Alimentació ininterrompuda de 12V, 2A: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

ENTRADA AL CONCURS D'ALIMENTACIÓ

Si us plau, voteu-me si trobeu útil aquesta instrucció

Què és una font d'alimentació ininterrompuda?

Extracte de la Viquipèdia

"Una font d'alimentació ininterrompuda, també font d'alimentació ininterrompuda, UPS o còpia de seguretat de la bateria, és un aparell elèctric que proporciona alimentació d'emergència a una càrrega quan la font d'alimentació d'entrada o la xarxa elèctrica falla. Un SAI es diferencia d'un sistema d'alimentació auxiliar o d'emergència o d'un generador d'espera en la mesura que proporcionarà protecció gairebé instantània contra les interrupcions de la potència d’entrada, subministrant energia emmagatzemada a les bateries."

Tingueu en compte que un SAI és només una solució a curt termini i que la disponibilitat d’alimentació dependrà de la càrrega connectada al SAI.

Per què un SAI de 12V?

La majoria d’equips electrònics moderns a les nostres cases i als voltants es basen únicament en el subministrament elèctric. Quan s’apaga l’alimentació, també ho fan tots els nostres equips electrònics moderns. Hi ha alguns casos en què això no és desitjable, per nomenar només un parell:

• Sistemes d’alarma
• Sistemes de control d’accés
• Connectivitat de xarxa
• Sistemes telefònics
• Llums de seguretat / emergència

Tots aquests sistemes solen funcionar a 12V i es poden connectar fàcilment a un SAI de 12V.

Components d'un SAI

Un SAI consta de 3 parts:

1. Transformador
2. Alimentació regulada
3. Carregador de bateria
4. Bateria de seguretat

Passaré per cada pas, explicant com construir un SAI fiable de 12V sense components especials.

Pas 1: el transformador

El SAI de 12V utilitza un transformador estàndard, disponible a tots els proveïdors líders d’equips de seguretat. La sortida del transformador hauria d’estar entre 16 i 17 V CA i una potència nominal de fins a 3 amperes. Sempre prefereixo el disseny excessiu, així que dissenyaré aquest SAI 2A de manera que tingui una puntuació màxima de 3A.

Alguns proveïdors ja tenen transformadors instal·lats en un recinte, amb protecció contra sobrecorrent i contra sobretensions addicionals.

Pas 2: la font d'alimentació regulada

Un SAI ha de ser capaç de subministrar contínuament el corrent nominal a la tensió de sortida nominal, sense confiar en la bateria de seguretat per obtenir ajuda. Per tant, el primer pas serà dissenyar una font d’alimentació de 12V.

Un bon començament serà utilitzar el regulador de tensió LM317. Abans d’examinar la valoració actual del dispositiu, comencem per la tensió de sortida regulada. Tot i que tots estem acostumats a referir-nos a un sistema de 12V, en realitat es tracta normalment d’un sistema de 13,8V. Aquest voltatge és el voltatge completament carregat d’una bateria SLA estàndard. Per tant, per a tots els càlculs, faré servir 13,8V.

Per calcular els valors dels components, consulteu el full de dades LM317. Afirma que:

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

i que Iadj és típicament limitat a 50uA.

Per començar, he escollit que el valor R1 fos 1 Kohm, per tant

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 = 9,653 Kohm

Però un valor de 9.653 Kohm no és un valor de resistència estàndard, de manera que haurem d’utilitzar diverses resistències per apropar-nos a aquest valor. La millor solució serà col·locar dues resistències en paral·lel. Qualsevol dos resistors en paral·lel sempre tindran una resistència combinada BAIXA que la resistència de valor més baix. Així que feu la resistència R2a de 10 Kohm.

1 / R2 = 1 / R2a + 1 / R2b

1 / 9.653K = 1 / 10K + 1 / R2b

1 / 9.653K - 1 / 10K = 1 / R2b

R2b = 278 Kohm

R2b com a 270K

R2 = 9,643 Kohm, prou a prop del que necessitem.

El condensador 1000uf no és crític, però és un bon valor. El condensador de 0,1uf redueix les oscil·lacions de la tensió de sortida

Ara tenim una font d’alimentació de 13,8 V, classificada en 1,5 amp segons el full de dades.

Pas 3: el carregador de bateria

Per utilitzar la nostra font d'alimentació com a carregador de bateria, hem de limitar el corrent de càrrega a la bateria. La font d'alimentació només pot proporcionar 1,5 amperes com a màxim, de manera que el següent pas serà mirar el circuit amb una bateria connectada a la sortida. A mesura que la tensió de la bateria augmenta (es carrega), el corrent de càrrega es reduirà. Amb una bateria completament carregada de 13,8 V, el corrent de càrrega caurà a zero.

La resistència de la sortida s’utilitzarà per limitar el corrent a la qualificació del LM317. Sabem que el voltatge de sortida del LM317 està fixat a 13,8V. Un voltatge de la bateria SLA buit ronda els 12,0V. Ara calcular R és senzill.

R = V / I

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

R = 1,2 ohm

Ara, la potència dissipada a la resistència és

P = I ^ 2 R

P = 1,5 ^ 2 x 1,2

P = 2,7 W

Pas 4: doblar el corrent fins a un màxim de 3A

En lloc d’utilitzar reguladors més cars que es classifiquen en 3A, vaig optar per fer ús de la norma LM317. Per augmentar la qualificació actual del SAI, simplement he afegit dos circuits junts, duplicant així la qualificació actual.

Però hi ha un problema en connectar dues fonts d'alimentació juntes. Tot i que es calcula que les seves tensions de sortida són exactament les mateixes, les variacions en els components, així com el disseny de la placa PC, donaran com a resultat que una font d'alimentació tingui sempre la majoria del corrent. Per eliminar-ho, les sortides combinades es prenien després de les resistències de limitació de corrent i no a la sortida del regulador en si. Això garanteix que les diferències de tensió entre els dos reguladors siguin absorbides per les resistències de sortida.

Pas 5: el circuit final

No vaig poder obtenir resistències 1R2, 3W, per la qual cosa vaig decidir fer ús de diverses resistències per formar la resistència 1R2. Vaig calcular diferents valors de resistència en sèrie / paral·lel i vaig trobar que l’ús de sis resistències 1R8 genera 1R2. Exactament el que necessitava. La resistència 1R2 3W s’ha substituït ara per sis resistències 1R8 0,5W.

Una altra addició al circuit és una sortida d’alimentació. Aquesta sortida serà de 5V quan hi hagi corrent de xarxa i de 0V en cas de fallada de xarxa. Aquesta addició facilita la connexió del SAI a sistemes que també requereixen un senyal d’estat de xarxa. El circuit també inclou un LED d’estat integrat.

Finalment, es va afegir un fusible de protecció a la sortida de 12V del SAI.

Pas 6: Tauler de PC

No hi ha molt a dir aquí.

Vaig dissenyar una simple placa de PC amb la versió gratuïta de Eagle. El PC Board es va dissenyar de manera que es puguin soldar les puntes de desconnexió ràpida no aïllades al PC Board. Això permet muntar la placa UPS completa a la part superior de la bateria.

Assegureu-vos d’afegir dissipadors de calor de mida decent als dos reguladors LM317.