Nguồn điện liên tục 12V, 2A: 6 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

THAM GIA CUỘC THI CUNG CẤP ĐIỆN

Hãy bình chọn cho tôi nếu bạn thấy Bài hướng dẫn này hữu ích

Nguồn điện liên tục là gì?

Trích từ Wikipedia

"Nguồn điện liên tục, cũng là nguồn điện liên tục, UPS hoặc ắc quy dự phòng, là thiết bị điện cung cấp nguồn điện khẩn cấp cho tải khi nguồn điện đầu vào hoặc nguồn điện lưới bị hỏng. UPS khác với hệ thống điện phụ trợ hoặc khẩn cấp hoặc máy phát điện dự phòng trong đó nó sẽ cung cấp khả năng bảo vệ gần như tức thời khỏi sự gián đoạn nguồn điện đầu vào, bằng cách cung cấp năng lượng được lưu trữ trong pin."

Lưu ý rằng UPS chỉ là giải pháp ngắn hạn và khả năng cung cấp điện sẽ phụ thuộc vào tải được kết nối với UPS.

Tại sao lại sử dụng bộ lưu điện 12V?

Hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại trong và xung quanh nhà của chúng ta chỉ dựa vào nguồn điện tiện ích. Khi mất điện, tất cả các thiết bị điện tử hiện đại của chúng ta cũng vậy. Có một số trường hợp điều này là không mong muốn, chỉ đặt tên cho một vài cặp:

• Hệ thống báo động
• Hệ thống kiểm soát ra vào
• Mạng đã được kết nối
• Hệ thống điện thoại
• Đèn báo an ninh / khẩn cấp

Tất cả các hệ thống này thường hoạt động trên nguồn điện 12V và có thể dễ dàng kết nối với bộ lưu điện 12V.

Các thành phần của UPS

Một UPS bao gồm 3 phần:

1. Máy biến áp
2. Cung cấp điện điều tiết
3. Sạc pin
4. Pin dự phòng

Tôi sẽ đi qua từng bước, giải thích cách xây dựng một bộ lưu điện 12V đáng tin cậy mà không sử dụng các thành phần đặc biệt.

Bước 1: Máy biến áp

Bộ lưu điện 12V sử dụng máy biến áp tiêu chuẩn, có sẵn tại tất cả các nhà cung cấp thiết bị an ninh hàng đầu. Đầu ra máy biến áp phải từ 16 đến 17 V AC, và định mức lên đến 3 ampe. Tôi luôn thích thiết kế hơn, vì vậy tôi sẽ thiết kế UPS 2A này để nó được đánh giá tối đa là 3A.

Một số nhà cung cấp có các máy biến áp đã được lắp vào một vỏ bọc, có thêm tính năng bảo vệ chống quá dòng và tăng áp.

Bước 2: Nguồn cung cấp được điều chỉnh

UPS phải có khả năng cung cấp liên tục dòng điện danh định ở điện áp đầu ra danh định mà không cần phụ thuộc vào ắc quy dự phòng để được hỗ trợ. Vì vậy, bước đầu tiên sẽ là thiết kế một nguồn điện 12V.

Một khởi đầu tốt sẽ là sử dụng bộ điều chỉnh điện áp LM317. Trước khi chúng tôi xem xét đánh giá hiện tại của thiết bị, hãy bắt đầu với điện áp đầu ra được điều chỉnh. Mặc dù tất cả chúng ta đều được sử dụng để chỉ hệ thống 12V, nhưng trên thực tế, nó thường là hệ thống 13,8V. Điện áp này là điện áp được sạc đầy của pin SLA tiêu chuẩn. Vì vậy, đối với tất cả các phép tính, tôi sẽ sử dụng 13,8V.

Để tính toán các giá trị thành phần, hãy tham khảo biểu dữ liệu LM317. Nó nói rằng:

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

và Iadj đó thường được giới hạn ở 50uA.

Để bắt đầu, tôi đã chọn giá trị R1 là 1Kohm, vì vậy

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

Nhưng giá trị 9,653Kohm không phải là giá trị điện trở tiêu chuẩn, vì vậy chúng ta sẽ phải sử dụng nhiều điện trở để đạt gần giá trị này. Giải pháp tốt nhất sẽ là đặt hai điện trở song song. Bất kỳ hai điện trở nào mắc song song, sẽ luôn có điện trở kết hợp THẤP hơn điện trở có giá trị thấp nhất. Vậy làm cho điện trở R2a 10Kohm.

1 / R2 = 1 / R2a + 1 / R2b

1 / 9,653 nghìn = 1/10 nghìn + 1 / R2b

1 / 9,653 nghìn - 1/10 nghìn = 1 / R2b

R2b = 278Kohm

R2b là 270K

R2 = 9,643Kohm, đủ gần với những gì chúng ta cần.

Tụ điện 1000uf không phải là yếu tố quan trọng, nhưng đây là một giá trị tốt. Tụ điện 0,1uf làm giảm dao động điện áp đầu ra

Bây giờ chúng tôi có một nguồn điện 13,8V, được đánh giá ở mức 1,5 amp theo biểu dữ liệu.

Bước 3: Bộ sạc pin

Để sử dụng nguồn điện của chúng tôi như một bộ sạc pin, chúng tôi cần giới hạn dòng điện sạc vào pin. Nguồn điện chỉ có thể cung cấp tối đa 1,5 amps, vì vậy bước tiếp theo sẽ là xem xét mạch điện có pin kết nối với đầu ra. Khi điện áp pin tăng lên (đang sạc), dòng sạc sẽ giảm. Với pin được sạc đầy 13,8V, dòng sạc sẽ giảm xuống không.

Điện trở trên đầu ra sẽ được sử dụng để giới hạn dòng điện đến định mức của LM317. Chúng ta biết điện áp đầu ra của LM317 là cố định ở 13,8V. Điện áp pin SLA rỗng là khoảng 12,0V. Tính R bây giờ là đơn giản.

R = V / I

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

R = 1,2ohm

Bây giờ, công suất tiêu tán trong điện trở là

P = I ^ 2 R

P = 1,5 ^ 2 x 1,2

P = 2,7W

Bước 4: Tăng gấp đôi dòng điện lên tối đa 3A

Thay vì sử dụng các bộ điều chỉnh đắt tiền hơn được xếp hạng cho 3A, tôi đã chọn vẫn sử dụng LM317 tiêu chuẩn. Để tăng định mức hiện tại của UPS, tôi chỉ cần thêm hai mạch với nhau, do đó tăng gấp đôi định mức hiện tại.

Nhưng có một vấn đề xảy ra khi kết nối hai bộ nguồn với nhau. Mặc dù điện áp đầu ra của chúng được tính toán hoàn toàn giống nhau, nhưng sự thay đổi trong các thành phần, cũng như cách bố trí Bo mạch PC sẽ dẫn đến một bộ nguồn luôn chiếm phần lớn dòng điện. Để loại bỏ điều này, các đầu ra kết hợp được lấy sau các điện trở giới hạn hiện tại, chứ không phải trên đầu ra của chính bộ điều chỉnh. Điều này đảm bảo rằng sự chênh lệch điện áp giữa hai bộ điều chỉnh được hấp thụ bởi các điện trở đầu ra.

Bước 5: Mạch cuối cùng

Tôi không thể cấp nguồn điện trở 1R2, 3W, do đó tôi quyết định sử dụng một số điện trở để tạo thành điện trở 1R2. Tôi đã tính toán các giá trị điện trở nối tiếp / song song khác nhau và nhận thấy rằng sử dụng sáu điện trở 1R8 mang lại 1R2. Chính xác những gì tôi cần. Điện trở 1R2 3W hiện đã được thay thế bằng sáu điện trở 1R8 0,5W.

Một bổ sung khác cho mạch là một đầu ra lỗi nguồn. Đầu ra này sẽ là 5V khi có nguồn chính và 0V khi mất nguồn. Việc bổ sung này giúp kết nối UPS với các hệ thống cũng yêu cầu tín hiệu trạng thái nguồn điện dễ dàng hơn. Mạch cũng bao gồm một đèn LED báo trạng thái trên bo mạch.

Cuối cùng, một cầu chì bảo vệ đã được thêm vào đầu ra 12V của UPS.

Bước 6: Bảng PC

Không có nhiều để nói ở đây.

Tôi đã thiết kế một Bảng PC đơn giản bằng cách sử dụng phiên bản phần mềm miễn phí của Eagle. Bo mạch PC được thiết kế sao cho các vấu ngắt kết nối nhanh không cách điện có thể được hàn vào Bo mạch PC. Điều này cho phép bo mạch UPS hoàn chỉnh được gắn trên đầu pin.

Đảm bảo thêm các tản nhiệt có kích thước phù hợp vào hai bộ điều chỉnh LM317.