Circuit UPS en ligne simple

Dans cet article, nous apprenons à fabriquer une simple alimentation sans coupure en ligne (UPS) qui garantit un transfert transparent de l'alimentation secteur CA vers l'alimentation secteur de l'onduleur pour la charge, en raison de l'absence de commutateurs de transfert ou de relais encombrants.

Qu'est-ce qu'un UPS en ligne

Comme son nom l'indique, un système UPS en ligne reste continuellement en ligne et ne se déconnecte jamais, même pendant une fraction de seconde, car l'alimentation par batterie de l'onduleur UPS est maintenue connectée en permanence, quelle que soit la situation du secteur.

Pendant la période où l'entrée secteur CA est disponible, elle est d'abord convertie en courant continu et redescendue au niveau de la batterie.

Ce courant continu charge la batterie et a également la priorité sur la batterie pour alimenter simultanément l'onduleur en raison de sa puissance nominale plus élevée que la batterie. L'onduleur convertit ce courant continu en courant alternatif secteur pour alimenter la charge connectée.

En cas de panne du secteur CA, l'alimentation CA à CC réduite est coupée et la batterie étant continuellement connectée en ligne, commence maintenant à alimenter l'onduleur de manière transparente, sans aucune interruption de l'alimentation de la charge.

UPS en ligne vs UPS hors ligne

La principale différence entre un onduleur en ligne et un onduleur hors ligne est que, contrairement à l'onduleur hors ligne, l'onduleur en ligne ne dépend pas de relais inverseurs ou commutateurs de transfert pour le passage du secteur CA au réseau CA de l'onduleur pendant une panne de secteur CA (comme illustré ci-dessous).

D'autre part, Systèmes UPS hors ligne comme indiqué dans le schéma fonctionnel ci-dessous, comptez sur des relais mécaniques pour transférer l'onduleur en mode onduleur, en l'absence d'alimentation secteur.

Dans ces systèmes, lorsque le secteur CA est disponible, l'alimentation est directement fournie à la charge via un ensemble de contacts de relais, et la batterie est maintenue en mode de charge via un autre ensemble de contacts de relais.

Dès que le secteur CA tombe en panne, les contacts de relais concernés se désactivent et coupent la batterie du mode de charge au mode onduleur , et la charge du réseau CA à l'onduleur CA.

Cela implique que le processus de transfert a tendance à impliquer un léger retard, bien qu'en millisecondes, lors du passage du réseau électrique au réseau principal de l'onduleur.

Ce délai, bien que faible, pourrait être critique pour les équipements électroniques sensibles tels que des ordinateurs ou systèmes basés sur des microcontrôleurs.

Par conséquent, la ligne Système UPS semble être plus efficace qu'un onduleur hors ligne en termes de vitesse et de fluidité, pendant le processus de passage du réseau CA à l'onduleur CA pour tous les types d'appareils.

Conception d'un circuit UPS / onduleur en ligne simple

Comme indiqué dans les sections ci-dessus, créer un onduleur en ligne simple semble en fait assez facile.

Nous ignorerons le filtre EMI par souci de simplicité et aussi parce que l'onduleur dans notre conception sera une basse fréquence (50 Hz) transformateur à noyau de fer onduleur basé, et le SMPS inclurait déjà intégré Filtres EMI pour les rectifications nécessaires.

Nous aurons besoin des matériaux suivants pour la conception de base de l'onduleur en ligne:

• Un module SMPS prêt à l'emploi secteur CA à CC 14 V 5 Amp.
• Un système de coupure de surcharge de batterie avec courant constant circuits du chargeur.
• Un étage de circuit de coupure de décharge de batterie.
• Une batterie 12 V / 7Ah
• Tout circuit inverseur simple à partir de ce site Web.

Schémas de circuit et étapes

Les différentes étapes du circuit pour le circuit UPS en ligne proposé peuvent être apprises à partir des détails suivants:

1) Circuits de coupure de batterie : Le circuit ci-dessous montre le très important circuit de coupure de surcharge de la batterie, construit autour de quelques étapes d'ampli op .

L'étage d'ampli op côté gauche est configuré pour contrôler la surcharge de la batterie. La broche n ° 3 de l'ampli opérationnel est connectée au positif de la batterie pour détecter son niveau de tension. Lorsque cette tension de batterie à la broche n ° 3 dépasse la valeur zener de la broche n ° 2 correspondante, la broche de sortie de l'ampli opérationnel n ° 6 devient élevée.

Cela active le relais via le Transistor de pilote BC547 provoquant le déplacement des contacts du relais de N / C à N / O, ce qui coupe l'alimentation de charge de la batterie, empêchant la surcharge de la batterie.

Le compte rendu résistance d'hystérésis à travers la broche n ° 6 et la broche n ° 3 de l'ampli opérationnel gauche, le relais se verrouille pendant un certain temps, jusqu'à ce que la tension de la batterie tombe à un niveau inférieur au seuil de maintien de l'hystérésis, ce qui fait que la broche n ° 3 devient basse, et en conséquence la broche n ° 6 passe également au niveau bas, désactivant le relais. Les contacts de relais repassent maintenant sur N / C, rétablissant l'alimentation de charge de la batterie.

Circuit de coupure de décharge excessive

L'ampli op du côté droit contrôle la limite de décharge excessive de la batterie ou du batterie faible situation. Tant que la tension de la broche n ° 3 de cet ampli opérationnel reste au-dessus du niveau de référence de la broche n ° 2 (tel que défini par le préréglage de la broche n ° 3), la sortie de l'ampli opérationnel reste élevée.

Cette sortie élevée à la broche n ° 6 permet au MOSFET connecté de rester en mode de conduction, ce qui permet à l'onduleur d'être allumé via la ligne négative.

Si la batterie est surchargée par la charge de l'onduleur, le niveau de la broche n ° 3 de l'ampli op tombe en dessous de la tension de référence de la broche n ° 2, provoquant une baisse de la broche n ° 6 de l'IC, ce qui coupe le MOSFET et l'onduleur. .

Étape de contrôle actuelle

Le BJT associé au MOSFET forme un circuit de commande de courant pour l'onduleur en ligne, qui permet à la batterie d'être chargée à travers un niveau de courant constant.

R2 doit être calculé pour définir le niveau de contrôle de courant maximal pour la batterie et l'onduleur. Il peut être implémenté en utilisant la formule suivante:

R2 = 0,7 / courant max

2) Circuit inverseur : Le circuit de l'onduleur pour le système UPS en ligne, qui doit être connecté à ce qui précède circuit de contrôleur de batterie est illustré ci-dessous.

Nous avons sélectionné un Circuit basé sur IC 555 par souci de simplicité et aussi pour garantir une plage de puissance de sortie adéquate.

Cet onduleur restera en ligne tant que le circuit du chargeur et la batterie resteront fonctionnels et que le réseau CA est alimenté de manière appropriée au système via un Circuit SMPS CA à CC évalué à 14 V, 5 ampères , ou selon la puissance nominale particulière du système, qui est entièrement personnalisable.

La rétroaction BJT à travers les grilles des MOSFET de l'onduleur garantit que la tension de sortie de l'onduleur ne dépasse jamais le niveau de sécurité et est alimentée de manière contrôlée.

Ceci conclut notre conception de circuit UPS en ligne simple, qui garantit une alimentation en ligne continue et ininterrompue à toute charge CA, qui doit être fonctionnelle sans aucune interruption, quelle que soit la disponibilité CA d'entrée.