무정전 전원 공급 장치 (UPS) 회로를 설계하는 방법

이 간단한 튜토리얼에서 우리는 맞춤형 UPS 회로 설계 집에서 몇 개의 NAND IC 및 일부 릴레이와 같은 일반 구성 요소를 사용합니다.

UPS 란?

무정전 전원 공급 장치를 의미하는 UPS는 갑작스런 정전이나 변동 또는 절전에 관계없이 약간의 중단없이 연결된 부하에 끊김없는 AC 주 전원을 제공하도록 설계된 인버터입니다.

UPS는 중요한 데이터 처리를 포함하고 중요한 데이터 처리 작업 중에 주전원 중단을 감당할 수없는 PC 및 기타 장비에 유용합니다.

이러한 장비의 경우 UPS는 부하에 대한 즉각적인 전력 백업과 실제 주 전력이 복구 될 때까지 사용자에게 컴퓨터의 중요한 데이터를 저장할 충분한 시간을 제공하기 때문에 매우 편리합니다.

이는 UPS가 주전원에서 인버터 (백업 모드)로 또는 가능한 주전원 오작동시 그 반대로 전환 할 때 매우 신속해야 함을 의미합니다.

이 기사에서는 모든 최소한의 기능을 갖춘 간단한 UPS를 만들어 위의 기본 사항을 준수하고 작동 과정에서 사용자에게 양질의 무정전 전력을 제공하는 방법을 배웁니다.

UPS 스테이지

기본 UPS 회로 다음과 같은 기본 단계가 있습니다.

1) 인버터 회로

2) 배터리

3) 배터리 충전기 회로

4) 릴레이 또는 트라이 액 또는 SSR과 같은 기타 장치를 사용하는 전환 회로 단계.

이제 합리적으로 괜찮은 성능을 구현하기 위해 위의 회로 단계를 함께 구축하고 통합하는 방법을 알아 보겠습니다. UPS 시스템 .

블록 다이어그램

무정전 전원 공급 장치의 언급 된 기능 단계는 다음 블록 다이어그램을 통해 자세히 이해할 수 있습니다.

여기에서 주요 UPS 전환 기능이 두 개의 DPDT 릴레이 단계에 의해 수행됨을 알 수 있습니다.

두 DPDT 릴레이 모두 12V AC에서 DC 전원 공급 장치 또는 어댑터로 전원이 공급됩니다.

왼쪽 DPDT 릴레이는 배터리 충전기를 제어하는 ​​것을 볼 수 있습니다. 배터리 충전기는 상단 릴레이 접점을 통해 AC 주전원을 사용할 수있을 때 전원이 공급되고 하단 릴레이 접점을 통해 배터리에 충전 입력을 공급합니다. AC 주전원에 장애가 발생하면 릴레이 접점이 N / C 접점으로 전환됩니다. 상단 릴레이 접점은 배터리 충전기의 전원을 끄고 하단 접점은 이제 배터리를 인버터와 연결하여 인버터 모드 작동을 시작합니다.

오른쪽 릴레이 접점은 그리드 AC 주전원에서 인버터 AC 주전원으로 또는 그 반대로 전환하는 데 사용됩니다.

실용적인 UPS 설계

다음 토론에서는 실용적인 UPS 회로를 이해하고 설계하려고 노력할 것입니다.

1) 인버터.

UPS는 중요하고 민감한 전자 기기를 처리해야하기 때문에 관련된 인버터 단계는 파형으로 합리적으로 발전해야합니다. 즉, 일반적인 구형파 인버터는 UPS에 권장되지 않을 수 있으므로 설계를 위해 다음 사항을 확인합니다. 이 상태는 적절하게 처리됩니다.

내가 게시했지만 많은 인버터 회로 이 웹 사이트에는 정교한 PWM 사인파 유형 , 여기서는 기사를 더 흥미롭게 만들기 위해 완전히 새로운 디자인을 선택하고 목록에 새 인버터 회로를 추가합니다.

UPS 설계는 단 하나의 IC 4093이지만 좋은 PWM 수정 사인파를 실행할 수 있습니다. 출력에서 기능.

부품 목록

• IC 4093의 N1 --- N3 NAND 게이트
• Mosfets = IRF540
• 변압기 = 9-0-9V / 10 암페어 / 220V 또는 120V
• R3 / R4 = 220k 냄비
• C1 / C2 = 0.1uF / 50V
• 모든 저항은 1K 1/4 와트입니다.

인버터 회로 작동

그만큼 IC 4093은 4 개의 Schmidt 유형 NAND 게이트로 구성됩니다. , 이러한 게이트는 필요한 사양을 구현하기 위해 위에 표시된 인버터 회로에서 적절하게 구성 및 배열됩니다.

게이트 N1 중 하나는 200Hz를 생성하는 발진기로 리깅되고 다른 게이트 N2는 50Hz 펄스를 생성하기위한 두 번째 발진기로 연결됩니다.

N1의 출력은 200Hz의 속도로 연결된 MOSFET을 구동하는 데 사용되며 게이트 N2는 추가 게이트 N3 / N4와 함께 MOSFET을 50Hz의 속도로 교대로 전환합니다.

이는 MOSFET이 N1의 출력에서 ​​동시에 전도되지 않도록하기위한 것입니다.

N3, N4의 출력은 N1의 200Hz를 변압기에서 처리하여 의도 된 220V에서 PWM AC를 생성하는 대체 펄스 블록으로 나눕니다.

이것으로 UPS 제작 튜토리얼의 인버터 단계를 마칩니다.

다음 단계는 전환 릴레이 회로 , 그리고 위의 인버터가 주전원 장애시 자동 인버터 백업 및 배터리 충전 작동을 용이하게하기 위해 전환 릴레이와 연결되어야하는 방법과 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

릴레이 전환 단계 및 배터리 충전기 회로

아래 이미지는 제안 된 UPS 설계에 대한 자동 전환을 구현하기 위해 몇 개의 릴레이로 인버터 회로의 변압기 섹션을 구성하는 방법을 보여줍니다.

그림은 또한 간단한 자동 배터리 충전기 회로 다이어그램 왼쪽의 IC 741을 사용합니다.

먼저 전환 릴레이의 배선 방법을 배우고 배터리 충전기 설명을 진행할 수 있습니다.

모두이 단계에서 사용되는 3 개의 릴레이 세트가 있습니다.

1) RL1 및 RL2 형태의 SPDT 릴레이 2 개

2) RL3a 및 RL3b로 DPDT 릴레이 1 개.

RL1은 배터리 충전기 회로와 함께 부착되어 배터리의 높음 / 낮음 차단 충전 레벨 차단을 제어하고 배터리가 인버터에 사용될 준비가 된시기와 제거해야하는시기를 결정합니다.

SPDT RL2 및 DPDT (RL3a 및 RL3b)는 정전 및 복구 중 즉각적인 전환 작업에 사용됩니다. RL2 접점은 주전원 가용성 또는 부재에 따라 변압기의 중앙 탭을 배터리와 연결하거나 분리하는 데 사용됩니다.

DPDT 릴레이의 두 접점 세트 인 RL3a 및 RLb는 정전 또는 복구 기간 동안 인버터 주전원 또는 계통 주전원을 통해 부하를 전환하는 역할을합니다.

RL2 및 DPDT RL3a / RL3b의 코일은 14V로 연결됩니다. 전원 공급 이러한 릴레이는 입력 전원 상태에 따라 빠르게 활성화 및 비활성화되고 필요한 전환 작업을 수행합니다. 이 14V 전원은 주 전원을 사용할 수있는 동안 인버터 배터리를 충전하기위한 소스로도 사용됩니다.

RL1의 코일은 배터리의 배터리 충전을 제어하고 14V 소스에서 배터리로의 공급이 동일한 값에 도달하자마자 차단되도록하는 opamp 회로와 연결되어있는 것을 볼 수 있습니다.

또한 배터리가 인버터 모드에 있고 부하에 의해 소모되는 동안 낮은 방전 수준이 11V 이하로 떨어지지 않고이 수준 근처에 도달하면 인버터에서 배터리를 차단합니다. 이 두 작업은 opamp 명령에 대한 응답으로 릴레이 RL1에 의해 실행됩니다.

위의 UPS 배터리 충전기 회로에 대한 설정 절차는이 기사에서 배울 수 있습니다. IC 741을 사용하여 로우 하이 컷오프 배터리 충전기를 만드는 방법

이제 PC 또는 기타 유사한 장치에 무정전 전원을 제공하는 데 사용할 수있는 괜찮아 보이는 소형 ​​UPS를 실행하기 위해 위의 모든 단계를 통합하기 만하면됩니다.

이것으로 위의 상세 가이드를 따라 새로운 취미가가 쉽게 할 수있는 개인용 UPS 회로를 설계하기위한 튜토리얼을 마칩니다.