Простая схема бесперебойного питания

Источники питания

Если ваше жилище внезапно оказалось без электроснабжения, то в такой ситуации вас выручит небольшой автономный источник напряжения постоянного тока, к которому можно будет подключить различные осветительные приборы или звуковоспроизводящую аппаратуру.

Простейшая схема бесперебойного питания

Принципиальная схема такого устройства показана на рис. 1. Конструкция представляет собой источник резервного электропитания со встроенными аккумуляторной батареей, узлом контроля выходного напряжения и зарядным узлом. В качестве автономного источника тока применена аккумуляторная батарея ёмкостью 1200 мА*ч с номинальным напряжением 18 В, состоящая из пятнадцати штук никель кадмиевых аккумуляторных элементов.

Когда напряжение аккумуляторной батареи GB1 больше 14 В, через последовательно включенные токоограничительный резистор R5 и стабилитрон VD8, резистор R7 и переход э-б транзистора VT2 протекает ток, который открывает транзистор VT2. Одновременно вместе с этим транзистором открыт транзистор VT4.

В это время между выводами затвора и истока мощного полевого транзистора VT5 присутствует напряжение несколько вольт, VT5 открыт, на подключенную к выходу устройства нагрузку поступает напряжение питания, почти равное напряжению аккумуляторной батареи GB1.

Когда напряжение аккумуляторной батареи уменьшится до 12 В, ток через стабилитрон VD8 значительно уменьшится, транзисторы VT2, VT4 закроются, также закроется полевой транзистор VT5, подключенный к выходу устройства, и нагрузка обесточится. На транзисторах VT2, VT4 выполнен триггер Шмитта. Резистор R10 обеспечивает небольшой гистерезис между включением и выключением VT2, VT4 и, соответственно, силового ключа.

Когда на подключенную нагрузку поступает напряжение питания, светится сверхъяркий светодиод HL2, резистор R13 ограничивает ток через этот светодиод. Стабилитрон VD9 защищает полевой транзистор от пробоя изоляции его затвора высоким напряжением. Резистор R11 разряжает ёмкость затвора VT5 после закрытия транзисторов VT2, VT4.

Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель FU1 защищает аккумуляторную батарею GB1 и подключенную к выходу устройства нагрузку от перегрузки в случае короткого замыкания или неисправности в цепях нагрузки.

Наличие электронного ключа между аккумуляторной батареей и подключенной к выходу устройства нагрузкой позволяет избежать глубокого разряда аккумулятора. Выключателем SA1 можно отключить аккумуляторную батарею от транзисторного электронного ключа и от нагрузки.
На транзисторе VT3, работающем в режиме обратимого лавинного пробоя как микромощный стабилитрон с напряжением стабилизации около 8В, токоограничительном резисторе R12 и стрелочном микроамперметре PV1 собран вольтметр постоянного тока с растянутой шкалой.

Если напряжение аккумуляторной батареи меньше 8 В (допустим, что VT5 открыт), ток через транзистор VT3 отсутствует, стрелка PV1 находится на нулевом делении шкалы. При выходном напряжении 10 В стрелка PV1 отклоняется на угол около 15 град.

В отсутствии подключенной нагрузке при замкнутых контактах выключателя SA1 устройство потребляет от полностью заряженной аккумуляторной батареи ток около 2.2 мА. Для заряда аккумуляторной батареи устройство включают в сеть 230В.

Напряжение сети поступает на первичную обмотку понижающего трансформатора через защитный резистор R1. С вторичной обмотки напряжение около 22 В переменного тока поступает на мостовой диодный выпрямитель VD1VD4.

На стабилитронах VD5, VD6, балластном резисторе R2 и эмиттерном повторителе VT1 собран параметрический стабилизатор напряжения. Резистор R4 ограничивает максимальный ток заряда GB1. Если аккумуляторная батарея разряжена до 10 В, то ток в начале её заряда около
0.15 А, уменьшаясь по мере роста напряжения на клеммах аккумулятора. Ток в конце заряда батареи составит всего около 10…20 мА. Таким образом, благодаря наличию стабилизатора напряжения исключается перегрев и перезаряд аккумулятора.

Время полного заряда разряженной аккумуляторной батареи составляет около 24 ч. Допускается непрерывная круглосуточная работа устройства. О том, что устройство включено в сеть 230 В, информирует светящийся светодиод HL1. Диод VD7 предотвращает разряд аккумулятора через элементы стабилизатора напряжения. При заряженной аккумуляторной батарее устройство потребляет от сети 230 В ток около 9 мА.

Конструкция и детали бесперебойного питания

Большинство деталей устройства установлено на монтажной плате размерами 76×45 мм (рис.2). В конструкции можно применить резисторы типов МЛТ, РПМ, С1-4, С2-33 и другие общего применения. Неполярные конденсаторы малогабаритные плёночные, например, К73-17, К73-39 на рабочее напряжение 63 В. Конденсаторы С2, С4 импортные аналоги К50-68. Диоды КД209Г можно заменить любыми из серий КД209, КД105, КД243, КД247, 1N4001-1N4007, 1N4933GP-1N4937GP. Стабилитрон VD8 должен обеспечивать напряжение стабилизации 11…12 В при токе 500 мкА.

Светодиод RL50-SR113 красного цвета свечения, диаметр линзы 5 мм, можно заменить КИПД24Н-К и другими аналогичными. Светодиод DB5-448ABD синего цвета свечения, яркость 3000 мКд, можно заменить DB5-448ABCA и другими аналогичными. Транзистор КТ815Г можно заменить любым из серий КТ815, КТ817, КТ961. Следует подобрать экземпляр с коэффициентом h21э не менее 60. Этот транзистор устанавливают на небольшой теплоотвод.

Транзисторы КТ3107И можно заменить КТ3107Б. Вместо транзистора КТ3102И подойдёт КТ3102Б, КТ3102Ж. Полевой n-канальный транзистор IRFZ30 рассчитан на максимальное напряжение сток-исток 50 В, максимальный ток стока 30 А. имеет сопротивление открытого канала 0.05 Ом. В этой конструкции его можно заменить IRFZ34, IRFZ40, IRFZ42, BUZ11, SMM40N03P, RFP3055,2SK1432. На время монтажа полевого транзистора его выводы закорачивают проволочной перемычкой.

В качестве измерителя PV1 применён микроамперметр М68501 от индикатора уровня записи-воспроизведения аудиомагнитофона. Выключатель SA1 малогабаритный клавишный, рассчитанный на коммутацию тока не менее 2 А, например, IRS-1014С. Понижающий трансформатор можно применить унифицированный типов ТП112-13, ТП112-14, ТП121-10. Для самостоятельного изготовления понижающего трансформатора подойдёт Ш-образный магиитопровод с площадью центрального керна 3.0 см2.

Первичная обмотка содержит 4200 витков обмоточного провода диаметром 0.09 мм. Вторичную обмотку наматывают проводом диаметром 0.23 мм, содержит 460 витков. Между обмотками прокладывают три слоя изоляции лакотканью. Пластины магнитопровода собирают вперекрышку, после чего сердечник трансформатора пропитывают цапонлаком. Изготовленный таким образом понижающий трансформатор будет иметь малый ток «холостого хода».

Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель MF-R160 можно заменить LP30-160, LP60-160. Аккумуляторная батарея, состоящая из 15 штук никель-кадмиевых аккумуляторов ёмкостью по 1200 мА*ч, применена из комплекта от неисправного шуруповёрта. Перед установкой аккумуляторной батареи делают несколько циклов полной зарядки током 0.15 А до напряжения 23 В и разряда током 0.3 А до напряжения 10 В.

После этой процедуры применённый экземпляр батареи показал ёмкость около 2000 мА*ч при разрядке током 0.2 А до напряжения 14 В. Для этого устройства можно использовать аккумуляторные батареи на другое номинальное напряжение, например 12 В, настроив узлы стабилизатора напряжения и электронною ключа на другие рабочие напряжения, для чего стабилитроны VD5, VD6, VD8 устанавливают на меньшее рабочее напряжение.

Все детали устройства были размещены в корпусе размерами 230x84x62 мм (см. фото). Общий вес устройства 1.4 кг. Для подключения источника резервного питания к нагрузкам, рассчитанным на напряжения питания менее 12 В, целесообразно применять импульсный стабилизатор напряжения, например, собранный по схемам [1, 2].

В таком случае, потребляемый импульсным стабилизатором напряжения от аккумуляторной батареи ток будет меньше тока, отдаваемого стабилизатором в нагрузку, что уменьшит расход энергии аккумулятора.

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector