シンプルなオンラインUPS回路

シンプルなオンラインUPS回路

この投稿では、面倒な転送スイッチやリレーがないため、負荷のインバーター主電源へのAC主電源のシームレスな転送を保証する簡単なオンライン無停電電源装置(UPS)の作成について学習します。



オンラインUPSとは

名前が示すように、オンラインUPSシステムは継続的にオンラインのままであり、主電源のAC状況に関係なく、UPSインバーターへのバッテリー供給が継続的に接続されているため、一瞬でもオフラインになることはありません。

主電源のAC入力が使用可能な期間中、最初にDCに変換され、バッテリーレベルに降圧されます。





このDCはバッテリーを充電し、バッテリーよりも電力定格が高いため、同時にインバーターに電力を供給するためにバッテリーよりも優先されます。インバーターは、接続された負荷に電力を供給するために、このDCを主電源ACに戻します。

AC主電源に障害が発生した場合、ACからDCへの降圧電源が遮断され、バッテリーが継続的にインライン接続され、負荷への電力供給を中断することなく、インバーターにシームレスに電力を供給し始めます。



オンラインUPSとオフラインUPS

オンラインUPSとオフラインUPSの主な違いは、オフラインUPSとは異なり、オンラインUPSは機械式に依存しないことです。 切り替えリレー または 転送スイッチ AC主電源の障害時にAC主電源からインバーター主電源ACに移行する場合(以下を参照)。

オンラインUPSブロック図

一方、 オフラインUPSシステム 以下のブロック図に示すように、主電源がないときにUPSをインバータモードに移行するには、機械式リレーを使用します。

オフラインUPSブロック図

これらのシステムでは、主電源ACが使用可能な場合、電源はリレー接点のセットを介して負荷に直接供給され、バッテリーは別のリレー接点のセットを介して充電モードに保持されます。

AC電源に障害が発生するとすぐに、関連するリレー接点が非アクティブになり、バッテリーが 充電モードからインバータモードへ 、およびグリッドACからインバータACへの負荷。

これは、グリッドメインからインバータメインに切り替える際に、ミリ秒単位ではありますが、転送プロセスにわずかな遅延が発生する傾向があることを意味します。

この遅延は小さいものの、次のような敏感な電子機器にとって重要である可能性があります。 コンピューター またはマイクロコントローラーベースのシステム。

したがって、オンライン UPSシステム すべてのタイプのアプライアンスのグリッドACからインバーターACへの切り替えプロセス中、速度とスムーズさの点でオフラインUPSよりも効率的であるようです。

シンプルなオンラインUPS /インバータ回路の設計

上記のセクションで説明したように、単純なオンラインUPSの作成は実際には非常に簡単に見えます。

簡単にするため、また設計のインバーターは低周波数(50 Hz)であるため、EMIフィルターは無視します。 鉄心変圧器 ベースのインバーター、および SMPS すでに組み込みが含まれます EMIフィルター 必要な修正のために。

基本的なオンラインUPS設計には、次の資料が必要です。

  • 既製の主電源ACからDC14 V5アンペアSMPSモジュール。
  • バッテリー過充電カットオフシステム 定電流 充電器回路。
  • バッテリーの過放電遮断回路ステージ。
  • バッテリー12V / 7Ah
  • どれか シンプルなインバータ回路 このウェブサイトから。

回路図とステージ

提案されたオンラインUPS回路のさまざまな回路ステージは、次の詳細から学ぶことができます。

1) バッテリーカットオフ回路 :以下の回路は、いくつかの周りに構築された非常に重要なバッテリー過充電遮断回路を示しています オペアンプステージ

左側のオペアンプ段は、バッテリの過充電を制御するように構成されています。オペアンプのピン#3は、電圧レベルを検出するためにバッテリーのプラスに接続されています。ピン#3のこのバッテリ電圧が対応するピン#2ツェナー値を超えると、オペアンプ出力ピン#6がハイになります。

これにより、を介してリレーがアクティブになります。 BC547ドライバトランジスタ リレー接点がN / CからN / Oにシフトし、バッテリーへの充電供給が遮断され、バッテリーの過充電が防止されます。

フィードバック ヒステリシス抵抗 左側のオペアンプのピン#6とピン#3の両端で、バッテリ電圧がヒステリシスの保持しきい値を下回るレベルに低下し、ピン#3がローになるまで、リレーが一定時間ラッチします。それに対応して、ピン#6もローになり、リレーがオフになります。リレー接点がN / Cに戻り、バッテリーへの充電供給が回復します。

過放電遮断回路

右側のオペアンプは、バッテリーの過放電制限または 低バッテリー 状況。このオペアンプのピン#3の電圧がピン#2の基準レベル(ピン#3のプリセットで設定)を上回っている限り、オペアンプの出力はハイのままです。

ピン#6でのこの高出力により、接続されたMOSFETは導通モードのままになり、インバータを負のラインを介してオンに切り替えることができます。

インバータの負荷によりバッテリが過負荷になった場合でも、オペアンプのピン#3のレベルがピン#2の基準電圧を下回り、ICのピン#6がローになり、MOSFETとインバータが遮断されます。 。

現在の制御段階

MOSFETに関連付けられたBJTは、オンラインUPSの電流制御回路を形成します。これにより、定電流レベルでバッテリを充電できます。

R2は、バッテリーとインバーターの最大電流制御レベルを設定するために計算する必要があります。次の式を使用して実装できます。

R2 = 0.7 /最大電流

二) インバータ回路 :上記との接続が必要なオンラインUPSシステム用インバータ回路 バッテリーコントローラー回路 以下に示します。

を選択しました IC555ベースの回路 簡単にするため、また適切な出力範囲を確保するためです。

このインバーターは、充電器回路とバッテリーが機能している限りオンラインのままであり、 グリッドACメイン を介してシステムに適切に供給されます 定格14V、5アンペアのAC-DCSMPS回路 、または完全にカスタマイズ可能なシステムの特定の電力定格に従って。

インバータMOSFETのゲート間のBJTフィードバックにより、インバータの出力電圧が安全レベルを超えることはなく、制御された方法で給電されます。

これで、入力ACの可用性に関係なく、中断することなく機能する必要があるAC負荷への継続的な無停電オンライン電源を保証するシンプルなオンラインUPS回路設計が完了しました。




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