この投稿では、12Vバッテリーを使用した4つのシンプルな220Vメイン無停電電源装置（UPS）の設計を調査します。これは、新しい愛好家なら誰でも理解して構築できます。これらの回路は、適切に選択されたアプライアンスまたは負荷を操作するために使用できます。回路を調べてみましょう。

デザイン＃1：単一のICを使用したシンプルなUPS

ここに提示された簡単なアイデア家で建てることができますほとんどの通常のコンポーネントを使用して、妥当な出力を生成します。通常の電化製品だけでなく、コンピューターなどの洗練されたガジェットにも電力を供給するために使用できます。そのインバータ回路は、修正された正弦波設計を利用しています。

精巧な機能を備えた無停電電源装置は、洗練されたガジェットでさえも操作するために決定的に必要とされない場合があります。ここで紹介するUPSシステムの設計の妥協は、ニーズを十分に満たす可能性があります。また、ユニバーサルスマートバッテリー充電器が組み込まれています。

UPSとインバーターの違い

との違いは何ですか無停電電源装置（UPS）とインバーター？大まかに言えば、どちらもバッテリー電圧をACに変換する基本的な機能を実行することを目的としています。これは、国内のAC電源がない場合にさまざまな電気機器を操作するために使用できます。

ただし、ほとんどの場合、インバータには装備されていない可能性があります多くの自動切り替え機能通常はUPSに関連する安全対策。

さらに、インバーターにはほとんどの場合、バッテリー充電器が内蔵されていませんが、すべてのUPSには自動バッテリー充電器が内蔵されており、主電源ACが存在する場合に、関連するバッテリーの即時充電を容易にし、インバーターモードでのバッテリー電力入力電源が故障した瞬間。

また、UPSはすべて、正弦波形または少なくとも正弦波に非常によく似た修正された方形波を持つACを生成するように設計されています。これはおそらくUPSで最も重要な機能になります。

非常に多くの機能が手元にあるので、これらの驚くべきデバイスが高価になることは間違いありません。したがって、中産階級のカテゴリーの私たちの多くは、それらに手を置くことができません。

私は作ってみました UPSの設計プロのものとは比較できませんが、一度構築されると、間違いなく主電源の障害を非常に確実に置き換えることができます。また、出力は修正された方形波であるため、すべての洗練された電子ガジェット、さらにはコンピューターの操作に適しています。

ここのデザインはすべてオフラインタイプです。これも試してみてください。シンプルなオンラインUPS回路

回路設計を理解する

横の図は、簡単に理解できるが重要な機能を組み込んだ、単純な修正された正方形インバーターの設計を示しています。

ICSN74LVC1G132にはシングルNANDゲート（シュミットトリガー）小さなパッケージにカプセル化されています。これは基本的に発振器段の心臓部を形成し、必要な発振のために1つのコンデンサと抵抗だけを必要とします。これら2つの受動部品の値によって、発振器の周波数が決まります。ここでは、約250Hzの寸法になっています。

上記の周波数は、単一のジョンソンのディケードカウンター/ディバイダーIC 4017で構成される次のステージに適用されます。ICは、その出力が5つのシーケンシャルロジックハイ出力のセットを生成して繰り返すように構成されています。入力は方形波であるため、出力も方形波として生成されます。

UPSインバーターの部品リスト

R1 = 20K
R2、R3 = 1K
R4、R5 = 220オーム
C1 = 0.095Uf
C2、C3、C4 = 10UF / 25V
T0 = BC557B
T1、T2 = 8050
T3、T4 = BDY29
IC1 = SN74LVC1G132またはIC4093からの単一ゲート
IC2 = 4017
IC3 = 7805
トランス= 12-0-12V / 10AMP / 230V

バッテリー充電器セクション

2セットのダーリントンペア高ゲインハイパワートランジスタのベースリードは、ICが代替出力を受信して導通するように構成されています。

トランジスタはこれらのスイッチングに応答して（タンデムで）導通し、対応する高電流の交流電位が接続されたトランス巻線の2つの半分を介して引き出されます。

ICからトランジスタへのベース電圧が交互にスキップされるため、結果として生じる二乗インパルス変成器他の通常のインバータに比べて平均値の半分しかありません。生成された方形波のこの寸法のRMS平均値は、家庭用電源ソケットで通常利用できる主電源ACの平均値に非常に似ているため、最も洗練された電子機器に適しています。

現在の無停電電源装置の設計は完全に自動化されており、インバータモードに戻す入力電源が故障した瞬間。これは、いくつかのリレーRL1とRL2を介して行われます。RL2には、両方の出力ラインを反転するための2組の接点があります。

上で説明したように、UPSには、電圧と電流を制御するユニバーサルスマートバッテリー充電器も組み込まれている必要があります。

システムの不可欠な部分である次の図は、スマートな小さなものを示しています自動バッテリー充電器回路。この回路は電圧制御されるだけでなく、過電流保護構成も含まれています。

トランジスタT1とT2は基本的に正確な電圧センサーを形成し、充電電圧の上限が設定された制限を超えることは決してありません。この制限は、プリセットP1を適切に設定することで修正されます。

トランジスタT3とT4は一緒になって、バッテリによる電流摂取量の増加を「監視」し、バッテリ寿命に危険と見なされる可能性のあるレベルに到達することを決して許可しません。電流が設定レベルを超えてドリフトし始めた場合、R6の両端の電圧は–0.6ボルトを超え、T3をトリガーするのに十分です。これにより、T4のベース電圧がチョークされ、引き出される電流のそれ以上の上昇が制限されます。 R6の値は、次の式を使用して求めることができます。

“さまざまな種類のイーサネットポート ”

R = 0.6 / I、ここでIは充電電流率です。

トランジスタT5は、電圧モニターの機能を実行し、主電源ACに障害が発生した瞬間に、リレーを作動に切り替えます（非アクティブにします）。

充電器のパーツリスト

R1、R2、R3、R4、R7 = 1K
P1 = 4K7プリセット、リニア
R6 =テキストを見る
T1、T2、= BC547
T3 = 8550
T4 = TIP32C
T5 = 8050
RL1 = 12V / 400 OHM、SPDT
RL2 = 12V / 400 OHM、SPDT、D1〜D4 = 1N5408
D5、D6 = 1N4007
TR1 = 0-12V、バッテリーの電流1/10 AH
C1 = 220U / 25V
C2 = 1uF / 25V

設計＃2：インバーターおよびバッテリー充電用の単一変圧器UPS

次の記事では、バッテリー充電器回路を内蔵した単純なトランジスタベースのUPS回路について詳しく説明します。これは、無停電主電源出力安く、あなたの家やオフィス、店などで。回路は任意のより高いワット数レベルにアップグレードすることができます。このアイデアは、SyedXaidi氏によって開発されました。

この回路の主な利点は、バッテリーの充電とインバーターの操作のための単一の変圧器。つまり、この回路でバッテリーを充電するために別の変圧器を組み込む必要はありません

以下のデータは、Syed氏から電子メールで提供されました。

私は人々があなたの投稿によって教育を受けているのを見ました。ですから、この回路図について人々に説明する必要があると思います。

この回路には、あなたがしたように、トランジスタに基づく非安定マルチバイブレータがあります。コンデンサc1とc2は、私が測定したときに出力周波数を約51.xx Hzにするための0.47ですが、すべての場合で一定ではありません。

MOSFETには、バッテリーを充電するために使用される逆高出力ダイオードがあり、回路に特別なダイオードを追加する必要はありません。回路図にリレーを使用したスイッチング原理を示しました。 RL3はカットオフ回路とともに使用する必要があります。

この回路は非常に単純で、私はすでにそれをテストしました。私は私の別のデザインをテストするつもりです。テストが完了するとすぐにあなたと共有します。出力電圧を制御し、PWMを使用して安定させます。また、その設計では、充電に変圧器140v巻線を使用し、充電アンペアの制御にBTA16を使用しています。善を期待しましょう。

あなたは最善を尽くしています。決してやめないで、素晴らしい一日を。

デザイン＃3：IC555ベースのUPS回路

以下に説明する3番目の設計はPWMを使用した単純なUPS回路であり、コンピューターや音楽システムなどの高度な電子機器を操作するのに完全に安全になります。ユニット全体のコストは約3ドルです。内蔵の充電器も、バッテリーを常に補充状態およびスタンバイモードに保つための設計に含まれています。全体のコンセプトと回路を調べてみましょう。

回路の概念は非常に基本的です。適切に最適化されたPWMパルスを適用して出力デバイスを切り替えることで、トランスを切り替えて、標準のAC正弦波形と同じパラメータを持つ同等の誘導AC主電源電圧を生成します。

回路操作：

回路図は、次の点で理解できます。

PWM回路は、PWMパルスの必要な生成に非常に人気のあるIC555を利用します。

“波長と周波数の違い ”

プリセットP1とP2は、出力デバイスへの給電に必要なように正確に設定できます。

出力デバイスは、555回路から適用されたPWMパルスに正確に応答するため、プリセットを注意深く最適化すると、標準のAC波形とまったく同等と見なすことができるほぼ理想的なPWM比が得られます。

ただし、上記のpWMパルスは、2つの別々のチャネルを切り替えるために配置された両方のトランジスタのベースに適用されるため、トランスの両方の巻線を一緒に切り替えたくないため、全体的な混乱を意味します。

50Hzスイッチングを誘導するためのNOTゲートの使用

したがって、IC 4049からのいくつかのNOTゲートで構成される別のステージが導入されました。これにより、デバイスが交互に導通または切り替えられ、一度にすべてが切り替わることはありません。

N1とN2で作られた発振器は、完全な方形波パルスを実行します。 N3 --- N6によってバッファリング。ダイオードD3とD4も、デバイスをNOTゲートからの負のパルスにのみ応答させることによって重要な役割を果たします。

これらのパルスはデバイスを交互にオフにし、特定の瞬間に1つのチャネルのみが導通できるようにします。

N1およびN2に関連付けられたプリセットは、UPSの出力AC周波数を設定するために使用されます。 220ボルトの場合は50Hzに設定する必要があり、120ボルトの場合は60Hzに設定する必要があります。

UPSの部品リスト

R1、R2、R3 R4、R5 = 1K、
P1、P2 =式に従って、
P3 = 100Kプリセット
D1、D2 = 1N4148、
D3、D4 = 1N4007、
D5、D6 = 1N5402、
D7、D8 = 3vツェナーダイオード
C1 = 1uF / 25V
C2 = 10n、
C3 = 2200uF / 25V
T1、T2 = TIP31C、
T3、T4 = BDY29
IC1 = 555、
N1…N6 = IC 4049、ピン配列番号についてはデータシートを参照してください。
変圧器= 12-0-12V、15アンペア

バッテリー充電器回路：

UPSの場合、バッテリー充電器回路を含めることが不可欠になります。

低コストと設計の単純さを念頭に置いて、非常に単純でありながら適度に正確なバッテリー充電器の設計が、この無停電電源装置回路に組み込まれています。

図を見ると、構成がいかに簡単であるかが簡単にわかります。

あなたはこれで全体の説明を得ることができますバッテリー充電器回路記事2つのリレーRL1とRL2は、回路を完全に自動化するように配置されています。主電源が利用可能になると、リレーがオンになり、N / O接点を介してAC主電源を直接負荷に切り替えます。その間、バッテリーも充電回路を介して充電されます。AC電源が故障すると、リレーが元に戻って主電源ラインを切断し、インバーター変圧器に交換して、インバーターが主電源電圧を負荷に供給するようになります。、ミリ秒以内。

別のリレーRL4が導入され、停電時に接点が反転するため、充電モードに維持されていたバッテリーは、必要なバックアップAC電力の生成のためにインバーターモードに移行します。

充電器のパーツリスト

R1 = 1K、
P1 = 10K
T1 = BC547B、
C1 = 100uF / 25V
D1 --- D4 = 1N5402
D5、6、7 = 1N4007、
すべてのリレー= 12ボルト、400オーム、SPDT

変圧器= 0-12V、3アンペア

デザイン＃4：1kvaUPSデザイン

最後の設計ですが、これまでで最も強力なのは、+ / -220V入力で電力を供給される1000ワットのUPS回路で、40個の12V / 4AHバッテリーを直列に使用することです。高電圧動作により、システムは比較的複雑でなく、トランスレスになります。アイデアはアクエリアスによって要求されました。

技術仕様

私はあなたのファンであり、個人的に使用するための多くのプロジェクトを成功裏に構築し、多くの喜びを感じました。神のお恵みがありますように。今、私は別の概念（高電圧入力DCを備えたインバーター）で1000ワットのUPSを構築するつもりです。

トランスレスインバーターへの入力として220ボルト以上のストレージを提供するために、それぞれ12ボルト/ 7Ahの直列に接続された18〜20個の密閉型バッテリーのバッテリーバンクを使用します。

バッテリー充電器+保護と主電源障害による自動切り替えを含む、この概念の最も単純な回路を提案できますか。後で、太陽光発電の入力も含めます。

デザイン

提案されている1000ワットのUPS回路は、次の2つの回路を使用して構築できます。最初の回路は、必要な自動切り替えリレーを備えたインバータセクションです。 2番目の設計は、自動バッテリー充電器ステージを提供します。

1000ワットのインバーターを示す最初の回路は、3つの基本的なステージで構成されています。

T1、T2は、関連するコンポーネントとともに、正弦波発生器である可能性のあるPWM発生器からの入力PWM信号を増幅する入力差動増幅器段を形成します。

R5は、差動段とそれに続くドライバ段に最適な電流を供給するための電流源になります。

差動段の後のセクションは、増幅されたPWMを差動段から次のパワーMOSFET段をトリガーするのに十分なレベルまで効果的に上げるドライバ段です。

MOSFETは2つの220Vバッテリーバンク間でプッシュプル方式で配置されているため、変圧器を組み込むことなく、ドレイン/ソース端子間で電圧を切り替えて、必要なAC220V出力を生成します。

上記の出力は、12V 10アンペアDPDTリレーで構成されるリレー切り替えステージを介して負荷に終端されます。このリレーのトリガー入力は、12V AC / DCアダプターを介して商用電源から得られます。このトリガー電圧は、インバーターの切り替え動作を目的とした主電源の回路で使用されているすべての12Vリレーのコイルに適用されます。

上記の1000ワットUPS回路の部品リスト

“抵抗率と抵抗率の違いは何ですか ”

特に明記されていない限り、すべての抵抗CFR2ワット定格。

R1、R3、R10、R11、R8 = 4k7
R2、R4、R5 = 68k
R6、R7 = 4k7
R9 = 10k
R13、R14 = 0.22オーム2ワット
R12、R15 = 1K、5ワット
C1 = 470pF
C2 = 47uF / 100V
C3 = 0.1uF / 100V
C4、C5 = 100pF
D1、D2 = 1N4148
T1、T2 = BC556
T5、T6 = MJE350
T3、T4 = MJE340
Q1 = IRF840
Q2 = FQP3P50

リレー= DPDT、12V / 10amp接点、400オームコイル