12V, 2A neprekinjeno napajanje: 6 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

PRIJAVA NA TEKMU ZA NAPAJANJE

Glasujte zame, če se vam zdi ta Navodilo koristno

Kaj je neprekinjeno napajanje?

Izvleček iz Wikipedije

"Neprekinjeno napajanje, tudi vir neprekinjenega napajanja, UPS ali rezervna baterija, je električni aparat, ki oskrbuje obremenitev ob izpadu vhodnega vira napajanja ali omrežnega napajanja. UPS se razlikuje od pomožnega ali zasilnega napajalnega sistema ali generatorja v pripravljenosti saj bo zagotovil skoraj takojšnjo zaščito pred prekinitvami vhodne energije z dobavo energije, shranjene v baterijah."

Upoštevajte, da je UPS le kratkoročna rešitev, razpoložljivost energije pa je odvisna od obremenitve, priključene na UPS.

Zakaj 12V UPS?

Večina sodobne elektronske opreme v naših domovih in okoli njih se opira izključno na komunalno napajanje. Ko se napajanje izklopi, izgine tudi vsa naša sodobna elektronska oprema. Obstaja nekaj primerov, ko je to nezaželeno, če navedemo le nekaj:

• Alarmni sistemi
• Sistemi za nadzor dostopa
• Omrežna povezljivost
• Telefonski sistemi
• Varnostne / zasilne luči

Vsi ti sistemi običajno delujejo na 12V in jih je mogoče enostavno priključiti na 12V UPS.

Sestavni deli UPS -a

UPS je sestavljen iz treh delov:

1. Transformator
2. Regulirano napajanje
3. Polnilec baterij
4. Rezervna baterija

Skozi vsak korak bom razložil, kako zgraditi zanesljiv 12V UPS brez posebnih komponent.

Korak: Transformator

12V UPS uporablja standarden transformator, ki je na voljo pri vseh vodilnih dobaviteljih varnostne opreme. Izhod transformatorja mora biti med 16 in 17 V AC in nazivno močjo do 3 ampere. Vedno raje preoblikujem, zato bom ta 2A UPS oblikoval tako, da bo ocenjen na največ 3A.

Nekateri dobavitelji imajo transformatorje že vgrajene v ohišje z dodatno zaščito pred prenapetostjo in prenapetostjo.

2. korak: Regulirano napajanje

UPS mora biti sposoben neprekinjeno napajati nazivni tok pri nazivni izhodni napetosti, ne da bi se pri tem zanašal na rezervno baterijo. Prvi korak bo torej načrtovanje 12V napajalnika.

Dober začetek bo uporaba regulatorja napetosti LM317. Preden pogledamo trenutno oceno naprave, začnimo z regulirano izhodno napetostjo. Čeprav smo vsi navajeni sklicevati se na 12V sistem, je v resnici običajno 13,8V sistem. Ta napetost je popolnoma napolnjena napetost standardne baterije SLA. Za vse izračune bom uporabil 13,8 V.

Za izračun vrednosti komponent si oglejte podatkovni list LM317. Navaja, da:

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

in da je Iadj tipično omejen na 50uA.

Za začetek sem izbral vrednost R1 na 1Kohm, torej

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

13,8 = 1,25 (1 + R2/1K) + 50uA x R2

13,8 = 1,25 + 1,25/10E3 x R2) + 50E-6 x R2

12,55 = 0,00125 R2 + 0,00005 R2

12,55 = 0,0013 R2

R2 = 9,653Kohm

Toda vrednost 9,653Kohm ni standardna vrednost upora, zato bomo morali uporabiti več uporov, da se približamo tej vrednosti. Najboljša rešitev bo vzporedna postavitev dveh uporov. Vsaka dva vzporedna upora imata vedno skupni upor NIŽJI od upora z najnižjo vrednostjo. Zato naredite upor R2a 10Kohm.

1/R2 = 1/R2a + 1/R2b

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

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

R2b = 278Kohm

R2b kot 270K

R2 = 9,643Kohm, dovolj blizu, kar potrebujemo.

Kondenzator 1000uf ni kritičen, vendar je to dobra vrednost. 0,1uf kondenzator zmanjšuje nihanja izhodne napetosti

Zdaj imamo napajanje 13,8 V, ki je glede na podatkovni list ocenjeno na 1,5 amp.

3. korak: Polnilec baterij

Če želimo napajalnik uporabljati kot polnilnik, moramo polnilni tok omejiti na baterijo. Napajanje lahko zagotovi največ 1,5 ampera, zato bo naslednji korak pogled na vezje z baterijo, priključeno na izhod. Ko se napetost akumulatorja dvigne (polnjenje), se bo polnilni tok zmanjšal. Pri popolnoma napolnjeni bateriji 13,8 V se bo polnilni tok znižal na nič.

Upor na izhodu bo uporabljen za omejevanje toka na nazivno vrednost LM317. Vemo, da je izhodna napetost LM317 fiksna na 13,8 V. Napetost prazne baterije SLA je okoli 12,0 V. Izračun R je zdaj preprost.

R = V / I

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

R = 1,2 ohma

Zdaj je moč, ki se razprši v uporu, enaka

P = I^2 R.

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

4. korak: Podvojite tok na največ 3A

Namesto da bi uporabil dražje regulatorje z oceno 3A, sem se odločil, da bom še vedno uporabljal standard LM317. Za povečanje trenutne ocene UPS sem preprosto dodal dva vezja skupaj in s tem podvojil trenutno oceno.

Toda pri povezovanju dveh napajalnikov obstaja težava. Čeprav so bile njihove izhodne napetosti izračunane kot popolnoma enake, bodo spremembe v komponentah in postavitvi PC -plošče povzročile, da bo en napajalnik vedno imel večino toka. Da bi to odpravili, so bili kombinirani izhodi vzeti po trenutnih omejevalnih uporih in ne na izhodu samega regulatorja. To zagotavlja, da izhodni upori absorbirajo napetostno razliko med regulatorjema.

5. korak: Zadnji krog

Nisem mogel nabaviti uporov 1R2, 3W, zato sem se odločil, da za izdelavo upora 1R2 uporabim več uporov. Izračunal sem različne vrednosti serije/vzporednih uporov in ugotovil, da uporaba šestih uporov 1R8 prinaša 1R2. Točno to, kar sem potreboval. 1R2 3W upor je bil zdaj zamenjan s šestimi 1R8 0,5W upori.

Drug dodatek vezju je izhod napajanja. Ta izhod bo 5V ob prisotnosti električnega omrežja in 0V med izpadom omrežja. Ta dodatek olajša priključitev UPS na sisteme, ki potrebujejo tudi signal stanja omrežja. Vezje vključuje tudi vgrajeno LED diodo stanja.

Nazadnje je bila na 12V izhod UPS dodana zaščitna varovalka.

6. korak: PC plošča

Tukaj ni veliko za povedati.

Oblikoval sem preprosto PC ploščo z uporabo brezplačne različice Eagle. PC-plošča je bila zasnovana tako, da je lahko neizolirane nastavke za hitro odklop spajkati na PC-ploščo. Tako lahko celotno ploščo UPS namestite na vrh baterije.

Oba regulatorja LM317 dodajte hladilnike primerne velikosti.