить. Полностью выключать нельзя - так как будет не слышно состояния аккумулятора в аварийном режиме (определяется по частоте сигналов), а вот сделать тише можно и нужно.

  Это достигается включением резистора на 500-800 Ом последовательно со звукоизлучателем. И напоследок несколько советов владельцам бесперебойных источников питания. Если он иногда отключает нагрузку, возможно проблема в блоке питания компьютера с "подсохшими" конденсаторами. Подключите UPS ко входу заведомо исправного компьютера и посмотрите - прекратятся ли срабатывания.

  ИБП иногда неверно определяет ёмкость свинцовых батарей показывая статус ОК, но стоит только ему переключится на них, как они внезапно садятся и нагрузка "выбивается". Убедитесь, что клеммы заходят плотно, а не болтаются. Не отключайте его надолго от сети, лишая возможности держать аккумуляторы на постоянной подзарядке. Не допускайте глубоких разрядов батарей, оставляя по меньшей мере 10% емкости, после чего следует отключать ИБП до восстановления питающего напряжения.


Поделитесь полезными схемами

ПРОСТОЕ САМОДЕЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АВТО

   Качественное зарядное устройство для авто аккумулятора, на рынке можно приобрести за 50$, а сегодня расскажу самый простой способ изготовления такого зарядного устройства с минимальными расходами денежных средств, оно простое и изготовить сможет даже начинающий радиолюбитель.


МОЩНЫЙ РАДИОПЕРЕДАТЧИК FM

   Приводится схема очень качественного вещательного радиопередатчика на дальность до 5 километров.


МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ДЛЯ УМЗЧ

   Для питания усилителей звука большой мощности - от 0,5кВт и выше, с целью снижения габаритов БП необходимы специальные импульсные блоки питания. Взглянем на условную схему такого устройства. 


ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО НА ОДНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

   Мобильное зарядное устройство для мобильного телефона на одном транзисторе - метод повышения надежности. Существует множество конструкций и схем зарядных устройств для мобильных телефонов. Сегодня мы поговорим о характеристиках и схемах зарядных устройств выполненных на двух транзисторах.

Чаще всего выходное напряжение у зарядных устройств ограничено 7.8 вольтами.


САМОДЕЛЬНАЯ СУШИЛКА

   Сушилка для полотенца своими руками. Многим из нас знакома ситуация, когда идем в туалет или в ванную комнату чтобы помыть руки, а там видим, что из полотенца вода капает и еще не очень то приятно оно паxнет. Влажное полотенце плюс ко всему удобная среда для размножения микробов.


Собираем источник бесперебойного питания 12 вольт

Нас спрашивают: "Как сделать бесперебойник из контроллеров заряда и разряда аккумулятора?". Схема ИБП на 12 вольт в этой статье.

Примечание от 07.09.2020. Данная статья была написана до появления контроллеров источника бесперебойного питания SUPSC0055. Теперь собрать ИБП своими руками стало еще проще, мы рекомендуем использовать контроллеры SUPSC0055. Ознакомиться подробнее с контроллерами ИБП можно на нашем сайте по этой ссылке.

 

Нам часто задают вопрос: "Как собрать источник бесперебойного питания, используя 'SDC0009 - Программируемый контроллер разряда аккумулятора' и 'SCD0011 - Программируемый контроллер заряда аккумулятора'?" 

Предлагаем для сборки бесперебойника на 12 вольт нижеприведенную схему.

Схема имеет следующие характеристики:

  • Максимальный ток нагрузки: 3 А.
  • Максимальный ток заряда АКБ: 0,35 А
  • Диапазон рабочих напряжений нагрузки: до 14 В

Для сборки схемы потребуются:
  1. Стабилизатор напряжения SCV0023-ADJ-3A
  2. SDC0009 - Программируемый контроллер разряда аккумулятора
  3. SCD0011 - Программируемый контроллер заряда аккумулятора
  4. Резистор 12 КОм
  5. Диод Шоттки 1N5822 (3A, 40V, DO-27) -2 шт (или другой на номинальный рабочий ток не менее максимального тока, потребляемого нагрузкой).

В режиме работы от сети, нагрузка питается от источника питания через понижающий импульсный стабилизатор напряжения SCV0023-ADJ-3A.

Номинал резистора R1 в SCV0023-ADJ-3A нужно установить равным 12 КОм, для выходного напряжения 13..14 В. (SCV0023-12V-3A использовать не желательно, т.к. в этом случае АКБ всегда будет находится в недозаряженном состоянии)

Если максимальное рабочее напряжение нагрузки не ниже питающего напряжения схемы (20..30 В), понижающий стабилизатор напряжения SCV0023-ADJ-3A не требуется, вместо SCV0023-ADJ-3A нужно установить перемычку.

Схема бесперебойника (ИБП) на 12 вольт из контроллера заряда SCD0011 и контроллера разряда SDC0009


Кликните по рисунку чтобы открыть схему в полном размере или по этой ссылке.

Надо учитывать, что в этой схеме  SDC0009 всегда питается от аккумулятора и потребляет ток 8 мА, соответственно, медленно разряжает аккумулятор. Об этом надо помнить, если возможно отсутствие питающей сети на длительное время. 

Источник бесперебойного питания / Силовая электроника / Сообщество EasyElectronics.ru

Осенью установил я на даче новый газовый котел фирмы «Baxi».
Всем хорош — мощный, надежный, совершенно беспроблемный. Один недостаток — нужно ему для работы электричество — и для автоматики и для циркуляционных насосов — а их у меня аж 5 штук. А, как на зло, у нас электричество выключается не реже раза в неделю — иногда на 10 минут, чаще на 2-3 часа, а бывает, что и целый день (я не говорю уже о новогодней аварии — света не было больше недели). И это в 20 километрах от Москвы. Бесперебойник поддерживает нормальную работу системы только в течение 40 минут, а дальше холод и тоска. Чтобы нормально жить приходится запускать бензогенератор. Но это когда я на даче. А если на работе? Или в Москве…
Чтобы быть в курсе протекающих процессов установил я Мастер-Китовскую сигнализацию ВМ8039. Чтобы если что случится, слала мне на мобильный телефон SMSки. В первую очередь подключил датчик наличия сетевого напряжения (на герконовом реле — есть сеть — контакты замкнуты, нет сети — разомкнуты). Всем хороша сигнализация — простая, надежная, исправно SMSки шлет, то есть зовет, чтобы приехал и запустил генератор — а то дача замерзнет.
Один недостаток — нужно ей для работы электричество. Подключить к уже имеющемуся бесперебойнику — так через 40 минут все выключится. Поставить еще один – некошерно, тем более, что потребление 50 ма при напряжении 12 вольт, и только при передаче SMSки повышается до 500 ма. Поэтому решил я питать сигнализацию от аккумулятора ЕР-7,2-12, что на 12 вольт, 7 ампер-часов. А для его подзарядки собрал схему управления, которая и превратила его в ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ.

Принцип работы схемы простой:- при заряженном аккумуляторе (когда напряжение на нем составляет примерно 14,5 вольт или больше) схема находится в режиме поддержания заряда аккумулятора. Его подзарядка ведется импульсами 400 ма со скважностью 64, при этом средний ток составляет примерно 6,5 ма и он, в основном, обеспечивает питание схемы управления. При напряжении на аккумуляторе меньше 14,5 вольт зарядка током 400 ма ведется постоянно. при превышении напряжения 14,5 вольт схема опять переходит в режим поддержания заряда.
Измерение напряжения производит АЦП микроконтроллера в конце импулься заряда.

Принципиальная схема устройства:

Микроконтроллер измеряет напряжение на аккумуляторе и формирует все временные соотношения.
Ток заряда аккумулятора стабилизируется генератором тока на транзисторе VT2.
При работе на нем рассеивается мощность примерно 2 вт, поэтому к нему должен быть привинчен небольшой радиатор.
Схема питается от блока питания какого-то ноутбука с выходным напряжением 19 вольт (по-моему, они все выдают такое напряжение). На выходе ИБП напряжение от 14 вольт и меньше, в зависимости от степени заряда акумулятора. Так как на входе ВМ8039 стоит стабилизатор на LM2576, то точное поддержание выходного напряжения не нужно.

Печатная плата:

При повторении схемы трудность может представлять точная установка напряжения перехода зарядного устройства в режим поддержания заряда. Я это делал подбором значения константы POROG в программе. Для упрощения настройки можно в качестве резистора R4 поставить переменный резистор сопротивлением 10 кОм с параллельно присоединенным стабилитроном на напряжение 4,7…5,1 вольт.

Программа для AVR-Studio:
Zarjadka.rar
Печатная плата:
Зарядка1.rar

P.S.
Тем, кто не любит микроконтроллеров предлагаю попробовать аналогичное устройство со схемой управления на компараторе и логических схемах. Я ее не проверял, но, думаю, она должна работать. Единственное — может потребоваться подбор резисторов R7 и R8 для получения периода импульсов 4 секунды со скважностью 64.

Импульсный блок питания 1000 Ватт на IR2153 | Микросхема

Всем здравствуйте!

Здесь представлена схема ИБП 1000 Ватт. Хотя эта схема уже повторялась радиолюбителями не однократно, в интернете много видео и форумов по этой схеме. Но мне захотелось с вами поделиться как я сделал этот ИБП. Кстати скачивал эту схему и печатную плату с других ресурсов, в них были ошибки, на печатке перепутаны полярность некоторых электролитов , а на схема была не правильно указана проводимость одного транзистора. Может мне такие ресурсы попались, но тем не менее это был факт.

Здесь выкладываю схему и печатку без ошибок. В конце статьи ссылка на источник автора схемы.

Предыстория:

На сайте есть схема усилителей мощности звуковой частоты (УНЧ) 125, 250, 500, 1000 Ватт, я выбрал 500 Ватт вариант, так как кроме радиоэлектроники, немного увлекаюсь еще музыкой и поэтому хотелось что то по качественнее из УНЧ. Схема на TDA 7293 меня не как не устраивала, поэтому решил вариант на полевых транзисторах 500 ватт. С начала почти собрал один канал УНЧ, но работа остановилась по разным причинам (время, деньги и недоступность некоторых компонентов). В итоге докупил не достающие компоненты и закончил один канал. Также через определенное время и второй канал собрал, все это настроил и протестировал на блоке питания от другого усилителя, все работало на высшем уровне и качество очень понравилось, даже не ожидал что так будет. Отдельное, огромное спасибо радиолюбителям Boris, AndReas, nissan которые на протяжении всего времени пока собрал, помогли в его настройке и в других нюансах. Далее дело стало за блоком питания. Конечно хотелось бы сделать на обычном трансформаторе блок питания, но опять же все останавливается на доступности материалов для трансформатора и их стоимости. Поэтому решил все-таки остановиться на ИБП.

Ну а теперь о самом ИБП:

Схема построена на микросхеме IR2153/

Микросхема IR2153 является драйвером управления полевыми и IGBT транзисторами полумоста. Разрабатывалась она для применения в схемах электронного балласта газоразрядных ламп, поэтому её функциональные возможности довольно ограничены. Об этих ограниченных возможностях следует помнить при создании на её основе ИИП. Микросхема позволяет создать простой блок питания, по своей сути это электронный трансформатор с выпрямителем. Если хотите построить более высшего класса ИБП, то смотрите в сторону ШИМ TL494, на этой микросхеме будет поинтереснее, так как можно сделать стабилизированный ИБП.

В этой схеме предусмотрен плавный пуск как по входу, так и по выходу при зарядке емкостей, а также защита от короткого замыкания и перенапряжения. По входу стоит варистор на 275 Вольт, при превышении питающего напряжении по входу, варистор закоротит вход и сгорит предохранитель.

Защита от КЗ, принцип работы: резисторы R11 и R12 служат в качестве датчика тока, при коротком замыкании или перегрузке на резисторах R11 и R12 образуется падение напряжения достаточной величины для открывания маломощного тиристора Т1, открываясь тиристор коротит плюс питания для микросхемы генератора на основную массу, таким образом на микросхему не поступает питающее напряжение и она прекращает работу. Питание поступает на теристор не напрямую а через светодиод HL1, светодиод будет гореть и свидетельствовать о наличии перегрузки или короткого замыкания (КЗ). Что бы вывести ИБП из защиты, нужно выключить его, устранить причину КЗ, дождаться пока погаснет светодиод HL1, только после включить блок питания. Есть схемы ИБП на IR2153 где реализована защита немного по другому, там можно не отключать блок питания для вывода из защиты, как только будет устранен перегруз или КЗ, ИБП выходит из защиты автоматически не отключая его. В этих моментах есть как свои плюсы, так и минусы.

В этой разводке печатной платы предусмотрены еще выходы кроме основного двуполярного силового, маломощные двуполярное питание -+12 Вольт и 12 Вольт. Эти дополнительные выходы питание могут пригодится для питание предварительных схем, а также запитки вентиляторов охлаждения. Схема очень проста в повторении и если правильно сделана печатная плата (по схеме), правильно подобраны детали, а так же правильно намотан и рассчитан трансформатор, тогда все работает сразу. Только нужно настроить защиту регулируя переменный многооборотный резистор R9. Как по входу, так и по выходу в схеме предусмотрена фильтрация, стоят дросселя. Электролиты С4, С5 которые стоят по сетевому выпрямленному напряжению рассчитываются грубо говоря 1 ватт на 1 Мкф. Я поставил в параллель 2*470 Мкф, что примерно выходит 960 Ватт. Для надежности получается можно снять 850-900 Ватт, что при использовании УНЧ 2*500 Ватт вполне достаточно, так как УНЧ (нагрузка) имеет импульсный характер, а не активный типо утюга.

Печатная платы в LAY

Транзисторы я использовал IRFP 460, так как не нашел указанных на схеме. Пришлось транзисторы ставить наоборот развернув на 180 градусов, просверлить дырки под ножки больше и проводками спаять (на фото видно). Когда сделал печатную плату, то позже только понял что нужных как на схеме транзисторов мне не найти, поставил те что были (IRFP 460). Транзисторы и выходные выпрямительные диоды обязательно установить на теплоотвод через изолирующие тепло проводящие прокладки, а так же нужно охлаждать кулером радиаторы, иначе могут перегреться транзисторы и выпрямительные диоды, но нагрев транзисторов конечно зависит и от типа примененных транзисторов. Чем ниже внутреннее сопротивление полевика, тем меньше будут греться.

Также пока не установил Варистор 275 Вольт по входу, так как нет не в городе и у меня тоже, а через интернет дорого заказывать одну деталь. У меня будут стоять отдельно вынесенные электролиты по выходу, потому что нет в наличии на нужное напряжение и типоразмер не подходит. Решил поставить 4 электролита по 10000 Мкф * 50 Вольт по 2 последовательно в плечо, в сумме в каждом плече получится по 5000 Мкф *100 вольт, что будет в полне достаточно для блока питания, но лучше поставить по 10000 мкф * 100 вольт в плечо.

На схеме указан резистор R5 47 кОм 2 W по питанию микросхемы, его следует заменить  на 30 кОм 5 W  ( лучше 10 W ) для того что бы при большой нагрузке, хватило тока  микросхеме IR2153, иначе может уйти в защиту от недостатка тока или будет пульсировать напряжение что отразится на качестве. В схеме автора стоит 47 кОм, это много для такой мощности блока питания. Кстати, резистор R5 будет греться очень сильно, не переживайте, тип этих схем на IR2151, IR2153, IR2155 по питанию сопровождается сильным нагревом R5.

В моем случае я использовал ферритовый сердечник ETD 49 и он у меня очень тяжело влез на плату. При частоте 56 КГц, он по расчетам может отдать на этой частоте до 1400 ватт, что в моем случае имеет запас. Можно использовать и тороидальный или другой формы сердечник, главное что бы подходил по габаритной мощности, проницаемости и естественно что бы хватило место его расположить на плате.

Намоточные данные для ETD 49: 1-ка=20 витков проводом 0.63 в 5 проводов (обмотка 220 вольт). 2-ка= основная силовая двуполярная 2*11 витков проводом 0.63 в 4 провода (обмотка 2*75-80) вольт. 3-ка= 2.5 витка проводом 0.63 в 1 провод (обмотка 12 вольт, для софт старт). 4-ка= 2 витка проводом 0.63 в 1 провод (обмотка дополнительная для питания предварительных схем (темброблок и т.п.). Каркас трансформатора нужно вертикального исполнения, у меня горизонтального, поэтому пришлось городить. Можно намотать в бескаркасном исполнении. На остальных типах сердечником вам придется рассчитывать самому, можно с помощью программы которую я оставлю в конце статьи. В моем случае я использовал двуполярное напряжение 2*75-80 вольт для усилителя 500 ватт, почему меньше, потому что нагрузка усилителя будет не 8 Ом а 4 Ом.

Настройка и первый запуск:

При первом запуске ИБП обязательно установите в разрыв сетевого кабеля и ИБП лампочку 60-100 ватт. При включении если лампочка не горит, значит уже хорошо. При первом пуске может включиться защита от КЗ и загорится светодиод HL1, так как электролиты большой емкости и в момент включения берут огромный ток, в случае если это произошло, то надо многооборотный резистор перекрутить по часовой стрелке до упора, а потом ждать пока погаснет светодиод  в выключенном состоянии и пробовать включать заново что бы удостовериться в работоспособности ИБП, а потом регулировать защиту. Если все правильно спаяли и использовали правильные номиналы деталей, ИБП запустится. Далее когда удостоверились что ИБП включается и есть все напряжения на выходе, нужно установить порог срабатывания защиты. При настройке защиты обязательно нагрузите ИБП между двумя плечами основной выходной обмотки (которая для питания УНЧ) лампочкой 100 ватт. Когда при включении ИБП под нагрузкой (лампочка 100 ватт) загорается светодиод HL1, нужно по не многу крутить переменный многооборотный резистор R9 2.2 кОм против часовой стрелки пока не будет срабатывать защита при включении. Когда при включении будет загораться светодиод, нужно выключить и дождаться пока он погаснет и по понемногу подкручивая по часовой стрелке в выключенном состоянии и включая опять его пока не перестанет срабатывать защита,
только нужно крутить понемногу например 1 оборот и не сразу на 5-10 оборотов, т. е. выключил подкрутил и включил, сработала защита - опять такая же процедура в несколько раз пока не достигнете нужного результата. Когда вы установите нужный порог, то в принципе блок питания готов к использованию и можно убрать лампочку по сетевому напряжению и пробовать нагрузить блок питания активной нагрузкой ну например ватт 500. Там конечно можно поиграться с защитой уже кому как нравится, но не рекомендую устраивать тесты с КЗ, так как это может привести к неисправности хоть есть и защита, емкость некая не успеет разрядится, реле не отреагирует мгновенно или залипнет и может быть неприятность. Хотя я делал случайно и не случайно некоторое количество замыканий, защита работает. Но ничего вечного нет.

Измерения после сборки ИБП:

Измерения между плечами:
U вх - 225 вольт, нагрузка - 100 ватт, U вых +- = 164 вольта
U вх - 225 вольт, нагрузка - 500 ватт, U вых +- = 149 вольта
U вх - 225 вольт, нагрузка - 834 ватт, U вых +- = 146 вольта

Проседание есть конечно. При нагрузке 834 ватт перед входным выпрямителем напряжение проседает с 225 вольт до 220 вольт, после выпрямителя проседает аж на 20 вольт с 304 вольт на 284 вольт при нагрузке 834 ватт. Но в принципе проседание на выходе на каждое плечо получается 9 вольт, что в принципе допустимо, так как ИБП не стабилизированный.

Ниже по ссылке будет видео об этом ИБП, там может что то дополнится что здесь не сказал.

Спасибо всем за внимание.

Ссылка на видео в Youtube:  ИБП_1000_Ватт_ч1, ИБП_1000_Ватт_ч2, Усилитель 500 ватт

Ссылка на архив: Схема и печатная плата

Ссылка на программу: Lite-CalcIT 4.1

Схема взята с сайта: Питание усилителя D класса на IR2153

Автор Igor.

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: 1000 Ватт, ИБП, Импульсный блок питания 1000 Ватт

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Data-кабель для Samsung X120
Охранное устройство для мотоцикла

ПРОСТОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

ПРОСТОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

      В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.
      Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов. Можно изготовить и более мощные электронные трансформаторы, например на IR2153, а можно КУПИТЬ ГОТОВЫЙ и переделать под свои напряжения.

      В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

      В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.

      Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП), причем довольно компактный. Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного блока питания, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

      В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных энергосберегающих ламп, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы балласта энергосберегающей лампы от импульсного блока питания

      Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.


Схема энергосберегающей лампы

      А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе балласта люминисцентной лампы с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

      Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

      Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.


Законченная схема импульсного блока питания

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

      Мощность импульсного блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

      Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.


БП с вторичной обмоткой прямо на каркас уже имеющегося дросселя

      В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.


БП с дополнительным импульсным трансформатором

      Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

      В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

      Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания

      Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. Проверено на практике.

      Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения

      Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

      Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе блока питания, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

      Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью 20 Ватт


Блок питания мощностью 20 Ватт

      Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

      На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

      Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

      Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

      Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

      Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

      Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.

      Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60°C, а транзисторов – 42°C. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.


На картинке действующая модель БП

            Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт.
            Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц.
            Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц
            Температура трансформатора – 60?С
            Температура транзисторов – 42?С

Блок питания мощностью 100 Ватт

      Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.


Блок питания мощностью 100 Ватт

      Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.

      Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

      Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз. 1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз большие предельно-допустимые токи. Купить отдельно MJE13007 можно ЗДЕСЬ.

      Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

      Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

      Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

      Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!


Действующий стоваттный импульсный блок питания

      Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.
      Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
      Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
      Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
      Температура транзисторов – 75?C.
      Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см?.
      Температура дросселя TV1 – 45?C.
      TV2 – 2000НМ (O28 х O16 х 9мм)

Выпрямитель

      Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

      Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

      1. Мостовая схема.
      2. Схема с нулевой точкой.

      Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

      Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.

      Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

            Пример.
      Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.

      100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

      Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.

      100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

      Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности.

      В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

      Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.

      При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

      На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

      Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

      Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

      Будьте осторожны, берегитесь ожога!
Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!
То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.

Как наладить импульсный блок питания?

      Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.

      Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.

      Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.

      Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.

      Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65?С, то нужно уменьшить мощность нагрузки.

      Не рекомендуется доводить температуру трансформатора выше 60… 65?С, а транзисторов выше 80… 85?С.

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП маломощный импульсный блок питания из подручных материалов своими руками

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?


Схема импульсного блока питания

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.

VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.

L0, C0 – фильтр питания.

R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.

      Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.

R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.

R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.

R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.

R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.

VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.

TV1 – трансформатор обратной связи.

L5 – балластный дроссель.

C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.

TV2 – импульсный трансформатор.

VD14, VD15 – импульсные диоды.

C9, C10 – конденсаторы фильтра.

По материалам сайта http://www.ruqrz.com/

     

      Для большей наглядности приведено несколько принципиальных схем ламп популярных производителей:

 

РЕМОНТ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП

 

ОПИСАНИЕ И СХЕМА БОЛЕЕ МОЩНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ

 


Адрес администрации сайта: [email protected] ru
   

 

Мощный импульсный блок питания своими руками

В данной статье описан способ изготовления мощного сетевого БП для питания усилителя мощности низкой частоты. Блок питания — основная проблема, с которой приходится сталкиваться после сборки мощных усилителей. Мною было собрано огромное количество блоков питания и хочу поделиться конструкцией наиболее простого и стабильного сетевого ИБП.

Тип блока питания, как уже заметили — импульсный. Такое решение резким образом уменьшает вес и размеры конструкции, но работает не хуже обыкновенного сетевого трансформатора, к которому мы привыкли. Схема собрана на мощном драйвере IR2153. Если микросхема в DIP корпусе, то диод нужно ставить обязательно. На счет диода — обратите внимание, он не обычный, а ультрабыстрый, поскольку рабочая частота генератора составляет десятки килогерц и обычные выпрямительные диоды тут не подойдут.

В моем случае вся схема была собрана на «рассыпухе», поскольку собирал только для проверки работоспособности. Мной схема практически не настраивалась и сразу заработала как швейцарские часы.

Трансформатор — желательно взять готовый, от компьютерного блока питания (подойдет буквально любой, я взял трансформатор с косичкой от блока питания АТХ 350 ватт). На выходе трансформатора можно использовать выпрямитель из диодов ШОТТКИ (тоже можно найти в компьютерных блоках питания), или любые быстрые и ультрабыстрые диоды с током 10 Ампер и более, также можно ставить наши КД213А.

Схему подключайте в сеть через лампу накаливания 220 Вольт 100 ватт, в моем случае все тесты делал инвертором 12-220 с защитой от КЗ и перегруза и только после точной настройки решился подключить в сеть 220 Вольт.

Как должна работать собранная схема?

  • Ключи холодные, без выходной нагрузки (у меня даже с выходной нагрузкой 50 ватт ключи оставались ледяными) .
  • Микросхема не должна перегреваться в ходе работы.
  • На каждом конденсаторе должно быть напряжение порядка 150 Вольт, хотя номинал этого напряжение может откланяться на 10-15 Вольт.
  • Схема должна работать бесшумно.
  • Резистор питания микросхемы (47к) должен чуть перегреваться во время работы, возможен также ничтожный перегрев резистора снаббера (100 Ом).

Основные проблемы, которые возникают после сборки

Проблема 1. Собрали схему, при подключении контрольная лампочка, которая подключена на выход трансформатора мигает, а сама схема издает непонятные звуки.

Решение. Скорее всего не хватает напряжения для питания микросхемы, попробуйте снизить сопротивление резистора 47к до 45, если не поможет, то до 40 и так (с шагом 2-3кОм ) до тех пор, пока схема не заработает нормально.

Проблема 2. Собрали схему, при подаче питания ничего не греется и не взрывается, но напряжение и ток на выходе трансформатора мизерные (почти ровны нулю)

Решение. Замените конденсатор 400Вольт 1мкФ на дроссель 2мГн.

Проблема 3. Один из электролитов сильно греется.

Решение. Скорее всего он нерабочий, замените на новый и заодно проверьте диодный выпрямитель, может именно из-за нерабочего выпрямителя на конденсатор поступает переменка.

Импульсный блок питания на ir2153 можно использовать для питания мощных, высококачественных усилителей, или же использовать в качестве зарядного устройства для мощных свинцовых аккумуляторов, можно и в качестве блока питания — все на ваше усмотрение.

Мощность блока может доходить до 400 ватт, для этого нужно будет использовать трансформатор от АТХ на 450 ватт и заменить электролитические конденсаторы на 470мкФ — и все!

В целом, импульсный блок питания своими руками можно собрать всего за 10-12 $ и то если брать все компоненты из радиомагазина, но у каждого радиолюбителя найдется больше половины радиодеталей, использованных в схеме.

Регулируемый мощный импульсный БП на 60 В 40 А

Проект этого очень мощного импульсного источника питания давно ждал своего времени и наконец был воплощен в железе, потому что потребовался регулируемый лабораторный ИП повышенной мощности. Схема на базе линейного регулятора при мощности более 2 кВт была бы невозможна в использовании. По этой причине была выбрана топология прямого преобразователя с двумя ключами, то есть полумостовая схема. Используются IGBT-транзисторы, а роль контроллера возложена на микросхему UC3845.

Схема принципиальная ИБП на 2 кВт

Сетевое напряжение сначала проходит через фильтр помех, а затем выпрямляется и фильтруется с помощью конденсаторов C4. Для уменьшения пускового тока был последовательно подключен переключатель с Re1 и R2. Катушка реле и вентилятора (обычный, от блока питания компьютера) питаются от 12 В, получаемых путем понижения напряжения 17 В от вспомогательного источника. Резистор R1 должен быть выбран как так что напряжение на упомянутой катушке и вентиляторе составляет 12 В. Вспомогательный источник питания был построен на основе м/с TNY267. Резистор R27 реализует защиту от пониженного напряжения этого источника питания — он не запустится при напряжении ниже пика 220 В.

Контроллер UC3845 имеет сигнал 50 кГц на выходе и максимальную скважность 47%. Он питается от стабилитрона, который снижает напряжение питания на 5,6 В (с выходом 11,4 В), а также сдвигает пороги UVLO с 7,9 В (ниже) и 8,5 В (вверху) до соответственно 13,5 и 14,1 В. Следовательно, источник питания начнет работать при напряжении 14,1 В, и не будет ниже 13,5 В, благодаря чему защита IGBT была получена от работы без насыщения. Первоначально это было невозможно, потому что пороги UC3845 были слишком низкими.

Эта схема управляет MOSFET T2, который, в свою очередь, питает управляющий трансформатор Tr2. В результате были получены гальваническая развязка и плавающий контроль. Этот трансформатор, через системы формирования с T3 и T4, управляет IGBT T5 и T6 затворами. Эти транзисторы переключают выпрямленное сетевое напряжение (325 В), питая силовой трансформатор Tr1.

Напряжение от вторичной обмотки этого трансформатора затем выпрямляется с использованием выпрямителя, подключенного в транзитной системе, и сглаживается дросселем L1 и конденсаторами C17. Обратная связь по напряжению подается с выхода на вывод 2 UC3845. Напряжение можно выставить с помощью потенциометра P1. Гальваническая развязка обратной связи не требуется, поскольку контроллер был подключен к вторичной стороне напряжения и изолирован от сети. Обратная связь по току была реализована с использованием трансформатора тока Tr3 и выведена на выход 3 UC3845. Порог ограничения тока можно установить с помощью P2.

Транзисторы T5, T6, диоды D5, D5′, D6, D6′, D7, D7′ и диодный мост обязательно должны быть размещены на радиаторе. Диоды D7, конденсаторы C15 и защитные цепи R22 + D8 + C14 должны быть как можно ближе к IGBT. Светодиод 1 указывает, что устройство включено, светодиод 2 — режим ограничения тока или ошибка. Он будет светиться, когда схема не находится в режиме стабилизации напряжения. В состоянии стабилизации на выходе 1 UC3845 составляет 2,5 В, в остальных случаях около 6 В. LED сигнализация может быть убрана.

Катушки импульсного БП

Выходной трансформатор Tr1 использован от старого источника питания. Коэффициент трансформации находится в диапазоне от 3:2 до 4:3, а его сердечник — ферритовый, без зазора. Если кто-то хочет сам его намотать, используйте сердечник, похожий на сварочный аппарат инвертора или около 6,4 см2 (допустимый диапазон 6-8 см2). Первичная обмотка должна состоять из 20 витков, намотанных 20 проводами диаметром 0,5 мм, а на вторичную обмотку — 14 витков 28 проводами одинакового диаметра. Медные полоски также могут быть использованы. К сожалению, использование одного толстого провода невозможно из-за скин-эффекта.

Управляющий трансформатор Tr2 имеет три обмотки по 16 витков. Они намотаны одновременно (в трех направлениях) тремя скрученными изолированными проводами. Сердечником является EI (может быть EE) без зазора, взятый из блока питания ATX. Этот сердечник имеет поперечное сечение центральной части примерно 80..120 мм2.

Трансформатор тока Tr3 состоит из 1 катушки и 68 витков на тороидальном сердечнике. Вообще размер и количество оборотов не являются критическими. Но для другого коэффициента значение R15 должно быть скорректировано.

Трансформатор вспомогательного источника питания Tr4 был намотан на ферритовый сердечник EE с зазором и диаметром поперечного сечения основы около 16-25 мм2. Он взят от вспомогательного трансформатора инвертора вышеупомянутого источника питания ATX. Направление включения обмоток всех трансформаторов (отмечены точками) должно быть правильным.

Индуктор извлеченный из микроволновой печи можно использовать в качестве дросселя сетевого фильтра. Выходной дроссель L1, как и трансформатор, также от готового ИБП. Он состоит из двух параллельных дросселей 54 мкГн на порошковых сердечниках, и результирующая индуктивность составляет 27 мкГн. Каждый дроссель намотан двумя проводами 1,7 мм.

L1 находится на минусовой стороне, так что катоды диодов могут быть прикреплены к радиатору без изоляции. Максимальный ток источника питания составляет около 2500 Вт, а КПД при полной нагрузке превышает 90%.

Замена деталей ИБП

Здесь использовались транзисторы IGBT типа STGW30NC60W. Они могут быть заменены на IRG4PC40W, IRG4PC50W, IRG4PC50U, STGW30NC60WD или аналогичные с соответствующей мощностью и скоростью работы. Выходные диоды могут быть любого быстрого типа с достаточным рабочим током. Для верхних диодов (D5) средний ток не превышает 20 А, для нижних диодов (D6) — 40 А. Таким образом, верхние диоды могут быть выбраны на половину тока нижних. Верхними могут быть два HFA25PB60 / DSEI30-06A или один DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C. Нижние — два DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C или четыре HFA25PB60 / DSEI30-06A.

Диодный радиатор должен быть рассчитан на мощность рассеивания 60 Вт. Общая мощность тепловыделения на IGBT может достигать 50 Вт. Максимальные потери тепла в мостике составляют около 25 Вт.

Схема подачи электропитания напоминает ту, которая часто используется в сварочных аппаратах. Переключатель S1 обеспечивает аварийное отключение источника питания, поскольку не рекомендуется часто отключать источник питания с помощью переключателя питания (особенно при работе в качестве лабораторного).

Резистивная искусственная нагрузка была применена для тестирования блока питания. Этот обогреватель 220 В 2000 Вт от котла был переделан на мощность 60 В 2000 Вт.

Потребляемая мощность в выключенном состоянии составляет всего около 1 Вт. Выключатель S1 можно не ставить. Источник питания также может быть построен как источник постоянного напряжения. В этом случае было бы хорошо оптимизировать параметры трансформатора Tr1 для максимальной эффективности.

Внимание: конструкция подобного импульсного источника питания не предназначена для начинающих, поскольку большая часть его схемы подключена к сети 220 В. При небрежной конструкции на выходе может появиться сетевое напряжение! Также необходимо использовать подходящий шнур питания. Конденсаторы внутри устройства могут оставаться заряженными даже после выключения его от розетки!

Источник питания ИБП

Basic - принципиальные схемы, схемы, проекты электроники

Базовый источник питания ИБП

Описание
Эта схема представляет собой простую форму коммерческого ИБП, она обеспечивает постоянное регулируемое выходное напряжение 5 В и нерегулируемое питание 12 В. В случае выхода из строя линии электропитания аккумулятор берет на себя ответственность без скачков регулируемого напряжения.

Принципиальная схема

Примечания:
Эта схема может быть адаптирована для других регулируемых и нерегулируемых напряжений с помощью различных регуляторов и батарей.Для регулируемого источника питания 15 В используйте последовательно две батареи на 12 В и регулятор 7815. Эта схема обладает большой гибкостью.
TR1 имеет первичную обмотку, согласованную с местной электросетью, которая составляет 240 вольт в Великобритании. Вторичная обмотка должна быть рассчитана как минимум на 12 В при 2 А, но может быть и выше, например 15 Вольт. FS1 - это тип с медленным срабатыванием, он защищает от короткого замыкания на выходе или даже от неисправного элемента в аккумуляторной батарее. Светодиод 1 загорается ТОЛЬКО при наличии электропитания, при сбое питания светодиод гаснет, а выходное напряжение поддерживается аккумулятором. Схема ниже имитирует работающую схему при включенном питании от сети:

Между клеммами VP1 и VP3 имеется номинальное нерегулируемое питание, а между VP1 и VP2 - регулируемое напряжение 5 В. Резисторы R1 и D1 служат для зарядки аккумулятора B1. D1 и D3 предотвращают включение LED1 при сбое питания. Батарея предназначена для непрерывного заряда, зарядный ток определяется как: -
(VP5 - 0,6) / R1
, где VP5 - это нерегулируемое напряжение источника постоянного тока.
D2 должен быть включен в цепь, без D2 батарея будет заряжаться от полного напряжения питания без ограничения тока, что приведет к повреждению и перегреву некоторых аккумуляторных батарей. Отключение электроэнергии смоделировано ниже:

Обратите внимание, что во всех случаях регулируемое питание 5 В поддерживается постоянно, в то время как нерегулируемое питание будет изменяться на несколько вольт.

Резервная емкость
Способность поддерживать регулируемое питание без электроснабжения зависит от нагрузки, снимаемой с ИБП, а также от емкости батареи в ампер-часах. Если вы использовали 12-вольтовую батарею 7 А / ч, а нагрузка от регулятора 5 В была 0,5 А (и без нагрузки от нерегулируемого источника питания), то регулируемое питание сохранялось бы около 14 часов. Батареи с большей емкостью пк / ч обеспечат более длительное время ожидания, и наоборот.

автор: Энди Коллинсон
электронная почта: [email protected]
сайт: http://www.zen22142.zen.co.uk

Создайте свой собственный источник питания с резервным аккумулятором

Научитесь создавать резервные аккумуляторные батареи для небольшой электроники, чтобы у вас никогда не пропадал заряд.

Есть много электроники, которая должна быть постоянно включена. Будильники - хороший тому пример. Если электричество отключится посреди ночи, а будильник не сработает, вы можете пропустить очень важную встречу. Самым простым решением этой проблемы является система резервного аккумулятора. Таким образом, если мощность сети упадет ниже определенного порога, батареи автоматически возьмут на себя управление и будут поддерживать все в рабочем состоянии до тех пор, пока сетевое питание не будет восстановлено.

Материалы:

Источник питания постоянного тока

Аккумуляторы

Аккумулятор

Регулятор напряжения (опция)

Резистор 1 кОм

2 диода (рассчитаны на больший ток, чем у источника питания)

Штекерный разъем постоянного тока

Гнездовой разъем постоянного тока

Схема

Существует много различных типов систем резервного питания от батарей, и тип, который вы используете, во многом зависит от того, что вы питаете.Для этого проекта я разработал простую схему, которую вы можете использовать для питания маломощной электроники, работающей от 12 вольт или меньше.

Во-первых, вам нужен блок питания постоянного тока. Они очень распространены и бывают разных номиналов напряжения и тока. Блок питания подключается к цепи с помощью разъема питания постоянного тока. Затем он подключается к блокирующему диоду. Блокирующий диод предотвращает обратную подачу электричества из системы резервного аккумулятора в источник питания. Далее подключается аккумуляторная батарея с помощью резистора и другого диода.Резистор позволяет батарее медленно заряжаться от источника питания, а диод обеспечивает путь с низким сопротивлением между батареей и цепью, чтобы он мог питать цепь, если напряжение источника питания когда-либо упадет слишком низко. Если схема, которую вы управляете, требует стабилизированного источника питания, вы можете просто добавить регулятор напряжения на конце.

Если вы запитываете Arduino или аналогичный микроконтроллер, вы должны помнить, что вывод Vin и разъем питания постоянного тока уже подключены к внутреннему регулятору напряжения.Таким образом, вы можете подключить любое напряжение от 7 до 12 В напрямую к выводу Vin.

Выберите номинал резистора

Необходимо тщательно выбирать номинал резистора, чтобы аккумулятор не перезарядился. Чтобы выяснить, какой резистор вам следует использовать, вам сначала нужно подумать о вашем источнике питания. Когда вы работаете с нерегулируемым источником питания, выходное напряжение не фиксируется. Когда цепь, которую он питает, выключается или отключается, напряжение на выходных клеммах повышается.Это напряжение холостого хода может быть на 50% выше, чем напряжение, указанное на этикетке на корпусе источника питания. Чтобы это проверить, возьмите мультиметр и измерьте напряжение на выходных клеммах блока питания, когда никакая другая цепь не подключена. Это будет максимальное напряжение блока питания.

NiMH аккумулятор можно безопасно заряжать со скоростью C / 10 или одной десятой его емкости в час. Однако, когда аккумулятор полностью заряжен, продолжение подачи такого количества тока может быстро его повредить.Если аккумулятор должен непрерывно заряжаться в течение неопределенного периода времени (например, в системе резервного питания от аккумулятора), то скорость заряда должна быть очень низкой. В идеале вы хотите, чтобы ток заряда был C / 300 или меньше.

В моем случае я использую аккумуляторную батарею из никель-металлгидридных батарей AA емкостью 2500 мАч. На всякий случай я хочу, чтобы ток заряда был 8 мА или меньше. Учитывая это, вы можете рассчитать, какой номинал резистора должен быть.

Чтобы рассчитать необходимое значение вашего резистора, начните с напряжения холостого хода источника питания, затем вычтите напряжение полностью заряженной аккумуляторной батареи.Это дает вам напряжение на резисторе. Чтобы найти сопротивление, разделите разницу напряжений на максимальный ток. В моем случае источник питания имел напряжение холостого хода 9 В, а напряжение аккумуляторной батареи было около 6 В. Это дало разность напряжений 3 В. Разделив эти 3 вольта на ток в 0,008 ампер, мы получим сопротивление 375 Ом. Итак, ваш резистор должен быть не менее 375 Ом. Для большей безопасности я использовал резистор на 1 кОм. Однако имейте в виду, что использование большего резистора значительно замедлит зарядку.Это не проблема, если система резервного питания используется очень редко.

Использование резервного источника питания от батареи

Используя схему резервного аккумулятора, которую я разработал, вы можете подключить источник питания к гнезду питания постоянного тока. Он подключен к цепи резервного аккумулятора. Затем на выходе схемы резервного аккумулятора имеется штекерный разъем питания постоянного тока, который можно подключить к электронному устройству, которое вы хотите запитать. Эта простая конструкция подключаемого модуля означает, что вам не нужно модифицировать ни блок питания, ни устройство.

Попробуйте этот проект сами! Получите спецификацию.

Как построить инвертор питания (ИБП) от 12 В постоянного тока до 220 В переменного тока -

Как построить источник бесперебойного питания от 12 В до 220 В переменного тока с инвертором (ИБП)

Введение:

Силовой инвертор - это устройство, которое преобразует 12 вольт постоянного тока 150 вольт в 220 вольт 110 вольт. Инвертор мощности обычно известен как ИБП. ИБП означает источник бесперебойного питания, который представляет собой модифицированную форму инвертора.Из-за отсутствия электричества важность инвертора возрастает с каждым днем. Заменитель отключения нагрузки - генератор или ИБП.

Некоторые преимущества и недостатки генератора следующие.

Его первое преимущество заключается в том, что он может работать со многими электронными устройствами и обеспечивать электроэнергию в течение длительного периода отключения нагрузки. К недостаткам можно отнести шумовое загрязнение, слишком дорогое использование ископаемого топлива. Альтернативой генератора является ИБП, у него есть свои достоинства и недостатки.

Подача электроэнергии идет бесперебойно, не требует больших усилий. Его резервное копирование зависит от батареи, поскольку количество ампер батареи, которое она имеет, столько, сколько она может обеспечить.

Его недостатки в том, что подзарядка занимает много времени, а при длительном отключении нагрузки аккумулятор не может быть заряжен, поэтому он перестает работать. Из-за чрезмерной нагрузки сокращается продолжительность резервного копирования. Его производительность составляет от 60% до 90%.

Сегодня я научу вас, как сделать инвертор на 500 Вт, который может сделать любой, кто имеет фундаментальные знания в области электроники.

Для его строительства необходимы следующие вещи.

Компоненты:

  • Трансформатор 40 А (500 Вт), 220 В, 12X12 В
  • Транзистор (10) 1047
  • Резистор (1) 500 Ом
  • Аккумулятор 40 Ампер
  • Мультиметр
  • Конденсатор 250 В, 0,5 мкФ
  • Провода, паяльные провода,
  • Паяльник

Метод:

Прежде всего, вам нужно внести некоторые изменения в трансформатор.Если вы используете трансформатор на 500 В, возьмите медный провод от 18 до 22 калибра и на одной стороне сердечника трансформатора сделайте пять витков и поставьте на него точку, затем поверните эту точку и снова поверните провод пять раз в том же направлении.

Таким образом вы получите три терминала. Если вы подключаете трансформатор к источнику питания 220 В, то на обоих выводах он дает 1,5 В.

Как правильно настроить базу, эмиттер и коллектор:

Теперь поместите транзистор D1047 на ладонь и поверните его так, чтобы число появилось у вас на пути.Теперь вы увидите три точки. Точка с левой стороны известна как (B) База, средняя - коллектор (C), а правая - (E) эмиттер. (Это информация только для D1047)

Схема инвертора мощностью 500 Вт

Схема инвертора ИБП мощностью 500 Вт

Теперь сначала затяните 5-й транзистор в радиаторе последовательно с помощью гайки. Соедините базу всех пяти транзисторов вместе, а затем соедините точки коллектора вместе.

Таким же образом расположите остальные пять транзисторов по отдельности и соедините коллектор (C) обеих сторон транзисторов с внешним выводом вторичной катушки, после этого соедините оба внешних вывода третьей катушки с основанием обоих радиаторов. транзистора. затем подключите эмиттер (E) с обеих сторон проводами n, затем подключите резистор 500 Ом на эмиттере и резистор с каждой стороны. Теперь подключите среднюю клемму первичной обмотки проводом длиной от одного до двух футов, закрепите ее (крокодил) и прикрепите эту клемму всегда к положительной клемме, а с отрицательной клеммой батареи подключите оба (E) эмиттера транзистора.

После этого центральная точка третьей катушки и провод соединяют ее с эмиттером для подключения с помощью переключателя большой мощности между обоими выводами первичной катушки инвертора, чтобы применить конденсатор, который предотвратит искрение током. инвертор включится, как только начнет работать.

Обсуждения инверторов питания Пакистанского научного клуба от 12 В до 220 В переменного тока ИБП, вы можете найти проблемы, поиск и устранение неисправностей и помощь в строительстве. Посетите Инверторы питания (ИБП) от 12 В до 220 ″

Рабочий:

К обоим клеммам батареи подключите положительный и отрицательный провода к ее клеммам: положительный к положительному, а отрицательный - к отрицательному, а затем разомкните переключатель, в инверторе начинается небольшая вибрация, когда переключатель разомкнут. Теперь вы можете запустить его при нагрузке от 1 до 500 Вт.

Таблица мощности инвертора мощности

преобразователи напряжения (вход) Трансформаторный усилитель Трансформатор ватт Кол-во транзисторов D1047
Инвертор 50 Вт 12 В 4 А 50 Вт 2
Инвертор 100 Вт 12 В 10 А 100 Вт 4–6
Инвертор 300 Вт 12 В 25 А 300 Вт от 6 до 8
Инвертор 500 Вт 12 В 40 А 500 Вт от 8 до 10
Инвертор 1000 Вт 24 В 45 А 1000 Вт с 20 по 26
Инвертор 3000 Вт 24 В 125 А 3000 Вт от 40 до 50
Инвертор 5000 Вт 48 В 105 А 5000 Вт от 60 до 70
Примечание. В таблице показано, что требования к транзисторам D1047 для инвертора различной мощности

Зарядка:

Вам необходимо выключить аккумулятор для зарядки и косвенно подключить первичную катушку к источнику питания 220 В, после чего аккумулятор начнет заряжаться. Чтобы преобразовать его в ИБП, вам нужно только одно реле. Это реле 220 В переменного тока и клеммы 4.4.

принципиальная схема инвертора для зарядки аккумулятора

Для получения интерактивной справки посетите http://forum.paksc.org/Forum-Homemade-UPS-inverter

Устранение неисправностей:

Если вы не начинаете включать, проверьте следующие позиции

1.Зажгите место крепления резистора на одну секунду

2. Если он еще не запускается, то отсоединил соединение между базовым проводом и катушкой и переставил его.

Если вы хотите получить более подробную информацию, присоединяйтесь к научному клубу Пакистана. Все права защищены. Этот проект нельзя опубликовать без разрешения научного клуба

Присоединяйтесь к нам @ paksc. org/community


Статьи по теме:


Если вы обнаружите ошибку в этом тексте, сообщите нам psc @ paksc.org

ИБП «Сделай сам» (или, если нужно, «Гетто»)

Первоначально опубликовано 2001 в Атомарный: вычисления максимальной мощности
Последнее изменение 03 декабря 2011 г.

Вы знаете, что такое источник бесперебойного питания похоже, да? Это тяжелая бежевая коробка с розеткой IEC на одной. конец, одна или несколько трехконтактных розеток на другом, несколько лампочек и кнопок.

Что ж, может быть.

Или может выглядеть так.

Эта штуковина работает в основном так же, как обычное «двойное преобразование». UPS. Рядом с компьютером большой толстый блок питания постоянного тока с аккумулятором. сидя на нем. Этот блок питания подключен к сети по одному сбоку и к аккумулятору и инвертору (коробка справа), параллельно, с другой. Блок питания заряжает аккумулятор и запускает инвертор, пока есть питание от сети.

Инвертор преобразует постоянный ток низкого напряжения обратно в мощность переменного тока с эффективностью. более 85% - 100 Вт постоянного тока на входе, около 90 Вт переменного тока на выходе. Если сбой питания, инвертор просто работает от аккумулятора, а компьютер (и следить) продолжайте грузить. Чуть больше часа с этим нетребовательным настольный ПК и малогабаритный аккумулятор.

Многие стандартные ИБП могут обеспечивать питание только в течение нескольких минут - долго достаточно, чтобы сохранить вашу работу и выключиться.Все модели, кроме самых дешевых, имеют последовательное соединение с ПК и программное обеспечение, позволяющее компьютеру отключиться вниз, если вас нет рядом, когда ИБП делает свое дело, а заряд батареи становится низко.

Однако с таким ИБП Franken-UPS у вас может быть столько же батареи резервное копирование, которое вы можете разместить в своем компьютерном зале.

ИБП с двойным преобразованием, подобный этому, постоянно управляет инвертором. Наиболее ИБП этого не делают. Вместо этого они «резервные источники питания», в которых инвертор работает только при пропадании сетевого питания.В остальное время они просто пропустите сетевое питание на выход, может быть, с хорошей фильтрацией, может и без. Резервный дизайн делает ИБП более эффективным, а также позволяет дешевым агрегатам иметь инверторы более низкого качества, потому что инвертор почти никогда ничего не нужно делать.

Существуют также «линейно-интерактивные» ИБП, которые запускают инвертор на время, хотя и не на полную мощность; они также передают сетевое питание через, пока он доступен.При сбое питания уже работающий инвертор просто компенсирует слабину.

ИБП

с двойным преобразованием, или «on-line», обеспечивают наилучшую фильтрацию мощности из трех типов ИБП и не имеют задержки отключения, если сеть терпит неудачу. Но для бытовых нужд особой разницы, кроме цены, нет. между тремя.

Этот ИБП, сделанный своими руками, может иметь двойное преобразование, но он примерно такой же элегантный как это выглядит. Большинство людей этого не захотят.

Тем не менее, позволяет увидеть, что находится внутри обычного ИБП с одной коробкой.Все компоненты в этой настройке - просто автономные версии основные биты внутри обычного ИБП.

Аккумулятор

ИБП

требует большой емкости аккумуляторов, и не обязательно свет. Поэтому они используют свинцово-кислотные батареи.

Стандартные ИБП - ну, те, которые достаточно малы, чтобы их можно было носить с собой, в любом случае - используйте "гелевые ячейки", которые являются наиболее распространенным видом герметичного свинца. Кислотные (SLA) батареи. Обычно, когда кто-то ссылается на батарею SLA, они речь идет о гелевой ячейке.

Эти батареи дешевые, они не протекают, они стандартизированы и их можно купить в любом магазине электроники, и у них приемлемые характеристики за деньги.

Однако желейный электролит в гелевой ячейке плохо справляется с газом. пузыри, которые развиваются быстро, если он перезаряжен, и медленно, даже если он просто постоянно пополнялся. Пузырьки испортят электролит. к пластинам аккумулятора, что снижает емкость.

Дешевые батареи SLA также определенно построены по цене. Ваш обычный 12-вольтный блок SLA «семь ампер-час» может работать как большая мощность, как и следовало ожидать от этого рейтинга, даже при более слабом токе с двумя батареями Конфигурация 24 В, которую используют многие ИБП. Не ожидайте большего, чем пару лет жизни без батарей SLA по выгодной цене в дешевом ИБП.

Для большой емкости и отличных сильноточных характеристик «мокрый» свинцово-кислотный батареи с обычным жидким сернокислотным электролитом - способ идти.Вы не хотите их сбивать, вы не хотите их нести по лестнице, вы хотите убедиться, что вентиляция достаточна, чтобы водород производство во время зарядки не делает вашу компьютерную жизнь неожиданной захватывающе, и да, их нужно время от времени пополнять, если вы хотите, чтобы они продержались хорошо. Но даже небольшой автомобильный аккумулятор даст вам 25 настоящих ампер-часов в течение для питания компьютеров. Только ваша способность перевозить тяжелые предметы ограничивает емкость, которую вы можете получить от мокрых батарей параллельно.

Автомобильные аккумуляторы можно купить дешево, но они не любят полностью разряжен. Как и обычные гелевые клетки. Разрядите любую свинцово-кислотную батарею и оставьте в таком состоянии достаточно долго, и пластины сульфатируются, батарея бесполезна.

Более дорогие батареи "глубокого разряда" созданы для лучшей работы с этим; у них нет огромной мгновенной текущей емкости "заводной" аккумулятор, если вы хотите запустить двигатель, но вы можете запустить их через полные циклы снова и снова без вреда.Их по-прежнему не должно быть ушел, хотя.

Эта батарея не является обычной влажной ячейкой или гелевой ячейкой. Это спасательный круг GPL-1300 от Concorde Battery Корпорация, которая производит аккумуляторы для всего, от гоночных яхт до истребители. Это герметичная конструкция с регулируемым клапаном и жидкостью. электролит впитался на стекловолоконный мат между плотно прилегающими пластинами - лучший способ сделать батарею SLA. Стеклянный мат придает ему производительность влажной батареи и непроливаемость гелевого элемента.

GPL-1300 - самая маленькая батарея Concorde - она ​​весит меньше семи килограммы. Но он рассчитан на запуск двухлитрового морского дизеля и имеет подлинная емкость 13 А · ч для ИБП.

Однако вы смотрите примерно на 250 австралийских долларов за один из них. Это куплю у вас гораздо более емкая обычная влажная батарея.

Блок питания

ИБП нужно что-то для зарядки аккумулятора и запуска инвертора при сеть не вышла из строя.Зарядка свинцово-кислотных аккумуляторов через постоянную напряжение »метод прост. Зарядить их колодец несколько сложнее.

Если вы подключите свинцово-кислотный аккумулятор к источнику питания, который настроен на такое же напряжение, какое может держать аккумулятор, когда он полностью заряжен, вы заряжайте аккумулятор, и вы не перезарядите его. Это называется «поплавок». плата; это не самый быстрый способ зарядить батарею ампер-часов, но Вы можете оставить зарядное устройство подключенным навсегда, не поджаривая аккумулятор.

К сожалению, плавающий заряд никогда не сможет полностью зарядить аккумулятор. И если вы оставите свинцово-кислотную батарею на плаву навсегда, она будет медленно сульфатироваться, как если бы его ненадолго оставили плоской. «Допустимый заряд» около 2,4 вольт на элемент (14,4 В для батареи 12 В) требуется примерно каждые шесть месяцев, для максимального срока службы батареи.

Схема зарядки в действительно классных коммерческих ИБП может периодически высокие расходы, но не ожидайте их от дешевого устройства.

Для батареи Lifeline, которую я использовал, напряжение холостого хода составляет от 13,2 до 13,4 вольт, в зависимости от температуры - температура выше, напряжение ниже. Я предоставил это с помощью моего настольного источника переменного напряжения на 25 ампер, установленного на это напряжение.

Невозможно произвести автоматическое пополнение счета этой штукой, но есть ничто не мешает крутить ручку до 14,4 вольт на несколько часов каждые шесть месяцев. И постоянный номинальный ток этого источника питания 25 А означает он может выдавать 300 Вт при 12 вольт.Учитывая эффективность 85-95% инверторы текущей модели, это означает, что вы можете использовать резистивный резистор мощностью не менее 255 Вт. load (о котором подробнее ...) из него.

Однако такой блок питания не из дешевых. Это Jaycar Electronics MP-3088, который списки за 359 австралийских долларов. Обычные автомобильные зарядные устройства со скидкой в ​​вашем регионе место автозапчастей, намного дешевле чем это.

Однако, если вам нужна допустимая мощность 25 А, вы не получите этого одно дешевое зарядное устройство.Вместо этого вам придется взять несколько одинаковых зарядных устройств. и подключите их к батарее параллельно. Это примерно так же элегантно, как сделать плату на 24 розетки из двойных переходников, но она будет работать, если Ваши зарядные устройства не пытаются делать ничего умного. Какие дешевые не будут; немного из них даже нет предохранителя . Важно, чтобы зарядные устройства быть идентичным; дешевые и противные зарядные устройства, которые означают быть точно таким же не обязательно.Желательно сделать несколько разумных зондирование мультиметром, чтобы увидеть, не треснули ли различные положительные выводы все параллельные установки имеют одинаковый потенциал, когда они работают.

Дешевые зарядные устройства могут или не могут позволить батарее разряжаться через них, наоборот, при отключении электроэнергии; худший сценарий здесь - разрушение зарядного устройства, хотя более вероятна простая потеря заряда аккумулятора. Скамья поставки, вероятно, этого не сделают - мои, конечно, нет.Как большинство скамей питания, имеет хорошую защиту от обратного тока и перегрузки по току.

Если у вас есть зарядное устройство без схемы защиты от обратного тока, хотя тогда вам понадобится какой-то изолятор батареи - причудливый для многоаккумуляторных автомобилей или просто большой толстый диод. Дешевые зарядные устройства могут плохо справляется с падением напряжения от диодного изолятора; они будут должны подавать больше вольт для достижения того же тока заряда, и они могут получить забавные идеи о состоянии заряда батареи.

Оценки дешевых зарядных устройств в целом довольно оптимистичны, но три Зарядные устройства на «10 ампер» должны обеспечивать непрерывную работу на 25 ампер. Четыре конечно будет, если только они не от очень захудалого производителя .

Если напряжение АКБ при полной зарядке не превышает существенно плавающее напряжение, тогда вы можете оставить свои дешевые зарядные устройства подключенными навсегда. Если выше, то аккум будешь медленно варить; если ниже, то у вас будут проблемы с ранней сульфатацией.

Но эти зарядные устройства действительно дешевые.

Инвертор

Это инвертор от 12 до 240 вольт на 300 вольт для пожилых людей. дизайн, с не очень большой номинальной импульсной мощностью - количество мощности могу доставить на короткое время.

Вт может равняться вольт, умноженному на ампер, но только для цепей постоянного или переменного тока. работа исключительно с резистивными нагрузками, такими как обогреватели или лампы накаливания. Компьютеры и мониторы не являются резистивными нагрузками.Технически говоря, у них довольно противная "сила фактор ». Инвертор на 300 ВА может потреблять всего около 210 Вт. стоимость оборудования для ПК; может даже меньше. Подробнее об этом применительно к компьютеру ИБП, ознакомьтесь с официальным документом APC в формате PDF по этой теме, Вот.

Однако то, что в компьютере установлен блок питания мощностью 300 Вт, не означает, что он нуждается в инвертор 430 ВА. Это понадобится только в том случае, если он полностью загрузит каждый из своих Выходные шины блока питания, чего почти наверняка нет.

В наши дни вы можете получить инвертор на 300 ВА с номиналом перенапряжения 900 ВА и эффективность выше 90% примерно за 160 австралийских долларов - у Jaycar есть один, MI-5062, по этой цене. Менее чем вдвое дороже вы можете получить 600 ВА постоянного тока, Инвертор перенапряжения 1500 ВА, которого достаточно для работы практически любого ПК, и его монитор.

Рейтинг

имеет значение, потому что многие устройства потребляют намного больше тока при запуске, чем при запуске. Лазерные принтеры и холодильники, например, у вас есть такие огромные текущие требования к запуску, что вам понадобится явно инверторы с сильно завышенными номиналами, если вы хотите их запустить.Компьютеры не это плохо, но мониторы с ЭЛТ все еще могут быть проблемой.

Компьютер, который я питал от этой установки, представляет собой скромную коробку Celeron с 15 дюймовый монитор. ПК без монитора потребляет пиковый ток около 8,5 ампер. от батареи через инвертор при запуске. Затем становится меньше чем шесть ампер.

Схема размагничивания монитора, однако, потребляет больше, чем пиковая мощность. мощность инвертора.

Поскольку практически все ЭЛТ автоматически размагничиваются при включении вверх, это проблема. Еще один 15-дюймовый аппарат, который я пробовал, просто привязал иглу у меня амперметр на мгновение включился, а потом сидел в режиме ожидания.

К счастью, старый монитор Mitac на картинке все еще может запуститься когда он пытается размагнититься и терпит неудачу. Он просто рисует красивую устойчивую восьмерку усилители, без страшного всплеска. Таким образом, ПК с монитором имеет пиковую мощность меньше постоянной выходной мощности инвертора, а затем стабилизируется примерно до 70% емкости.

Примечание: если вы не знаете, какой толщины использовать провод, скажем, для 20 ампер (чтобы обеспечить приличный запас прочности), это хороший признак того, что вы не совсем готов к этому проекту.

Решение проблемы перенапряжения монитора, конечно же, заключается в использовании более современный инвертор с большим номиналом перенапряжения или использовать меньшую мощность монитор, как ЖК-экран. 15-дюймовые ЖК-дисплеи (у которых площадь экрана больше, чем у "15-дюймовый" ЭЛТ) потребляет менее 40 Вт и не имеет никаких скачков при запуске, чтобы говорить оф. Так что они отличные кандидаты для приложений «альтернативной энергетики».

Формы сигналов инвертора

"Форма волны" инвертора - это то, как изменяется выходное напряжение инвертора. поскольку он проходит через свои положительные / отрицательные циклы переменного тока. В частота колебаний для всех австралийских инверторов 220/240 вольт должна быть те же 50 герц (циклов в секунду), что и обычная электросеть в этой стране, но график зависимости напряжения от времени на выходе инвертора может быть совершенно другим. от сети.

Если, например, напряжение повышается практически мгновенно до полного положительного значения, держится там половину цикла, затем практически мгновенно падает до полного отрицательного для другого полупериода вы смотрите на «прямоугольную волну».

Нормальное сетевое питание чередуется плавной синусоидой - ну, когда Во всяком случае, его не загрязняют скачки, провалы и скачки. Эта синусоидальная форма волны, показанная на этом рисунке зеленым цветом, точно имитируется только более дорогие "синусоидальные" инверторы. Вы можете купить ИБП с синусоидой инверторы - вы смотрите, может быть, 900 австралийских долларов за интерактивную линию 750 ВА. один. Вы также можете купить синусоидальные инверторы как отдельные изделия.

Но

ПК они не нужны. Они отлично работают на модифицированной прямоугольной волне мощность - это красный сигнал на картинке. Инверторы, которые выводят это форма волны дешевле, чем единицы синусоидальной волны.

Большинство двигателей переменного тока - например, электроинструменты - будут нормально работать после изменения мощность прямоугольной волны, но они могут потреблять примерно на 20% больше энергии чем вы ожидаете, и может раздражать.Вещи со схемой, которая полагается на чистой синусоидальной энергии - электрические часы, хлебопечки, некоторые зарядные устройства, двигатели с «экранированным полюсом», используемые потолочными вентиляторами, скорее всего, будут вести себя неправильно.

Синий сигнал на картинке, кстати, представляет собой простой прямоугольный сигнал. Сейчас уже довольно сложно найти простые прямоугольные преобразователи. Который хорошо, потому что ты, вероятно, не хочешь. Они могут запускать некоторые, но не все, моторы, и они прекрасно справляются с лампами накаливания.Но даже мощность компьютера расходные материалы не гарантируют правильную работу на этом чрезвычайно "грязном" мощность.

Зачем делать самому?

Для чего нужен самодельный ИБП, кроме изготовления смотришь все технично и грамотно?

Ну, если хотите, у вас будет чудовищная емкость аккумулятора.

Вы не можете заменить батареи большей емкости на большинство стандартных ИБП. И дело не только в том, что батареи большего размера не поместятся в коробке; стандарт схема зарядного устройства также вряд ли справится с большей емкостью.Если заряд занимает больше времени, чем должен, или ток заряда слишком велик, ИБП может предположить, что с аккумулятором что-то не так.

Лучшие коммерческие ИБП имеют стандартный разъем расширения батареи; некоторые дешевые устройства будут работать с большей емкостью батареи, но у вас есть припаять кабель расширения к соответствующим клеммам внутри, чтобы это произошло. Не делайте ставки на то, что это возможно с Дж. Хотя случайный ИБП.И чем больше вы добавляете емкости, тем меньше вероятность это работать.

О, и если ваш дешевый ИБП не ожидает большей емкости аккумулятора, он не будет ожидать большего времени выполнения. Так он может перегреться и умереть, если вынужден работать на почти полной мощности намного дольше, чем его стандарт аккумулятор мог обойтись.

Используйте глупое зарядное устройство, например мой источник питания постоянного тока и специальный инвертор. приемлемого качества, и у вас не будет этих ограничений.Ты должен следите за своей батареей, и вы должны тщательно установить напряжение. Но вы также можете использовать банк аккумуляторов для грузовиков для питания вашего ПК на неделю. без сети, если хотите.

ИБП с раздельными коробками также полезен для большего, чем единый блок. У маленькой герметичной батареи в этой установке более чем достаточно тычка, чтобы начать например, моя машина, которая больше, чем может выдержать кирпич SLA на 7 Ач.

(у меня есть , использовал небольшую батарею SLA для запуска автомобиля, один раз, но только косвенно; Взял свежезаряженный SLA и подключил параллельно с разряженным аккумулятором автомобиля, и просто оставил его там на полчаса, чтобы вставьте немного заряда в вещь.Потом я un подключил SLA, и завел машину от теперь слегка заряженной основной аккумуляторной батареи.)

Настольный блок питания тоже вообще полезная вещь. Я использую все свое время, когда я создаю и тестирую что-то, или когда мне просто хочется поджечь карандаш.

И инвертор можно подключить к автомобильному аккумулятору в любом месте для питания. различные гаджеты.

(Примечание - езда по городу с пассажиром, показывающим 240 стробоскопическая вспышка для ничего не подозревающих пешеходов не приветствуется и не поощряется, автор.И хотя дождь выглядит действительно круто, пожалуйста не стоять под дождем, держа стробоскоп.)

Если вас, конечно, не привлекает ни одно из этих преимуществ, то нет причина для вас купить эти отдельные компоненты. Они не дадут вам высшего класса система зарядки (во всяком случае, если вы не потратитесь на зарядное устройство высшего класса), они никак не взаимодействуют с компьютером, и вряд ли они и аккуратный раствор.

Но если вы ищете ИБП промышленной мощности, не как цены на варианты без привязки, это может быть проще, чем вы думаю свернуть свой собственный.

Создайте ИБП Smart Raspberry Pi на Arduino

Ниже приводится руководство по созданию интеллектуального источника бесперебойного питания (ИБП) своими руками для Raspberry Pi или аналогичных одноплатных компьютеров. Он обеспечивает резервное питание и обеспечивает безопасное отключение системы при сбое питания.

Назначение ИБП - обеспечить сервер Raspberry Pi резервным питанием в случае сбоя в электросети. Raspberry Pi периодически считывает состояние ИБП через USB-последовательный интерфейс, регистрирует события сбоя питания и инициирует безопасное отключение системы, если в ИБП заканчивается заряд батареи.

Это устройство подходит для любого одноплатного компьютера, работающего от 5 Вольт с максимальным потребляемым током 2,5 Ампер.

Предупреждение: в этом проекте реализовано программное обеспечение зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов. Литий-ионные батареи представляют собой опасные устройства. Перезарядка, короткое замыкание или иное неправильное использование литий-ионных батарей может привести к пожару и / или сильному взрыву. Автор этой страницы не несет никакой ответственности и не может нести ответственность за любой ущерб, причиненный людям или имуществу из-за неправильного обращения с литий-ионными батареями.Имейте в виду, что текущая конструкция не была сертифицирована по безопасности, следовательно, она не подходит для коммерческого применения и должна быть реализована на ваш страх и риск. И последнее, но не менее важное: обязательно оборудовать литий-ионную батарею специальной стандартной схемой защиты батареи.

Теория работы

ИБП построен на базе совместимой с Arduino Pro Mini платы с микроконтроллером ATmega328P. Резервный аккумулятор состоит из двух литий-ионных (Li-Ion) ячеек 18650, соединенных параллельно.Каждая из ячеек защищена от перезаряда и чрезмерной разрядки специальной схемой защиты аккумулятора. Очень эффективный повышающий преобразователь постоянного тока используется для преобразования напряжения батареи в диапазоне примерно от 2,5 В до 4,2 В в 5 В, необходимые для Raspberry Pi и его периферийных устройств.

Raspberry Pi обменивается данными с ИБП через виртуальный последовательный порт, предоставляемый преобразователем USB в последовательный. Последовательный порт используется Raspberry Pi для отправки текстовых сообщений через интерфейс командной строки (CLI) и для загрузки прошивки в ИБП.Сценарий Python ups.py , работающий на Raspberry Pi, периодически опрашивает ИБП, чтобы получить состояние системы и записать последнее в журнал событий.

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, реализованное в программном обеспечении на Arduino, обеспечивает непрерывную подзарядку аккумулятора, ограничивая его максимальное напряжение, чтобы продлить срок службы аккумулятора.

Конечный автомат

Бизнес-логика ИБП реализована в виде конечного автомата, состояния которого показаны в таблице ниже.

Состояние Описание
INIT Состояние инициализации выполняется при начальной загрузке
EXTERNAL Rasp подается внешнее питание на Rasp.
БАТАРЕЯ Питание от батареи подается на Raspberry Pi.
ОШИБКА Состояние ошибки из-за очень низкого напряжения батареи, неисправного преобразователя постоянного тока в постоянный или ошибки проверки CRC EEPROM.Выбрано внешнее питание, и зарядка аккумулятора отключена.
CALIBRATE Режим калибровки, в котором выбрано внешнее питание и отключена зарядка аккумулятора. Этот режим используется как часть процедуры калибровки, описанной далее в этой статье.

Arduino отслеживает следующие метрики для выбора соответствующего состояния:

  • : напряжение внешнего источника питания
  • : напряжение на выходе DC-DC преобразователя
  • : напряжение батареи

На рисунке ниже показана диаграмма конечного автомата ИБП.

При запуске ИБП считывает данные калибровки из EEPROM, проверяет контрольную сумму CRC и переходит в состояние INIT , где он некоторое время ждет стабилизации показаний аналого-цифрового преобразователя (АЦП). По истечении начальной задержки устройство переходит в состояние ВНЕШНИЙ, , где оно остается во время нормальной работы.

используется для переключения между состояниями EXTERNAL и BATTERY . Мощность батареи выбирается, как только падает ниже 4.9 В. Внешнее питание восстанавливается, если оно стабильно превышает 4,9 В в течение 1 секунды.

ИБП постоянно измеряет и вычисляет состояние зарядки аккумулятора и сообщает об ошибке, если одно из этих напряжений падает ниже заданного порога. Поскольку могут возникнуть следующие условия ошибки:

  • Ошибка батареи (код ошибки 1): эта ошибка регистрируется всякий раз, когда напряжение батареи падает ниже 2,4 В. Это состояние ошибки сбрасывается, если напряжение батареи возвращается в норму, например.г. после повторного подключения перемычки отсечки аккумулятора.
  • Ошибка преобразователя постоянного тока в постоянный (код ошибки 2): эта ошибка регистрируется всякий раз, когда выходное напряжение преобразователя постоянного тока падает ниже 4,9 В. Это состояние ошибки сбрасывается, когда выходное напряжение преобразователя постоянного тока возвращается в норму.
  • Ошибка CRC (код ошибки 128): неудачная проверка CRC во время состояния INIT. Это состояние ошибки сбрасывается при перезагрузке.

Состояние ОШИБКА может быть введено только из состояний INIT или EXTERNAL .Если во время состояния БАТАРЕЯ или КАЛИБРОВАТЬ возникает состояние ошибки, код ошибки будет сохранен, и будет введено состояние ОШИБКА , как только ИБП вернется в состояние ВНЕШНИЙ .

Коды ошибок очищаются только после того, как событие ошибки было зарегистрировано Raspberry Pi, это гарантирует, что прерывистые ошибки всегда фиксируются в системном журнале.

Если одновременно возникает более одной ошибки, результирующий код ошибки будет равен сумме индивидуальных кодов ошибок.

Состояние CALIBRATE может быть включено пользователем вручную. В этом состоянии ИБП включает внешнее питание и отключает зарядку аккумулятора. Вход в это состояние требуется до калибровки показаний, и. Состояние CALIBRATE доступно только из состояний EXTERNAL и ERROR .

Зарядное устройство

Зарядное устройство упрощенного варианта конструкции описано в следующей статье: https: // www.microfarad.de/li-charger/.

Логика зарядки с постоянным током и постоянным напряжением (CC-CV) реализована в программном обеспечении, тогда как Arduino управляет затвором P-канального MOSFET с помощью широтно-импульсной модуляции (PWM), чтобы регулировать напряжение и ток батареи.

Напряжение и ток батареи в реальном времени определяются следующим образом:

  • (напрямую измеряется АЦП)

Где - напряжение внешнего источника питания, - это падение напряжения на диоде Шоттки, подключенном последовательно с батареей (обычно около 150 мВ), - это номинал шунтирующего резистора подключены последовательно, и это рабочий цикл ШИМ (от 0 до 255).Подробнее см. Принципиальную схему.

На следующем рисунке показан конечный автомат зарядного устройства.

Зарядка начинается, когда оно находится в допустимом диапазоне от 2,2 В до 4,1 В. Обратите внимание, что из-за наличия схемы защиты аккумулятора зарядное устройство может видеть напряжение, которое ниже минимального предела для химического состава литий-ионных аккумуляторов (обычно 2,5 V). Таким образом, было выбрано очень низкое значение 2,2 В.

Если ниже 2,8 В, зарядка будет выполняться с пониженным зарядным током до 2.Достигнуто пороговое значение 8 В. В противном случае зарядка будет происходить с заданным током.

По достижении максимального значения 4,15 В постепенно снижается для поддержания постоянного напряжения. Зарядка прекращается, если ток остается ниже 150 мА в течение 20 секунд. Обратите внимание, что для компенсации неточности измерения исходный код прошивки определяет более высокое значение тока окончания заряда. Также обратите внимание на снижение максимального напряжения 4,15 В по сравнению с типичным 4,20 В для литий-ионного элемента, направленное на продление срока службы батареи.

Зарядка будет немедленно прекращена, если внезапно поднимется выше 5,25 В. Это может произойти, если аккумулятор отключится во время зарядки.

Оборудование

В следующих разделах описывается конструкция оборудования ИБП.

Механическая конструкция

ИБП разработан на основе стандартного пластикового корпуса типа «RND 455-00889» размером 111,3 x 75 x 25,2 мм. Как показано на рисунке ниже, этот корпус идеально подходит для пары литий-ионных элементов 18650 и печатной платы. Кроме того, площадь основания этого корпуса практически соответствует площади стандартного жесткого диска USB 2,5 дюйма; Это дает нам возможность установить жесткий диск USB поверх ИБП.

На рисунке выше показаны следующие основные компоненты:

  • Две литий-ионные аккумуляторные батареи 18650: силиконовых кабелей (красный и черный) 2-миллиметровые золотые разъемы (красная пластиковая деталь на одной линии с кабелями) использовались для соединения аккумулятора с основной платой.Разъем позволяет заменять батарею без отключения питания Raspberry Pi. Термостойкая каптоновая лента использовалась для скрепления аккумуляторного блока и изоляции его клемм.
  • Две схемы защиты аккумулятора: два черных выступающих устройства на верхней части аккумуляторных элементов, каждое из которых подключено к положительному полюсу длинной металлической полосой, изолированной с помощью каптоновой ленты
  • Преобразователь постоянного тока в постоянный: синий устройство на верхней части печатной платы
  • Преобразователь USB в последовательный порт: красное устройство на печатной плате
  • Arduino Pro Mini: большее синее устройство на печатной плате

Кроме того, были выровнены следующие элементы вверх по направлению к задней части корпуса, чтобы сделать их доступными для пользователя (на правой стороне рисунка выше сверху вниз):

  • Перемычка отключения аккумулятора: пользователь может снять эту перемычку, чтобы полностью выключить устройство (после отключения внешнего источника питания).
  • Порт Mini USB преобразователя USB в последовательный: для подключения к одному из USB-портов Raspberry Pi
  • Клеммная колодка с винтовыми зажимами: для внешнего источника питания, жесткого диска и линий питания Raspberry Pi

Следующие изображения покажите ИБП с разных ракурсов (щелкните, чтобы увеличить).

Преобразователь постоянного тока в постоянный

Стандартный модуль преобразователя постоянного тока, показанный на рисунке ниже, был использован для преобразования напряжения литий-ионного аккумулятора в 5 В, необходимое для питания Raspberry Pi и его периферийных устройств.

Это устройство основано на микросхеме G5177 и может выдерживать выходной ток до 3 А.

Микросхема G5177 была специально создана для повышения напряжения одноэлементной литий-ионной батареи и обладает идеальными характеристиками для применения в ИБП. Ниже приведено техническое описание этой IC:

.

Ниже приводится краткое изложение его наиболее важных характеристик:

  • Он может легко справиться с максимальным током 2,5 А, необходимым для Raspberry Pi и подключенных жестких дисков USB.
  • Он имеет очень низкий ток покоя менее 100 мкА. Таким образом, он может постоянно оставаться подключенным к батарее, не вызывая значительной разрядки.
  • Он выдает стабильное 5,3 В для широкого диапазона входных напряжений, что делает его идеальным для питания Raspberry Pi без активации предупреждения о низком заряде батареи.
  • Имеет довольно неплохой КПД.

Схема защиты аккумулятора

Обязательно используйте схему защиты литий-ионной аккумуляторной батареи, чтобы избежать случайного перезаряда или чрезмерной разрядки, которые могут привести к катастрофическому отказу, сильному взрыву и пожару.

Платы защиты аккумуляторных батарей легко доступны и бывают разных форм и размеров. Конкретное устройство, которое использовалось в этом проекте, показано на рисунке ниже.

Это устройство предназначено для защиты одной ячейки 18650 и рассчитано на ток до 5 А.

Два из этих модулей были использованы в реализации ИБП, по одному для каждой из литий-ионных ячеек, в результате чего общая токовая нагрузка составила 10 А, чего достаточно для этого приложения.

Цепь защиты аккумулятора подключается последовательно с отрицательной клеммой литий-ионного элемента. Он постоянно измеряет напряжение и ток батареи и автоматически отключает отрицательную клемму, если один из параметров выходит за допустимые пределы.

Устройство имеет следующие 3 клеммы, как показано на рисунке выше:

  • + B / + P : подключается к положительным клеммам аккумулятора и нагрузки
  • -B: подключается к отрицательной клемме аккумулятора
  • -P : подключается к отрицательной клемме нагрузки

Схема соединений

Ниже приведена принципиальная схема устройства ИБП. Основные подсистемы ИБП описаны в следующих разделах.

Принципиальная схема ИБП Raspberry Pi (нажмите, чтобы увеличить)

В следующих разделах более подробно описаны различные подсистемы ИБП.

Микроконтроллер

Центральный процессор ИБП состоит из платы, совместимой с Arduino Pro Mini U5 с микроконтроллером ATmega328P 16 МГц.

Arduino измеряет напряжения и на его аналоговых выводах A0 , A2 и A3 .Три делителя напряжения, построенные на основе R1 - R6 , используются для понижения измеренных напряжений, чтобы они соответствовали диапазону от 0 до 1,1 В, ожидаемому входами аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Конденсаторы C5 , C6 и C7 предназначены для обеспечения более плавных показаний АЦП за счет снижения высокочастотного шума на входах АЦП.

Arduino управляет воротами силового переключателя MOSFETS Q2 , Q3 и Q4 с помощью цифровых контактов 5, 7 и 9. Схема зарядного устройства приводится в действие цифровым контактом 3 с включенной ШИМ. Светодиодный индикатор состояния подключен к цифровому контакту 2.

Преобразователь USB в последовательный порт

Преобразователь USB-порта FTDI FT232 в последовательный порт U4 служит интерфейсом между Raspberry Pi и Arduino. Также можно было бы использовать Arduino Nano со встроенным преобразователем USB в последовательный порт, однако важно выбрать версию с чипсетом FTDI, поскольку она не требует каких-либо дополнительных драйверов в большинстве текущих операционных систем.

Контакты Tx и Rx преобразователя USB в последовательный порт подключены к их соответствующим аналогам на Arduino. Вывод DTR подключается к выводу сброса Arduino через конденсатор C8 емкостью 100 нФ, чтобы гарантировать, что Arduino правильно сбрасывается перед загрузкой прошивки.

Аккумулятор

Батарея состоит из двух литий-ионных элементов 18650 BT1 и BT2 . Каждая из ячеек подключается через специальную плату защиты аккумулятора ( U1 и U3 ).

Перемычка JP1 используется для отключения положительной клеммы аккумулятора от остальной цепи. Пользователь может полностью отключить ИБП, отключив внешний источник питания и сняв эту перемычку.

Преобразователь постоянного тока в постоянный

Модуль преобразователя постоянного тока U2 используется для повышения напряжения литий-ионной батареи в диапазоне от 2,5 В до 4,2 В до 5 В, необходимых для питания Raspberry Pi и его жестких дисков.

Эта конкретная модель (основанная на микросхеме G5177) потребляет очень низкий ток покоя менее 100 мкА в режиме холостого хода.Таким образом, он может оставаться включенным все время, не теряя при этом значительного количества энергии. Постоянное включение преобразователя постоянного тока в постоянный необходимо для минимизации периода падения напряжения при переходе с внешнего питания на питание от батареи.

Выключатель питания

Сердцем ИБП является выключатель питания, построенный на базе полевых МОП-транзисторов IRLML2244 с P-каналом Q2 , Q3 и Q4 . Полевые МОП-транзисторы были выбраны из-за их очень низкого сопротивления сток-исток в открытом состоянии, что гарантирует, что напряжение внешнего источника питания достигнет Raspberry Pi без значительного падения.Ток стока этих полевых МОП-транзисторов составляет 4,3 А, что более чем достаточно для этого приложения.

Q3 отвечает за переключение напряжения внешнего источника питания. Он имеет понижающий резистор R12 , подключенный к его затвору, чтобы гарантировать, что MOSFET включен по умолчанию, если нет сигнала, поступающего от Arduino. Этот МОП-транзистор обычно получает питание в обратном направлении, тогда как ток течет от стока к истоку, который подключен к шине питания +5 В .

Q4 отвечает за переключение выходного напряжения DC-DC преобразователя. Он имеет подтягивающий резистор R10 , подключенный к его затвору, гарантирующий, что MOSFET выключен по умолчанию, если нет сигнала, поступающего от Arduino. На этот полевой МОП-транзистор обычно подается питание в обратном направлении, и его вывод истока подключен к шине питания +5 В .

Q2 отвечает за сброс Arduino после завершения работы системы. Этот полевой МОП-транзистор имеет понижающий резистор R11 , подключенный к его затвору.Он остается включенным большую часть времени и может быть выключен Arduino на короткое время, если Raspberry Pi необходимо перезапустить после завершения работы системы. Чтобы уменьшить ток стока и результирующее падение напряжения, только Raspberry Pi получает питание через этот MOSFET, в то время как жесткие диски напрямую питаются от шины питания +5 В .

Если на цифровых выходных контактах Arduino нет сигналов, выключатель питания настроен так, что по умолчанию к Raspberry Pi подключается внешнее питание. ИБП переключается на питание от батареи, когда Arduino выключает Q3 и Q4 , применяя высокий и низкий логические уровни на соответствующих вентилях.

В редких случаях, когда внешнее питание теряется, когда Arduino не работает должным образом, собственный диод внутри MOSFET Q4 гарантирует, что он все равно достигнет Raspberry Pi, хотя и уменьшится на величину падения напряжения на диоде. То же самое относится к случаю, когда ИБП застревает в состоянии питания от батареи при наличии внешнего питания; собственный диод Q3 будет проводить внешнее питание.Однако эти отказобезопасные режимы имеют свои ограничения из-за ограниченной токовой нагрузки собственных диодов MOSFET. Хотя этого должно быть достаточно для устранения короткого промежутка при переключении между внешним питанием и питанием от аккумулятора.

Зарядное устройство

Зарядное устройство для батареи имеет простую конструкцию с ШИМ, построенную на базе полевого МОП-транзистора IRLML2244 Q1 , аналогичного зарядному устройству для литий-ионных батарей, описанному в этой статье.

Шунтирующий резистор R13 требуется для измерения зарядного тока и ограничения пускового тока во время фазы включения ШИМ.Диод Шоттки D2 предотвращает подачу энергии батареи обратно во внешний источник питания через собственный диод полевого МОП-транзистора.

Подтягивающий резистор R9 гарантирует, что полевой МОП-транзистор не включится самопроизвольно в отсутствие сигнала затвора.

Затворный резистор R8 предназначен для предотвращения протекания очень высоких пиков тока через емкость затвора полевого МОП-транзистора и уменьшения возникающих в результате электромагнитных помех (EMI).

Фильтр-конденсаторы

Чтобы уменьшить пульсации источника питания из-за переключения ШИМ зарядного устройства, шума преобразователя постоянного тока и резонатора Arduino на 16 МГц. После проб и ошибок измерения пульсаций источника питания с помощью осциллографа были добавлены следующие конденсаторы фильтра:

  • Многослойные керамические конденсаторы 220 нФ C1 , C2 , C4 и C9 были установлены на выходах питания Raspberry Pi и жесткого диска, выходе преобразователя постоянного тока и выводе VCC Arduino.
  • Электролитический конденсатор 1000 мкФ с низким ESR C10 был установлен на шине питания +5 В .
  • Электролитический конденсатор с низким ESR, 47 мкФ C3 был установлен на выходе питания Raspberry Pi.

Обратите внимание, что один или несколько катушек индуктивности могли быть использованы для дальнейшего уменьшения электромагнитных помех и пульсаций источника питания, однако от этой идеи отказались из-за нехватки места на печатной плате.

Схема расположения печатной платы

Комбинация компонентов для сквозных отверстий и SMD установлена ​​на печатной плате.На рисунках ниже показаны верхняя и нижняя стороны основной печатной платы (щелкните, чтобы увеличить).

На верхнем рисунке компоновки можно увидеть следующие основные компоненты и их расположение:

  • DC-DC преобразователь: меньшая синяя плата
  • USB-последовательный преобразователь: красная плата
  • Arduino Pro Mini: большая синяя плата
  • переключатель питания Дочерняя плата MOSFET: серая печатная плата установлена ​​вертикально на правая сторона с 3 черными SMD-компонентами
  • Перемычка отключения аккумулятора: в верхнем левом углу
  • Зарядное устройство: два зеленых резистора и диод в верхнем левом углу (два 0. Последовательные резисторы 47 Ом вместо 1 Ом)
  • Делители напряжения АЦП: синих вертикальных резисторов под преобразователем USB в последовательный порт
  • Винтовая клеммная колодка: зеленая часть в правом верхнем углу

Следующие части могут быть на нижнем рисунке макета:

  • 4 конденсатора фильтра 220 нФ
  • MOSFET зарядного устройства и его подтягивающий резистор затвора: два черных SMD-компонента в правом верхнем углу изображения

В следующей таблице показано обозначение контактов клеммной колодки с винтовыми зажимами.В то время как контакт 1 - крайний левый контакт на картинке выше.

9021 - 3 9024 902 902
Клемма Назначение
1 (слева) Внешнее питание +
2 Внешнее питание -
4 Питание жесткого диска +
5 Питание Raspberry Pi +
6 (справа) Питание Raspberry Pi -

Пользовательский интерфейс

В следующих разделах описывается пользовательский интерфейс ИБП Raspberry Pi (RPi). Он состоит из светодиодного индикатора и интерфейса командной строки (CLI).

Светодиодный индикатор

Состояние ИБП отображается с помощью одного светодиодного индикатора. В следующей таблице показаны схемы мигания светодиодов и их соответствующие значения.

Шаблон мигания Значение
Мигает дважды
- Период: от 5 до 6 с
- Продолжительность включения: 100 мс
Состояние: ВНЕШНЕЕ
-
Внешнее питание ИБП готов
- сценарий Python работает на RPi
- Нормальная работа
Мигает один раз
- Период: 10 с
- Продолжительность работы: 100 мс
Состояние: ВНЕШНИЙ
- Внешнее питание
- ИБП включен готов
- Сценарий Python не запущен
- Нет регистрации событий
- Нет безопасного выключения
Всегда включен Состояние: БАТАРЕЯ
- Батарея
- осталось 100% заряда
Мигает один раз
- Период : 1 с
- Продолжительность работы: 750 мс
Состояние: БАТАРЕЯ
- Питание от аккумулятора
- Осталось 75% емкости
Мигает один раз
- Период: 1 с
- Горит d время: 500 мс
Состояние: БАТАРЕЯ
- Заряд батареи
- Осталось 50% заряда
Мигает один раз
- Период: 1 с
- Продолжительность работы: 250 мс
Состояние: БАТАРЕЯ
- Аккумулятор мощность
- осталось 25% заряда
быстро мигает
- Период: 200 мс
- Продолжительность работы: 100 мс
Состояние: БАТАРЕЯ
- Заряд аккумулятора
- осталось 0% емкости
- RPi отключится
Быстро мигает
- Период: 400 мс
- Продолжительность работы: 200 мс
Состояние: ОШИБКА
- Системная ошибка
- Батарея отключена
Быстро мигает
- Период: 100 мс
- Продолжительность работы: 50 мс
Состояния: ВНЕШНИЙ БАТАРЕЯ ОШИБКА
- Ожидание выключения RPi
Мигает один раз
- Период: 2 с
- Продолжительность работы: 500 мс
Состояние: 9 0551 CALIBRATE
- Режим калибровки
- Батарея отключена

Интерфейс командной строки

Этот ИБП оснащен интерфейсом командной строки (CLI), к которому можно получить доступ через последовательный порт Arduino. Самый простой способ подключиться к CLI - открыть монитор последовательного порта Arduino IDE при подключении к зарядному устройству. Убедитесь, что для скорости передачи установлено значение 19200.

После запуска ИБП отобразит приветственное сообщение на последовательном мониторе и текущую версию прошивки. На этом этапе ИБП готов принять одну из команд интерфейса командной строки, перечисленных в таблице ниже.

Некоторым из этих команд CLI необходимо предоставить аргументы. Таким образом, нужно ввести команду, за которой следует один или два аргумента, разделенных пробелом.

краткое состояние системы
Команда Описание
h Справка - показывает список доступных команд
stat Эта команда периодически отправляется RPi, и результирующий вывод записывается в системный журнал.
status Распечатывает подробный многострочный статус системы. Помимо краткого состояния, вывод содержит значения,, и рабочий цикл ШИМ зарядного устройства.
rom Печать значений калибровки, хранящихся в EEPROM. Выходные данные содержат постоянные калибровки напряжения, а также значения для и.
остановка [отмена] Запускает завершение работы системы. Как только оставшаяся емкость батареи достигает 0%, RPi отправляет эту команду, чтобы сообщить ИБП, что он собирается отключиться.Затем ИБП будут ждать 60 с, а затем отключат питание от RPi, пока не появится внешнее питание. Отправка halt abort отменит последовательность выключения.
тест [отмена] Активирует тестовый режим ИБП, который имитирует потерю внешнего питания. Тестовый режим завершается отправкой команды test abort .
rshunt Устанавливает, номинал шунтирующего резистора R13 . <мОм> - значение сопротивления в миллиомах.
vdiode Устанавливает, падение напряжения на диоде Шоттки D2 . <мВ> - значение падения напряжения в милливольтах.
кал <начало | стоп | вин | вупс | vbatt> [mv] Выполняет калибровку напряжения. Вход в режим калибровки напряжения осуществляется вызовом cal start , а выход - вызовом cal stop .
откалиброван с использованием cal vin .
откалиброван с использованием калибровки .
откалиброван с использованием cal vbatt .
- измеренный уровень напряжения в милливольтах. Пожалуйста, обратитесь к следующему разделу для получения более подробной информации о процедуре калибровки.
wd [часы] Включает или отключает функцию сторожевого таймера RPi. Если этот параметр включен, цикл питания будет инициирован на RPi, если команда stat не была получена в течение заранее определенного количества часов.
Сторожевой таймер включается с помощью wd enable [часы] , где необязательный параметр [часы] - это продолжительность сторожевого таймера в часах.
Сторожевой таймер отключен с помощью wd disable .
Настройки сторожевого таймера хранятся в EEPROM и могут быть отображены с помощью команды rom следующим образом:
сторожевой таймер = <состояние> (<часы> ч)
Где <состояние> - состояние активации сторожевого таймера (0 = отключено, 1 = включено, 2 = сработало).Состояние , инициированное , сообщает, что сторожевой таймер истек хотя бы один раз с момента последнего вызова команды rom . <часы> - продолжительность таймера в часах.

Процедура калибровки

Ниже приведено руководство по выполнению калибровки ИБП с помощью интерфейса командной строки через монитор последовательного порта.

Параметры калибровки хранятся в электрически стираемой программируемой постоянной памяти Arduino (EEPROM).Контрольная сумма циклического контроля избыточности (CRC) добавляется к набору параметров конфигурации и также сохраняется в EEPROM. Все параметры конфигурации проверяются, и значения вне диапазона автоматически заменяются соответствующими значениями отказоустойчивости.

При первоначальном запуске монитор последовательного порта покажет сообщение об ошибке CRC . Это ожидается, поскольку EEPROM все еще содержит некоторые недопустимые значения. Сообщение об ошибке исчезнет после завершения процедуры калибровки.

Калибровка напряжения

Для калибровки показаний, и выполните следующие действия:

  1. Подключите ИБП к исправному источнику питания 5 В, но пока не подключайте аккумулятор.
  2. Подключите ИБП к последовательному монитору Arduino.
  3. Введите начало калибровки , на серийном мониторе должно появиться сообщение Начало калибровки .
  4. Подключите полностью заряженный аккумулятор.
  5. Измерьте напряжение между контактами 1 и 2 винтовой клеммной колодки J1 с помощью цифрового мультиметра.
  6. Введите cal vin <напряжение> , где <напряжение> - это ранее измеренное значение напряжения в милливольтах (например, 5120). Сообщение V_in_cal = должно появиться на последовательном мониторе, где - калибровочная константа, которая будет сохранена в EEPROM.
  7. Измерьте напряжение между замкнутой перемычкой JP1 и массой.
  8. Введите cal vbatt <напряжение> , где <напряжение> - это ранее измеренное значение напряжения в милливольтах (например,г. 4125). Сообщение V_batt_cal = должно появиться на последовательном мониторе.
  9. Измерьте напряжение на выходных контактах преобразователя постоянного тока U2 .
  10. Введите cal vups , где - это ранее измеренное напряжение в милливольтах (например, 5309). Сообщение V_ups_cal = должно появиться на последовательном мониторе.
  11. Убедитесь, что значения калибровки были сохранены в EEPROM, вызвав команду rom .
  12. Еще раз проверьте, что правильно измеренные напряжения теперь отображаются в выходных данных команды status .
  13. Введите cal stop , чтобы завершить процедуру калибровки напряжения, на серийном мониторе должно появиться сообщение Calibration stop .
Калибровка тока

Для калибровки показаний тока зарядки аккумулятора действуйте следующим образом:

  1. Подключите амперметр, настроенный на диапазон 10 А, через контакты перемычки отключения аккумулятора JP1 .
  2. Подключите ИБП к исправному источнику питания 5 В, но пока не подключайте аккумулятор.
  3. Подключите ИБП к последовательному монитору Arduino.
  4. Введите rshunt 1400 , R_shunt = 1400 мОм должен появиться на последовательном мониторе.
  5. Введите vdiode 180 , V_diode = 180mV должен появиться на последовательном мониторе.
  6. Убедитесь, что значения были сохранены в EEPROM, вызвав команду rom .
  7. Подключите ИБП к аккумуляторной батарее, которая разряжена примерно до 3.5 В, батарея должна начать заряжаться, и на амперметре появится показание тока.
  8. Подождите 30 секунд, пока показания не стабилизируются.
  9. Проверьте значение на выходе команды status :
    1. Если отображаемое значение ниже показания амперметра, вернитесь к шагу 4 и уменьшите его на 50 мОм.
    2. Если отображаемое значение выше показания амперметра, вернитесь к шагу 4 и увеличьте его на 50 мОм.

Продолжайте повторять шаги 4 и 9, пока отображаемое значение не совпадет со значением, измеренным амперметром.должен составлять приблизительно 500 мА во время фазы зарядки постоянным током и должен постепенно уменьшаться, как только достигнет 4,15 В.

В текущей реализации невозможно откалибровать правильные показания для всего диапазона от 0 до 500 мА. Поэтому очень важно выполнить калибровку для получения точных показаний при 500 мА, чтобы гарантировать, что ток зарядки никогда не превышает этот предел. Это нормально, если для меньших значений будут получены неточные показания, тогда как на нижнем конце диапазона будет наблюдаться слишком высокое значение.По этой причине вы заметите, что макрос I_FULL в LiCharger.cpp установлен на 200 мА, тогда как предполагаемый конечный ток заряда составляет около 150 мА.

Обратите внимание, что сконфигурированное значение может быть больше, чем реальное значение R13 . Это связано с паразитным сопротивлением компонентов, последовательно соединенных с батареей (провода, перемычка, полевой МОП-транзистор и т. Д.).

Загрузки

Среди прочего, ниже вы можете найти ссылки для загрузки на GitHub исходного кода прошивки Arduino и исходных файлов схемы KiCad. Весь исходный код распространяется под лицензией GNU General Public License v3.0.

Обратите внимание, что текущая реализация использует функцию сторожевого таймера, для которой требуется настроенный загрузчик Arduino, который можно найти по ссылке ниже. Для получения дополнительных сведений следуйте инструкциям по установке в файле README на GitHub.

Индивидуальный загрузчик Arduino

Прошивка ИБП Raspberry Pi и скрипт Python

Исходные файлы схем KiCad

DIY UPS для Wi-Fi роутера

В мире уже около 50 миллиардов подключенных к Интернету устройств.Следовательно, подключение к Интернету является основой для управления этим быстро меняющимся миром. Все, от финансового рынка до телемедицины, зависит от Интернета. Молодое поколение, подобное нам, может какое-то время прожить без еды, но не может без надлежащего высокоскоростного подключения к Интернету. Скорость Интернета в развивающихся странах все еще растет, поскольку для подключения к 7 миллиардам жителей требуется огромная телекоммуникационная инфраструктура.

В развивающихся странах, таких как Индия, отключение электроэнергии является обычным явлением.Но в настоящее время из-за прорыва COVID-19 почти весь рабочий класс из 1,3-миллиардного населения работает из дома, поскольку социальное дистанцирование очень важно для предотвращения распространения вируса. Но когда мы сталкиваемся с частыми перебоями в подаче электроэнергии, наш интернет оказывается под угрозой, поскольку модем WiFi выходит из строя. Но эти ADSL-маршрутизаторы получают входные данные от телекоммуникационной линии или оптоволокна, которые будут иметь питание даже во время отключения электроэнергии, поскольку их устройства имеют резервные копии. Простым решением этой проблемы является разработка онлайн-системы ИБП для маршрутизаторов, которая может напрямую переключаться на питание от батареи в случае отключения электроэнергии.

Наши цели проектирования:

1. Выходное напряжение 12 В

2. Литий-ионные батареи (предпочтительно 18650, так как они имеют самую высокую плотность энергии в своем классе)

3. Время автономной работы не менее 1 часа.

Расходные материалы:

1. 18650 батарей - 3 (3400 мАч, 3,7 В) [я извлек из старого аккумулятора ноутбука, вы также можете сделать это, если у вас есть o]

2. Схема балансировки аккумулятора (3S 10A более чем достаточно)

3. Разъем 2,1 мм, штекер и гнездо

4. 3D-принтер для печати корпуса

Шаг 1: Разработка корпуса

Для безопасного и надежного размещения этих аккумуляторов 18650 нам понадобится чехол.Я построил свой 3D-принтер 3 года назад, который удовлетворяет все мои потребности в оболочке. Я использовал tinkercad.com, чтобы спроектировать простой корпус, имеющий необходимые размеры для размещения 3 ячеек 18650, схемы балансировки батареи и разъема 2,1 мм. Я разработал его для батарей 3S 18650, если вам нужно больше времени автономной работы для различных приложений, вы можете спроектировать его для большей батареи, изменив высоту по оси Z.

Я дал отверстия для винта M3. Вы можете изменить это по своему усмотрению.

Вот ссылка на репозиторий Thingiverse: https: // www.thingiverse.com/thing:4254213

Шаг 2. Извлечение элементов из старых аккумуляторов ноутбуков

ВНИМАНИЕ !!!! Этот процесс опасен, поскольку вы имеете дело с литий-ионными батареями. Для вашей безопасности используйте необходимые средства защиты.

Начните с одной стороны аккумулятора с помощью плоского инструмента, такого как скальпель или плоская отвертка, и попробуйте поднять его с одной стороны. Равномерно приложите усилие, медленно продвигаясь вперед с помощью отвертки, и откройте пластиковый корпус. Как только вы сможете снять чехол, вас встретит аккумулятор 18650.

Используйте пластырь, чтобы осторожно удалить соединения между ними. Измерьте их напряжения мультиметром.

Если показание меньше 3В, он не подлежит ремонту. Из-за таких элементов только вся аккумуляторная батарея не сможет выдержать требуемую энергию. Следовательно, вы можете повторно использовать все другие хорошие батареи, показания которых превышают 3 В.

Шаг 3: Изготовление аккумулятора

В зависимости от ваших требований вы также можете сделать аккумулятор большего размера. Здесь я просто использую 3 ячейки, чтобы сделать портативный аккумулятор, который может обеспечить 12 аккумуляторов.6V емкостью 2700mAh. Как я вывел его 2700mAh?

Вот расчет.

На аккумуляторной батарее ноутбука была напечатана этикетка с надписью «90 Вт-ч» (да, это был игровой ноутбук Dell XPS 15). Мне удалось восстановить 9 ячеек. 3 ячейки, соединенные последовательно, дадут 11,1 В, а 3 из этих батарей параллельно. Следовательно,

90 Втч / (11,1 * 3) = 2,7 Ач

Следовательно, если мы построим аккумуляторную батарею из 3 последовательно соединенных ячеек, она будет иметь емкость 2700 мАч при 11,1 В

, то есть 30 Втч.Этого достаточно для работы моего ADSL-маршрутизатора мощностью 24 Вт в течение 75 минут.

Если у вас обычный маршрутизатор, то есть на 6 Вт (12 В при 500 мА), то он проработает 5 часов. В чрезвычайное время это много.

Итак, посчитайте и постройте в соответствии с вашими требованиями.

Шаг 4. Подключите все и разверните

Теперь подключите все по схемам. Здесь вы можете заметить, что положительный полюс каждой ячейки подключен к цепи балансира, чтобы обеспечить надлежащую балансировку батареи во время зарядки и разрядки. Это все равно, что иметь входные трубы одинакового диаметра для всех 3 резервуаров для воды, чтобы наполнять и опорожнять их с одинаковой скоростью.

Припаяйте все в соответствии со схемой и с помощью горячего клея закрепите гнездо 2,1 мм внутри корпуса, напечатанного на 3D-принтере. Затем выньте штекерный разъем 2,1 мм для подключения к маршрутизатору. Закрепите крышку винтами M3,

Работа: В нормальных условиях аккумулятор заряжается через цепь балансира от сетевого адаптера, а адаптер питает маршрутизатор.

Когда нет питания, появляется ИБП и без задержки запускает маршрутизатор. Это безопасный и чистый способ утилизации старого аккумулятора ноутбука. Если вы считаете, что это полезно, пожалуйста, дайте мне большой палец вверх.

Самостоятельный источник бесперебойного питания (ИБП) для Raspberry Pi 4 | Raspberry Pi

ИБП (источник бесперебойного питания) - это тип системы электропитания, который содержит батарею или любое устройство накопления энергии для поддержания питания и обеспечения питания электроники в случае скачка напряжения.

В этом руководстве мы построим ИБП для Raspberry Pi 4, который также совместим со старыми платами Pi.

Зачем вам ИБП для Raspberry Pi?

В некоторых конкретных проектах или использованиях важно обеспечить Raspberry Pi непрерывным питанием в случае скачка напряжения - в ситуации, например, если что-то записывается на SD-карту и происходит отключение электроэнергии, образ, вероятно, станет поврежденным и, следовательно, непригодным для использования. Подобный случай может произойти, когда вы пишете код на своем компьютере, и происходит отключение электроэнергии.Однако, если присутствует ИБП, вы можете выделить себе несколько драгоценных минут для сохранения файла.

ИБП гарантирует, что в случае перебоя в подаче электроэнергии сработает аккумулятор или любой другой источник питания без какого-либо воздействия на нашу плату. Обычно ИБП состоит из следующих основных компонентов:

  1. Схема зарядки аккумулятора
  2. Аккумулятор
  3. Регуляторы мощности (при необходимости)

Схемы ИБП

Рекомендуемое входное напряжение для плат Pi составляет 5 В.Зная это, нам для начала понадобится схема зарядки аккумуляторов. Здесь мы можем использовать несколько аккумуляторов AA, скажем, восемь, чтобы сделать батарейный блок на 9,6 В.

Схема зарядки просто построена на двух диодах 1N504. Один из диодов, D2, предотвращает перезарядку аккумулятора, а D1 предотвращает разряд аккумулятора от источника питания 12 В.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *