12V, 2A katkematu toiteallikas: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

TOITEVÕISTLUSE VÕISTLUS

Palun hääletage minu poolt, kui leiate, et see juhend on kasulik

Mis on katkematu toiteallikas?

Väljavõte Vikipeediast

"Katkematu toiteallikas, samuti katkematu toiteallikas, UPS või aku varukoopia, on elektriseade, mis annab koormusele avariitoite, kui sisend- või toiteallikas katkeb. UPS erineb lisa- või avariitoiteallikast või ooterežiimist kuna see tagab patareidesse salvestatud energiaga peaaegu kohese kaitse sisendvoolu katkestuste eest."

Pange tähele, et UPS on vaid lühiajaline lahendus ja toite kättesaadavus sõltub UPS -iga ühendatud koormusest.

Miks 12V UPS?

Enamik tänapäevaseid elektroonikaseadmeid meie kodudes ja nende ümbruses tuginevad ainult toiteallikale. Kui toide katkeb, kaovad ka kõik meie kaasaegsed elektroonikaseadmed. On juhtumeid, kus see on ebasoovitav, kui nimetada vaid paari:

• Häiresüsteemid
• Juurdepääsusüsteemid
• Võrguühendus
• Telefonisüsteemid
• Turva- / avariituled

Kõik need süsteemid töötavad tavaliselt 12 V toitel ja neid saab hõlpsasti ühendada 12 V UPS -iga.

UPS -i komponendid

UPS koosneb 3 osast:

1. Trafo
2. Reguleeritud toide
3. Akulaadija
4. Varuaku

Ma vaatan iga sammu läbi, selgitades, kuidas ehitada usaldusväärne 12 V UPS ilma spetsiaalsete komponentideta.

Samm: trafo

12 V UPS kasutab standardset trafot, mis on saadaval kõigil juhtivatel turvaseadmete tarnijatel. Trafo väljund peaks olema vahemikus 16–17 V vahelduvvool ja nimivõimsus kuni 3 amprit. Ma eelistan alati disaini üle, seega kujundan selle 2A UPSi nii, et see oleks maksimaalselt 3A.

Mõnel tarnijal on trafo juba korpusesse paigaldatud, millele on lisatud ülevoolu- ja ülepingekaitse.

2. samm: reguleeritud toiteallikas

UPS peab suutma pidevalt toita nimivoolu nimiväljundpingega, ilma et see toetaks abi. Nii et esimene samm on 12 V toiteallika projekteerimine.

Hea algus on pingeregulaatori LM317 kasutamine. Enne kui vaatame seadme praegust nimiväärtust, alustame reguleeritud väljundpingega. Kuigi me kõik oleme harjunud viitama 12 V süsteemile, on see tegelikult tavaliselt 13,8 V süsteem. See pinge on tavalise SLA aku täislaetud pinge. Nii et kõikide arvutuste jaoks kasutan 13.8V.

Komponentide väärtuste arvutamiseks vaadake LM317 andmelehte. Selles on kirjas, et:

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

ja et Iadj on tüüpiline piiratud 50uA -ga.

Alustuseks valisin R1 väärtuseks 1Kohm

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

Kuid väärtus 9,653Kohm ei ole tavaline takisti väärtus, seega peame selle väärtuse saavutamiseks kasutama mitut takistit. Parim lahendus on asetada kaks takisti paralleelselt. Kõigi kahe paralleelse takisti kombineeritud takistus on alati madalam kui madalaima väärtusega takisti. Seega tehke takisti 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 kui 270K

R2 = 9.643Kohm, piisavalt lähedal sellele, mida vajame.

1000uf kondensaator ei ole kriitiline, kuid see on hea väärtus. 0.1uf kondensaator vähendab väljundpinge võnkumisi

Meil on nüüd 13,8 V toiteallikas, mille andmeleht on hinnatud 1,5 amprile.

Samm: akulaadija

Meie toiteallika kasutamiseks akulaadijana peame piirama laadimisvoolu akuga. Toiteallikas võib pakkuda maksimaalselt ainult 1,5 amprit, seega on järgmine samm vaadata vooluringi, kui aku on ühendatud väljundiga. Kui aku pinge tõuseb (laadimine), väheneb laadimisvool. Täislaetud akuga 13,8 V langeb laadimisvool nullini.

Väljundi takisti kasutatakse voolu piiramiseks LM317 nimiväärtusega. Me teame, et LM317 väljundpinge on fikseeritud 13,8 V. Tühi SLA aku pinge on umbes 12,0 V. R arvutamine on nüüd lihtne.

R = V / I

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

R = 1,2 oomi

Nüüd on takisti hajutatud võimsus

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

Samm: kahekordistage voolu maksimaalselt 3A -ni

Selle asemel, et kasutada kallimaid regulaatoreid, mille nimiväärtus on 3A, otsustasin siiski kasutada standardset LM317. UPS -i praeguse reitingu suurendamiseks liitsin lihtsalt kaks vooluahelat kokku, kahekordistades seeläbi praeguse reitingu.

Kuid kahe toiteallika ühendamisel on probleem. Kuigi nende väljundpinge oli täpselt sama, arvavad komponendid ja PC -plaadi paigutus, et üks toiteplokk võtab alati suurema osa voolust. Selle kõrvaldamiseks võeti kombineeritud väljundid pärast voolu piiravaid takistid, mitte regulaatori enda väljundit. See tagab, et väljundtakistused neelavad kahe regulaatori pinge erinevuse.

5. etapp: viimane ring

Ma ei suutnud hankida 1R2, 3W takistit, seega otsustasin 1R2 takisti moodustamiseks kasutada mitut takistit. Arvutasin välja erinevad seeria/paralleeltakistite väärtused ja leidsin, et kuue 1R8 takisti kasutamine annab 1R2. Täpselt see, mida ma vajasin. Takisti 1R2 3W on nüüd asendatud kuue 1R8 0,5W takistiga.

Veel üks ahela lisand on elektrikatkestuse väljund. See väljund on toiteallika korral 5 V ja võrgukatkestuse korral 0 V. See täiendus hõlbustab UPS -i ühendamist süsteemidega, mis nõuavad ka võrgu olekusignaali. Ahel sisaldab ka rongisisese oleku LED-i.

Lõpuks lisati UPSi 12 V väljundisse kaitse.

6. samm: PC -plaat

Siin pole palju öelda.

Kavandasin lihtsa PC -plaadi, kasutades Eagle'i vabavara versiooni. PC-plaat on konstrueeritud nii, et isoleerimata kiirühenduskorke saab PC-plaadile jootma panna. See võimaldab kogu UPS -plaadi paigaldada aku peale.

Lisage kindlasti kahele LM317 regulaatorile korraliku suurusega jahutusradiaatorid.