50W 사인파 UPS 회로

이 기사에서 자세히 설명하는 UPS는 60Hz의 주파수로 110V에서 일관되게 50W의 전력 출력을 제공 할 수 있습니다. 출력은 기본적으로 부하에 대한 표준 주전원 가정용 AC 전원과 똑같이 동작하는 사인파입니다.

통합 전원 공급 장치는 배터리 충전기처럼 작동합니다. UPS는 다양한 애플리케이션을 위해 구현 될 수 있지만 주로 다음과 같이 설계되었습니다. 소형 컴퓨터 시스템에 전원 공급 그리고 디스크 드라이브와 같은 중요한 주변 장치는 정전으로 인해 데이터가 삭제되거나 즉시 실행될 수있는 프로그램이 중단되지 않도록합니다.

이는이 납산 전원 50 와트 UPS 회로가 보통 60 와트 이상의 실제 전력으로 작동하는 더 큰 PC를 처리하지 않을 것임을 의미합니다.

이것의 중요한 특징은 UPS 회로 이는 '깨끗한'사인파 AC 전원을 출력한다는 것입니다. 그리드 AC 라인 내의 노이즈, 스파이크 또는 저전압과 같은 결함은 컴퓨터 (부하) 기능에 영향을 미치지 않습니다.

전원 릴레이 전환 단계

전원 공급 장치 단계는 리모컨을 통해 전원을 공급 받기 때문에 매우 독특합니다. 12V 납산 또는 SMF 배터리 또한 AC 전원 라인에서 배터리가 UPS 작동에 가장 중요한 요소가됩니다.

아래 그림 1에서 볼 수 있듯이 CHARGE-OFF-OPERATE 스위치 S1이 CHARGE 또는 OPERATE 설정에 배치되면 릴레이 RY2가 활성화되고 접점이 AC 전원을 전력 변압기 T1 및 T2의 1 차 권선에 제공합니다.

2 차 권선을 통과하는 전류는 다이오드 D1, D2, D3 및 D4를 통해 정류됩니다.

초크 L1 및 L2는 배터리의 충전 전류를 제한하고 리플 전류의 통과를 금지합니다.

다이오드 D5는 '바' 과부하 보호 기능은 배터리가 실수로 잘못된 극성에 연결될 경우 퓨즈 F1을 작동 시켜서 많은 취약한 구성 요소를 보호하는 것입니다.

연산 증폭기 IC1은 전위차계 R3을 통해 11 ~ 14V 범위에서 기준 전압을 조정할 수있는 반전 전압 비교기의 형태로 연결됩니다.

배터리 전압이 기준 아래로 떨어지면 옵토 커플러 IC2가 활성화되어 릴레이 RY1에 전원을 공급합니다. RY1의 접점을 통과하는 전류는 부하가 너무 무겁지 않을 때 배터리 충전을 시작합니다.

반면에 UPS가 100 % 전위에서 작동하거나 그에 가깝게 작동하는 경우 배터리 방전을 방지하기 위해 적절한 전류 공급을 제공하기 위해 외부 배터리 충전기가 필요할 수 있습니다.

에 10 암페어 배터리 충전기 권장됩니다. 대부분의 배터리 충전기에는 여과 시스템이 없기 때문에 리플 전류를 최소화하기 위해 충전기 출력과 배터리 사이에 고가의 필터 커패시터를 포함해야합니다.

방지하기 위해 배터리 과충전 , 충전기의 전원은 UPS가 100 % 용량으로로드 될 때만 켜야합니다.

12V 출력이 의도하지 않게 단락 될 때 기본 퓨즈 F1이 고장 나지 않도록 퓨즈 F2는 10A 미만이어야합니다.

트랜지스터 증폭기 단계

아래 그림 2에서 볼 수 있듯이, UPS AC 출력은 변압기 결합 클래스 B 증폭기 회로에서 생성됩니다.

4 세트 달링턴 트랜지스터 (Q4-Q8, Q5-Q9, Q6-Q10 및 Q7-Q11)은 이미 터-팔로어 네트워크와 유사하게 작동하여 전력 변압기 T5 및 T6 1 차 권선에 전압을 전달합니다.

커패시터 C8은 고전압 크로스 오버 왜곡 또는 클리핑으로 인해 발생하는 고주파 성분을 제거하고 고주파 자체 발진을 억제합니다.

Darlington 세트 중 두 개는 변압기 T3을 통해 병렬로 전원이 공급되며 다른 커플은 T4를 통해 병렬로 밀립니다.

다이오드 D11, D12, D13 및 D14는 컷오프 영역 주변에서 출력 트랜지스터를 바이어스하는 일정한 DC베이스 전압을 생성합니다.

그만큼 클래스 A 드라이버 트랜지스터 Q2 및 Q3에 의해 형성된 네트워크는 유사하게 이미 터 팔로워로 완전히 구성됩니다. 필수 전압 승압은 트랜스포머 T3 및 T4에 의해 구현되며, 트랜스포머는 역순으로 구성된 일반적인 전력 트랜스포머이기도합니다.

트랜지스터 Q1은 트랜지스터 Q2와 Q3를 병렬로 구동합니다. Q1베이스는 4.5V DC 인 IC5-d 출력 (그림 3 참조)에 직접 연결됩니다.

출력단의 푸시-풀 구동을위한 위상 반전은 변압기 T3 및 T4 변압기의 2 차 배선을 적절하게 연결함으로써 달성됩니다.

사인파 생성기

아래 그림 3에서 알 수 있듯이 오실레이터 스테이지 IC4를 사용하여 구성됩니다. 567 톤 감지기 .

IC의 주파수는 저항 R26 및 R27과 커패시터 C14에 의해 설정되며 정확한 60Hz로 고정됩니다. IC4의 구형파 출력은 IC5-b에 의해 삼각파로 변환됩니다. 사인파로 변환 IC5-c에 의해.

연산 증폭기 IC5-d의 이득은 다음과 같이 설정됩니다. 전위차계 R35, AC 출력 전압으로 고정됩니다.

연산 증폭기 IC5-a는 T2 출력의 사인파를 60Hz 주파수로 변환합니다.

D15는 다음과 같은 경우에 발생할 수있는 손상으로부터 보호합니다. 앰프에서 반전 입력은 접지를 기준으로 음으로 바뀌면 다이오드는 일반적으로 역 바이어스됩니다.

C12 및 D16을 통해 IC4에 연결된 60Hz 펄스는 오실레이터를 트리거하여 그리드 AC 주파수에 고정합니다. 정확성에 대한 어느 정도의 통제 위상 동기화 전위차계 R20을 미세 조정하여 얻을 수 있습니다.

올바르게 조정되면 AC 출력은 입력 AC 그리드 라인과 동 위상으로 잠기 게되며, 입력 전원 장애 및 복원 중이 잠금 / 잠금 해제 프로세스는 부드럽고 유리하며 거의 간섭을 일으키지 않습니다.

그만큼 사인파 발생기 IC3, 7805 IC, 5V 레귤레이터를 통해 부드럽고 리플이없는 9V 전력이 제공됩니다. 레귤레이터의 핀 3은 정확한 9V 출력을 얻기 위해 저항 분배기 R16 및 R17을 사용하여 접지선보다 4V에서 유지됩니다.

미터 회로

가능할 수 있습니다 배터리 전압을 모니터링 또는 아래 그림 4와 같이 미터 회로를 통한 AC 출력 전압.

에 브리지 정류기 4 개의 정류 다이오드로 구성되어 AC를 DC로 변환하고 커패시터 C19는 순수한 DC로 평활화됩니다.

DPDT 스위치는 12V 공급 장치 또는 다음을 사용하여 구축 된 전압 분배기가있는 15V DC 전압계를 연결합니다. 저항 분배기 R36 및 R37의.

전원 공급 장치 전환을 테스트하는 방법

다음 사항이 중요 할 수 있습니다. 전원 공급 장치 테스트 앰프가 배선되기 전에 섹션. 이것은 심지어 앰프 단계가 조립되기 전에 수행 될 수 있습니다.

이를 위해 R4에 연결된 끝쪽으로 R3의 슬라이더 암을 조정할 수 있습니다.

아직 전원 코드를 전기 콘센트에 연결하지 마십시오. 12V 연결 납축 전지 공급 및 위치 S1에 CHARGE 또는 OPERATE로.

이제 릴레이 RY2가 활성화되고 LED1이 켜진 것을 볼 수 있습니다. 이 시점에서 IC1의 핀 2와 7에서 약 12V를 찾을 수 있습니다.

핀 6은 로직 로우를 보여야합니다. 다음으로, 전원 코드를 AC 콘센트에 연결하십시오. 이제 LMP1 램프가 켜집니다. 릴레이 RY1은 계속 꺼져 있어야하며 일반적으로 열린 접점에서 약 14V를 테스트합니다.

IC1의 핀 7은 약 14V, 핀 3은 약 11V를 나타냅니다. 핀 6은 로직 로우를 나타내야합니다.

R3을 반대쪽 끝으로 돌려 핀 3에서 14V를 얻으십시오. 이때 RY1은 LED1이 꺼진 상태에서 활성화되어야합니다.

이제 배터리 지점의 전압이 13V로 표시되어야합니다. 릴레이 RY1이 비활성화되는 수준에서 R3을 조정하십시오.

충전기 단계는 배터리 전압이 올라가고 감소함에 따라 스위치를 계속 껐다가 켜십시오. . R3의 정확한 설정은 충전기 출력이 매우 빠르게 전환되고 실제로 켜지는 순간 꺼지는 지점에있을 수 있습니다.

배터리 전압은 충전 공급이 없을 때 약 12.5V 표시가되어야합니다. 배터리 전압이 떨어지면 물론 배터리가 너무 많이 방전되어 충전기의 전체 전류가 전압을 12.5까지 복원 할 수없는 경우가 아니면 충전기 출력이 반복적으로 전환되기 시작해야합니다.

사인파 생성기 테스트

의 테스트 사인파 발생기 단계 별도로 실행할 수 있습니다. 표시된 PCB에 조립하는 경우 9V 레귤레이터 IC , 그런 다음 테스트 절차에 9V PP3 배터리 또는 이와 동등한 외부 전원을 사용할 수 있습니다.

프리셋 R20의 슬라이더 암을지면에 배치하여 시작합니다. 오실로스코프 스코프를 사용하면 IC4의 핀 5에 구형파 신호가 표시되어야합니다.

60Hz 사인파 주파수를 스코프의 수평 스윕 , 직사각형 리사 주 파형을 생성하는 60Hz의 주파수를 얻도록 저항 R27을 조정합니다.

주파수가 정확할 필요는 없습니다. 점진적으로 변화하는 파형 패턴은 매우 만족 스러울 수 있습니다. 표준 60Hz 스위프에 대해 스코프를 설정 한 경우 스코프가 IC5-b의 출력에 삼각파를 표시하고 IC5-c의 출력에 사인파를 표시하는지 확인합니다.

IC5-d 출력에서도 사인파를 사용할 수 있어야합니다. 그리고 그 진폭은 R35의 조정에 따라 달라져야합니다. 이러한 검사 중 하나라도 잘못된 경향이있는 경우 모든 입력 및 출력 핀에서 4.5V DC가 있는지 검사하십시오.

다음으로 12.6V AC 소스를 R21에 연결하고 IC5-a의 출력 펄스를 표시하는 스코프를 찾을 때까지 R20을 조정합니다. 발진기 주파수는 입력 라인 주파수에 고정되어야합니다. 지금 범위를 정하다 이전과 같이 Lissajous 곡선을 표시하고 IC5-d 출력을 모니터링합니다.

거의 닫혀있는 타원형 패턴이 보일 것입니다. 스코프 디스플레이가 거의 경 사진 직선이되도록 R20을 미세 조정하여 출력 신호가 그리드 라인과 동위임을 보여줄 수 있어야합니다.

이제 전원 코드를 뽑아 입력 AC 신호를 분리하면 스코프 패턴이 열리고 닫히는 타원형 디스플레이로 점진적으로 변경되기 시작해야합니다.

위의 변화율을 줄이기 위해 전위차계 R27을 다시 정렬하십시오. 입력 AC 주파수가 다시 연결 되 자마자 범위 표시 경 사진 선 패턴으로 즉시 돌아와야합니다.

미터 회로 테스트

테스트 및 교정 미터 회로 그리드 AC 라인에 정류기를 연결하여 구현할 수 있습니다.

S2를 AC 위치로 밀고 R37을 미세 조정하여 표준 미터 판독을 통해 별도로 측정 된 AC 입력 전압의 1/10 일 수있는 미터 판독 값을 얻습니다.

측정 값이 나타나지 않으면 C19 주변에서 약 130V DC를 찾아 정류기가 올바르게 연결되었는지 확인합니다. 여기에서 스코프는 C19 커패시터의 낮은 uF 값으로 인해 큰 리플 요소를 표시해야합니다.

증폭기 테스트

파워 트랜지스터 증폭기 스테이지를 12V 전원 및 입력 사인파 파형 발생기와 통합하여 테스트를 시작합니다.

제로 출력 신호에 대한 설정을 결정하는 IC5-d의 출력 측과 관련된 끝쪽으로 R35 센터 암을 조정합니다.

이제 S1을 'OPERATE'위치로 이동합니다. Q2, Q3, Q8, Q9, Q10 및 Q11의 이미 터에서 12.5V의 미터 판독 값이 표시되어야합니다.

이 트랜지스터는 뜨겁지는 않지만 조금 더 따뜻해지는 것을 알 수 있습니다.

Q4, Q5, Q6 및 Q7의베이스에서 약 11V의 미터 판독 값을 볼 수 있고 Q1 이미 터에서 약 4V의 미터 판독 값을 볼 수 있습니다.

다음 테스트 절차를 수행하는 동안 출력 작업시주의해야합니다. 이는 치명적인 주전원 117V 수준에 있기 때문입니다.

트랜스포머 T5 및 T6의 120V 권선 각각의 와이어 하나를 서로 연결하고 나머지는 연결되지 않은 상태로 둡니다.

연결 AC 전압계 변압기 권선 중 하나를 사용하고 계량기를 110V보다 큰 범위로 설정하십시오.

그런 다음 측정 가능한 출력 전압이 보일 때까지 R35 프리셋 센터 암을 조금씩 돌립니다. 이런 일이 발생하지 않는 경우 출력 단계로의 위상 드라이브가 반전되었는지 확인하십시오.

Q4 또는 Q6베이스에서 Q5 또는 Q7베이스로의 AC 전압은 접지 판독 값의 두 배 여야합니다. 이것이 보이지 않으면 변압기 T3 또는 T4 중 하나의 권선 연결을 교체해보십시오.

다음으로 변압기 T5 및 T6의 120V 권선이 완벽하게 동 위상이므로 적절한 방식으로 연결되었는지 확인합니다. 연결되지 않은 리드에 전압계를 연결합니다.

전압이 이전 판독 값보다 두 배 더 많다는 것을 알게되면 권선이 확실히 직렬로 연결됩니다. 권선 중 하나의 연결을 빠르게 반전하십시오.

미터기에서 전압 판독 값이 표시되지 않으면 다른 두 리드를 서로 연결하십시오. 출력에 15W 램프를 연결하고 전체 출력을 얻기 위해 사전 설정 R35를 설정합니다. 램프는 최적의 밝기로 켜져 야하며 미터는 약 125V AC를 표시해야합니다.

UPS 사용 방법

제안 된 50W UPS 회로를 구현하는 동안 부하를 켜기 전에 S1을 'OPERATE'로 설정해야합니다.

UPS의 AC 출력을 확인하여 최소 120V를 생성하는지 확인합니다. 이 120V 전압은 출력이로드되는 즉시 약간 감소 할 수 있습니다.

전압이 불안정한 경우 오실레이터가 잠기지 않았고 주 전력망과 동기화되지 않았 음을 의미합니다. 이 문제를 해결하려면 회로가 약간 예열 된 후 잠시 후 사전 설정 R27 및 R20을 다시 조정하십시오.

R27 / R20 프리셋을 적절하게 조정하면 각 스위치 ON 기간 동안 AC 주전원 주파수로 오실레이터가 잠기는 것을 알 수 있습니다.

이제 시스템을 켜고 출력 전압 조건을 다시 확인하십시오. 출력 전압이 110 볼트 예를 들어 디스크 드라이브 또는 프린터와 같이 불연속 부하로 작동하는 동안 이는 허용 될 수 있습니다.

주전원 중단시 UPS의 백업 시간은 배터리의 Ah 등급에 따라 달라집니다. 모터 사이클 배터리를 사용하면 약 15 분의 백업 작동 시간을 제공해야합니다.

파스 목록

위에서 설명한 50 와트 사인파 UPS 회로의 전체 부품 목록은 다음 이미지에 나와 있습니다.

L1, L2 필터 초크를 구성하는 방법

부품 딜러로부터 제안 된 L1, L2 초크를 얻을 수없는 경우 다음 구성을 사용하여 동일한 초크를 구성 할 수 있습니다.

코일에 1mm 수퍼 에나멜 와이어 사용