12V, 2A nepertraukiamo maitinimo šaltinis: 6 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

MAITINIMO KONKURSO ĮVADAS

Prašome balsuoti už mane, jei manote, kad ši instrukcija yra naudinga

Kas yra nepertraukiamo maitinimo šaltinis?

Ištrauka iš Vikipedijos

Nepertraukiamo maitinimo šaltinis, taip pat nepertraukiamo maitinimo šaltinis, UPS arba akumuliatoriaus atsarginė kopija, yra elektrinis aparatas, kuris tiekia apkrovai avarinį maitinimą, kai nutrūksta įvesties ar maitinimo šaltinis. UPS skiriasi nuo pagalbinės ar avarinės elektros sistemos arba budėjimo režimo generatoriaus tuo, kad ji beveik akimirksniu apsaugos nuo įvesties energijos pertraukimų, tiekdama baterijose laikomą energiją “.

Atminkite, kad UPS yra tik trumpalaikis sprendimas, o energijos tiekimas priklausys nuo prie UPS prijungtos apkrovos.

Kodėl 12 V UPS?

Dauguma šiuolaikinės elektroninės įrangos mūsų namuose ir aplink juos priklauso tik nuo elektros energijos tiekimo. Kai dingsta maitinimas, dingsta ir visa mūsų moderni elektroninė įranga. Yra keletas atvejų, kai tai yra nepageidautina, tik pora:

• Signalizacijos sistemos
• Prieigos kontrolės sistemos
• Tinklo prijungimas
• Telefonų sistemos
• Apsaugos / avariniai žibintai

Visos šios sistemos paprastai veikia nuo 12 V įtampos ir gali būti lengvai prijungtos prie 12 V UPS.

UPS komponentai

UPS susideda iš 3 dalių:

1. Transformatorius
2. Reguliuojamas maitinimas
3. Akumuliatoriaus įkroviklis
4. Atsarginė baterija

Aš atliksiu kiekvieną žingsnį, paaiškindamas, kaip sukurti patikimą 12 V UPS be jokių specialių komponentų.

1 žingsnis: transformatorius

12 V UPS naudoja standartinį transformatorių, kurį galima įsigyti visuose pirmaujančiuose apsaugos įrangos tiekėjuose. Transformatoriaus išėjimas turi būti nuo 16 iki 17 V kintamosios srovės, o galia - iki 3 amperų. Man visada labiau patinka dizainas, todėl suprojektuosiu šį 2A UPS taip, kad jis būtų įvertintas ne daugiau kaip 3A.

Kai kurie tiekėjai turi transformatorius, jau sumontuotus gaubte, su papildoma apsauga nuo viršsrovių ir viršįtampių.

2 žingsnis: reguliuojamas maitinimo šaltinis

UPS turi turėti galimybę nuolat tiekti vardinę srovę esant nominaliai išėjimo įtampai, nesikreipdamas į atsarginę bateriją. Taigi pirmas žingsnis bus suprojektuoti 12 V maitinimo šaltinį.

Gera pradžia bus naudoti įtampos reguliatorių LM317. Prieš pažvelgdami į dabartinį prietaiso įvertinimą, pradėkime nuo reguliuojamos išėjimo įtampos. Nors visi esame įpratę kalbėti apie 12 V sistemą, iš tikrųjų paprastai tai yra 13,8 V sistema. Ši įtampa yra visiškai įkrauta standartinės SLA baterijos įtampa. Taigi visiems skaičiavimams naudosiu 13.8V.

Norėdami apskaičiuoti komponentų vertes, žiūrėkite LM317 duomenų lapą. Jame teigiama, kad:

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

ir kad Iadj būdingas tik 50uA.

Norėdami pradėti, pasirinkau R1 reikšmę 1Kohm, taigi

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

Tačiau 9,653Kohm vertė nėra standartinė rezistoriaus vertė, todėl, norėdami priartėti prie šios vertės, turėsime naudoti kelis rezistorius. Geriausias sprendimas bus lygiagrečiai išdėstyti du rezistorius. Bet kurie du lygiagrečiai esantys rezistoriai visada turės mažesnį varžą, mažesnį nei mažiausios vertės rezistorius. Taigi padarykite rezistorių 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 kaip 270K

R2 = 9.643Kohm, pakankamai arti to, ko mums reikia.

1000uf kondensatorius nėra kritinis, tačiau tai yra gera vertė. 0.1uf kondensatorius, mažinantis išėjimo įtampos svyravimus

Dabar turime 13,8 V maitinimo šaltinį, kurio vardinis duomenų lapas yra 1,5 amp.

3 žingsnis: akumuliatoriaus įkroviklis

Norėdami naudoti savo maitinimo šaltinį kaip akumuliatoriaus įkroviklį, turime apriboti akumuliatoriaus įkrovimo srovę. Maitinimo šaltinis gali suteikti tik 1,5 ampero, todėl kitas žingsnis bus pažvelgti į grandinę, kai prie išvesties prijungta baterija. Didėjant akumuliatoriaus įtampai (kraunant), įkrovimo srovė mažės. Su visiškai įkrautu 13,8 V akumuliatoriumi įkrovimo srovė sumažės iki nulio.

Išėjimo rezistorius bus naudojamas apriboti srovę iki LM317 vardo. Mes žinome, kad LM317 išėjimo įtampa yra fiksuota 13,8 V. Tuščia SLA akumuliatoriaus įtampa yra apie 12,0 V. Dabar apskaičiuoti R yra paprasta.

R = V / I

R = (13.8V - 12V) / 1.5A

R = 1,2 omai

Dabar rezistoriuje išsklaidyta galia yra

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

4 žingsnis: padvigubinkite srovę iki 3A

Užuot naudojęs brangesnius reguliatorius, įvertintus 3A, nusprendžiau vis tiek naudoti standartinį LM317. Norėdami padidinti dabartinį UPS reitingą, aš tiesiog sujungiau dvi grandines, taip padvigubindamas dabartinį įvertinimą.

Tačiau sujungiant du maitinimo šaltinius kyla problema. Nors buvo apskaičiuota, kad jų išėjimo įtampa yra visiškai vienoda, dėl komponentų ir PC plokštės išdėstymo skirtumų vienas maitinimo šaltinis visada sunaudos didžiąją srovės dalį. Norėdami to išvengti, bendri išėjimai buvo paimti po srovės ribojančių rezistorių, o ne iš paties reguliatoriaus išėjimo. Tai užtikrina, kad išėjimo rezistoriai sugeria įtampos skirtumą tarp dviejų reguliatorių.

5 žingsnis: galutinė grandinė

Aš negalėjau gauti 1R2, 3W rezistorių, todėl nusprendžiau panaudoti kelis rezistorius, kad sudarytų 1R2 rezistorių. Apskaičiavau skirtingas nuoseklių/lygiagrečių rezistorių reikšmes ir radau, kad naudojant šešis 1R8 rezistorius gaunamas 1R2. Būtent tai, ko man reikėjo. 1R2 3W rezistorius dabar pakeistas šešiais 1R8 0,5W rezistoriais.

Kitas grandinės papildymas yra maitinimo sutrikimo išėjimas. Ši išvestis bus 5 V, kai yra tinklo įtampa, ir 0 V, kai nutrūksta maitinimas. Šis papildymas palengvina UPS prijungimą prie sistemų, kurioms taip pat reikalingas tinklo būsenos signalas. Grandinėje taip pat yra įmontuotas būsenos šviesos diodas.

Galiausiai prie 12 V UPS išvesties buvo pridėtas apsauginis saugiklis.

6 žingsnis: kompiuterio plokštė

Čia nėra daug ką pasakyti.

Aš sukūriau paprastą kompiuterio plokštę, naudodamas nemokamą „Eagle“versiją. PC plokštė buvo suprojektuota taip, kad prie PC plokštės būtų galima lituoti ne izoliuotas greito atjungimo antgalius. Tai leidžia visą UPS plokštę sumontuoti ant akumuliatoriaus.

Būtinai pridėkite tinkamo dydžio šilumos kriaukles prie dviejų LM317 reguliatorių.