Circuito UPS de onda sinusoidal de 50 vatios

El SAI detallado en este artículo puede proporcionar una salida de potencia de 50 vatios de forma constante, a 110 voltios con una frecuencia de 60 Hz. La salida es fundamentalmente una onda sinusoidal que se comporta exactamente como la alimentación de CA de la red doméstica estándar para la carga.

Una fuente de alimentación integrada funciona como un cargador de batería. Aunque el SAI podría implementarse para numerosas aplicaciones diferentes, está diseñado principalmente para alimentar un pequeño sistema informático y un periférico importante, como una unidad de disco, para garantizar que un corte de energía nunca provoque la eliminación de datos o la interrupción del programa que pueda estar ejecutándose en ese momento.

Esto implica que este circuito UPS de 50 vatios alimentado con plomo-ácido no va a funcionar con PC más grandes, que normalmente funcionan con más de 60 vatios de potencia real.

Una característica importante de este Circuito UPS es que emite una energía de CA de onda sinusoidal 'limpia': y fallas como ruido, picos o bajo voltaje dentro de la línea de CA de la red nunca afectarán el funcionamiento de la computadora (cargas).

Etapa de cambio de relé de fuente de alimentación

La etapa de suministro de energía es bastante distintiva porque recibe energía a través de un control remoto Batería de 12 voltios de plomo ácido o SMF y también de su línea de alimentación de CA, la batería se convierte aquí en el elemento más crucial para el funcionamiento del UPS.

Como se muestra en la Fig.1 a continuación, cuando el interruptor CARGA-APAGADO-OPERAR S1 está posicionado en la posición CARGA u OPERAR, el relé RY2 se activa y sus contactos proporcionan energía CA a los devanados primarios de los transformadores de potencia T1 y T2.

La corriente a través de los devanados secundarios se rectifica a través de los diodos D1, D2, D3 y D4.

Los estranguladores L1 y L2 restringen la corriente de carga de la batería y prohíben el paso de la corriente ondulada.

El diodo D5 ofrece 'palanca' protección contra sobrecarga su función es proteger los muchos componentes vulnerables activando el fusible F1 para que se queme en caso de que la batería se conecte accidentalmente con una polaridad incorrecta.

El amplificador operacional IC1 está conectado en forma de un comparador de voltaje inversor cuyo voltaje de referencia podría ajustarse en un rango de 11 a 14 voltios a través del potenciómetro R3.

Una vez que el voltaje de la batería cae por debajo de la referencia, se activa el optoacoplador IC2, que alimenta el relé RY1. La corriente que pasa a través de los contactos de RY1 comienza a cargar la batería cuando la carga no es demasiado pesada.

Por otro lado, si el SAI está funcionando al 100% o cerca de su potencial, es posible que se necesite un cargador de batería externo para proporcionar un suministro de corriente adecuado y evitar que la batería se descargue.

A Cargador de batería de 10 amperios es aconsejable. Dado que la mayoría de los cargadores de baterías no tienen un sistema de filtración, se debe incluir un condensador de filtro de alto valor entre la salida del cargador y la batería para minimizar la ondulación de la corriente.

A fin de evitar sobrecarga de la batería , el suministro del cargador debe conectarse solo cuando el SAI se está cargando al 100% de su capacidad.

El fusible F2 debe tener menos de 10 amperios para que el fusible principal, F1, no golpee cuando la salida de 12 voltios tenga un cortocircuito involuntario.

La etapa del amplificador de transistores

Como se muestra en la Fig. 2 a continuación, la salida de CA del UPS se genera a partir de un circuito amplificador Clase B acoplado a un transformador.

Los 4 juegos de Transistores Darlington (Q4-Q8, Q5-Q9, Q6-Q10 y Q7-Q11) funcionan como redes emisor-seguidor para entregar voltaje a los devanados primarios T5 y T6 de los transformadores de potencia.

El condensador C8 cancela cualquier ingrediente de alta frecuencia que se origine debido a la distorsión o recorte de cruce de alto voltaje, y además inhibe la autooscilación de alta frecuencia.

Dos de los conjuntos Darlington se alimentan en paralelo a través del transformador T3 y otro par se empuja en paralelo mediante T4.

Los diodos D11, D12, D13 y D14 producen un voltaje base de CC constante que polariza los transistores de salida alrededor de la región de corte.

los Conductor clase A La red formada por los transistores Q2 y Q3, está igualmente compuesta por seguidores de emisor. El aumento de voltaje esencial es implementado por los transformadores T3 y T4, que también son transformadores de potencia típicos configurados en el orden inverso.

El transistor Q1 activa los transistores Q2 y Q3 en paralelo. La base Q1 está conectada directamente a la salida IC5-d (ver Fig. 3), que está a 4.5 voltios DC.

La inversión de fase para el accionamiento push-pull de la etapa de salida se logra mediante el cableado apropiado de los secundarios de los transformadores T3 y T4 del transformador.

El generador de ondas sinusoidales

Como se muestra en la Fig.3 a continuación, el etapa del oscilador se configura usando IC4, que es un Detector de 567 tonos .

La frecuencia del IC está configurada por las resistencias R26 y R27, y el condensador C14, y está fijada a 60 Hz precisos. La salida de onda cuadrada de IC4 se transforma en una onda triangular por IC5-b, que está más adelante convertido en una onda sinusoidal por IC5-c.

La ganancia del amplificador operacional IC5-d se establece mediante potenciómetro R35, que se fija en el voltaje de salida de CA.

El amplificador operacional IC5-a convierte la onda sinusoidal de la salida T2 a una frecuencia de 60 Hz.

D15 protege contra daños que puedan ocurrir en caso de en amplificador La entrada inversora pasa a ser negativa con referencia a tierra, el diodo generalmente tiene polarización inversa.

Los pulsos de 60 Hz, que están conectados a IC4 a través de C12 y D16, activan el oscilador para que se bloquee en la frecuencia de CA de la red. Algún grado de control sobre la precisión sincronización de fase es posible mediante el ajuste fino del potenciómetro R20.

Una vez ajustada correctamente, la salida de CA se bloqueará en fase con la línea de la red de CA de entrada, y este proceso de bloqueo / desbloqueo durante la falla y restauración de la energía de entrada sería suave y favorable, y casi no produciría interferencia.

los generador de onda sinusoidal viene con una potencia de 9 voltios suave y sin ondulaciones a través de IC3, un regulador de 5 V IC 7805. El pin 3 del regulador se mantiene a 4 voltios sobre la línea de tierra con la ayuda del divisor resistivo R16 y R17 para obtener una salida precisa de 9 voltios.

El circuito del medidor

Puede ser posible monitorear el voltaje de la batería o el voltaje de salida de CA a través de un circuito medidor como se muestra en la Fig. 4 a continuación.

A puente rectificador que consta de cuatro diodos rectificadores convierte la CA en CC, mientras que el condensador C19 se suaviza a CC pura.

Un interruptor DPDT conecta un voltímetro de 15 V CC con la fuente de 12 V o el divisor de voltaje construido con divisor resistivo de R36 y R37.

Cómo probar el cambio de fuente de alimentación

Puede ser importante probar la fuente de alimentación sección antes de conectar el amplificador. Esto puede llevarse a cabo incluso antes de que se monte la etapa del amplificador.

Para esto, puede ajustar el brazo deslizante del R3 hacia el extremo que está vinculado al R4.

No conecte todavía el cable de alimentación a una toma de corriente. Conecte un 12 V Batería de ácido sólido al suministro y coloque S1 en CARGAR u OPERAR.

Ahora, el relé RY2 podría verse activado y el LED1 iluminado. En este punto, puede encontrar alrededor de 12 V en los pines 2 y 7 de IC1.

El pin 6 debe mostrar lógica baja. A continuación, conecte el cable de alimentación a una toma de CA. La lámpara LMP1 se encenderá ahora. El relé RY1 debe continuar APAGADO y probará aproximadamente 14 V en sus contactos normalmente abiertos.

El pin 7 de IC1 debe indicar alrededor de 14 V y el pin 3 alrededor de 11 voltios. El pin 6 debe indicar una lógica baja.

Gire R3 hacia su extremo inverso para obtener 14 V en el pin 3 RY1 en este momento debe activarse con el LED1 apagándose.

El voltaje a través de los puntos de la batería debería indicar ahora 13 V. Ajuste R3 justo alrededor del nivel en el que se desactiva el relé RY1.

La etapa del cargador debe seguir apagando y encendiendo a medida que el voltaje de la batería aumenta y se reduce . La configuración precisa de R3 puede estar en el punto en el que la salida del cargador cambia con bastante rapidez y se apaga prácticamente en el momento en que se enciende.

El voltaje de la batería debe estar alrededor de la marca de 12,5 V en ausencia de una fuente de carga. Cuando cae el voltaje de la batería, la salida del cargador debe comenzar a cambiar repetidamente a menos que, por supuesto, la batería esté tan descargada que la corriente completa del cargador no pueda restaurar el voltaje hasta 12,5.

Prueba del generador de onda sinusoidal

La prueba del etapa del generador de onda sinusoidal se puede ejecutar por separado. En caso de que lo monte en el PCB mostrado sin el IC regulador de 9 V , entonces puede usar una batería PP3 de 9 V o una fuente de energía equivalente externa para el procedimiento de prueba.

Comience colocando el brazo deslizante del R20 preestablecido en su lado del suelo. El uso de un osciloscopio debería mostrar una señal de onda cuadrada en el pin 5 de IC4.

Al suministrar una frecuencia de onda sinusoidal de 60 Hz al barrido horizontal del alcance , ajuste la resistencia R27 para obtener una frecuencia de 60 Hz que generará una forma de onda de Lissajous rectangular.

La frecuencia no tiene que ser precisa con precisión. Un patrón de forma de onda que se vaya modificando gradualmente puede resultar bastante satisfactorio. Teniendo el osciloscopio configurado para un barrido estándar de 60 Hz, asegúrese de que el osciloscopio indique una onda triangular en la salida de IC5-by una onda sinusoidal en la salida de IC5-c.

También debe estar disponible una onda sinusoidal en la salida IC5-d. Y su amplitud debería variar en respuesta al ajuste de R35. En caso de que alguna de estas comprobaciones tienda a ser incorrecta, examine la presencia de una CC de 4,5 voltios en todos los pines de entrada y salida.

A continuación, conecte una fuente de 12,6 V CA a R21 y ajuste el R20 hasta que encuentre el osciloscopio que muestra los pulsos de salida de IC5-a: La frecuencia del oscilador debe bloquearse con la frecuencia de la línea de entrada. Ahora establecer el alcance para mostrar una curva de Lissajous como se hizo anteriormente y monitorear la salida de IC5-d.

Debes ver un patrón ovalado que está casi cerrado. Es posible que deba poder ajustar el R20 de manera que la pantalla del osciloscopio sea casi una línea recta inclinada, lo que muestra que la señal de salida está en fase con la línea de cuadrícula.

Ahora, si desconecta la señal de CA de entrada desenchufando el cable de alimentación, el patrón del osciloscopio debe comenzar a producir un cambio gradual a una pantalla de forma ovalada que se abre y se cierra.

Vuelva a alinear el potenciómetro R27 para reducir la tasa de cambio anterior. Tan pronto como se vuelva a conectar la frecuencia de CA de entrada, pantalla de alcance debe volver instantáneamente al patrón de línea inclinada.

Prueba del circuito del medidor

La prueba y calibración del circuito medidor podría implementarse conectando el rectificador a la línea de CA de la red.

Al presionar S2 en la posición de CA, ajuste con precisión R37 para obtener una lectura del medidor que puede ser 1/10 del voltaje de entrada de CA medido por separado a través de una lectura de medidor estándar.

Si no encuentra ninguna medición, busque alrededor de 130 voltios CC alrededor de C19 para asegurarse de que el rectificador esté conectado correctamente. Un osciloscopio aquí debería mostrar un gran elemento de ondulación debido al bajo valor de uF del condensador C19.

Prueba del amplificador

Comience la prueba integrando la etapa del amplificador del transistor de potencia con la fuente de alimentación de 12 V y el generador de forma de onda de onda sinusoidal de entrada.

Ajuste el brazo central del R35 hacia el extremo asociado con el lado de salida de IC5-d, que decide la configuración para una señal de salida cero.

Ahora cambie el S1 a la posición 'OPERAR'. Debería ver una lectura de medidor de 12,5 V en los emisores de Q2, Q3, Q8, Q9, Q10 y Q11.

También puede encontrar que estos transistores se calientan un poco, aunque no.

Debería poder ver una lectura del medidor de alrededor de 11 V en las bases de Q4, Q5, Q6 y Q7, y alrededor de 4 V en el emisor Q1.

Al realizar los siguientes procedimientos de prueba, tenga cuidado al trabajar con la salida, ya que se encontraría en un nivel letal de 117 V.

Conecte un cable de cada uno de los devanados de 120 V del transformador T5 y T6 entre sí, dejando que los demás permanezcan desconectados.

Conectar un Voltímetro AC con uno de los devanados del transformador y ajuste el medidor a un rango superior a 110 voltios.

Después de esto, gire poco a poco el brazo central preestablecido R35 hasta que vea un voltaje de salida medible. Si no encuentra que esto suceda, asegúrese de que el impulso de fase en las etapas de salida esté invertido.

El voltaje de CA de la base Q4 o Q6 a la base Q5 o Q7 debe ser el doble de la lectura a tierra. Si no ve esto, intente intercambiar las conexiones de bobinado del transformador T3 o T4, pero no de ambos.

A continuación, asegúrese de que los devanados de 120 V del transformador T5 y T6 estén perfectamente en fase y, por lo tanto, conectados de la manera adecuada. Conecte el voltímetro a través de los cables que quedaron sin conectar.

Si encuentra que el voltaje es dos veces mayor que la lectura anterior, entonces los devanados seguramente están conectados en serie. Invierta rápidamente la conexión de uno de los devanados.

Si no ve ninguna lectura de voltaje en el medidor, conecte los otros dos cables entre sí. Conecte una lámpara de 15 W en la salida y configure el R35 preestablecido para obtener una salida completa. La lámpara debe iluminarse con un brillo óptimo y el medidor debe indicar alrededor de 125 voltios CA.

Cómo utilizar el UPS

Al implementar el circuito UPS de 50 vatios propuesto, asegúrese de configurar S1 en 'OPERAR' antes de encender la carga.

Verifique la salida de CA del UPS para asegurarse de que esté produciendo un mínimo de 120 voltios. Este voltaje de 120 V puede disminuir un poco tan pronto como se cargue la salida.

Si encuentra que el voltaje es inestable, significaría que el oscilador no se ha bloqueado y sincronizado con la línea de alimentación de la red eléctrica. Para corregir esto, intente reajustar los preajustes R27 y R20 después de un tiempo, una vez que el circuito se haya calentado un poco.

Cuando modifique los ajustes preestablecidos del R27 / R20 de manera adecuada, encontrará que el oscilador se bloquea con la frecuencia de la red de CA durante cada período de encendido.

Ahora, encienda el sistema y vuelva a confirmar las condiciones del voltaje de salida. El voltaje de salida puede caer a 110 voltios mientras se opera en carga discontinua, digamos, por ejemplo, una unidad de disco o una impresora, y esto puede ser aceptable.

El tiempo de respaldo del SAI durante un corte de red dependerá de la clasificación Ah de la batería. Cuando se usa una batería de motocicleta, debe proporcionar aproximadamente 15 minutos de tiempo de funcionamiento de respaldo.

Lista de pares

La lista completa de piezas para el circuito UPS de onda sinusoidal de 50 vatios explicado anteriormente se presenta en la siguiente imagen:

Cómo construir los estranguladores de filtro L1, L2

Si no puede obtener los estranguladores L1, L2 sugeridos de su distribuidor de repuestos, puede construir los mismos utilizando la siguiente configuración

Utilice alambre súper esmaltado de 1 mm para las bobinas