Circuito UPS en línea simple

En esta publicación, aprendemos sobre la creación de una fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) en línea simple que garantiza una transferencia perfecta de la fuente de alimentación de CA a la fuente de alimentación del inversor para la carga, debido a la ausencia de interruptores o relés de transferencia engorrosos.

¿Qué es un UPS en línea?

Como sugiere su nombre, un sistema UPS en línea permanece en línea continuamente y nunca se desconecta ni siquiera por una fracción de segundo, ya que el suministro de batería al inversor UPS se mantiene conectado continuamente, independientemente de la situación de la red de CA.

Durante el período en que la entrada de CA de la red está disponible, primero se convierte a CC y se reduce al nivel de batería.

Esta CC carga la batería y también tiene prioridad sobre la batería para alimentar simultáneamente el inversor debido a su mayor potencia nominal que la batería. El inversor convierte esta CC de nuevo en la CA de la red para alimentar la carga conectada.

En caso de que falle la red de CA, el suministro de CA a CC reducido se interrumpe y la batería, al estar continuamente conectada en línea, ahora comienza a alimentar el inversor sin problemas, sin ninguna interrupción de la alimentación a la carga.

UPS en línea vs UPS fuera de línea

La principal diferencia entre un UPS en línea y un UPS fuera de línea es que, a diferencia de un UPS fuera de línea, el UPS en línea no depende de relés de cambio o interruptores de transferencia para pasar de la red de CA a la red de CA del inversor durante una falla de la red de CA (como se muestra a continuación).

Por otro lado, Sistemas UPS fuera de línea como se muestra en el diagrama de bloques a continuación, confíe en relés mecánicos para transferir el SAI al modo inversor, durante la ausencia de suministro de CA de la red.

En estos sistemas, cuando la red CA está disponible, el suministro se suministra directamente a la carga a través de un conjunto de contactos de relé, y la batería se mantiene en el modo de carga a través de otro conjunto de contactos de relé.

Tan pronto como falla la red de CA, los contactos de relé relevantes se desactivan y cambian la batería del modo de carga al modo inversor y la carga de la red CA a la CA del inversor.

Esto implica que el proceso de transferencia tiende a implicar un ligero retraso, aunque en milisegundos, durante el cambio de la red de red a la principal del inversor.

Este retraso, aunque pequeño, podría ser crítico para equipos electrónicos sensibles como ordenadores o sistemas basados ​​en microcontroladores.

Por lo tanto, el online Sistema UPS parece ser más eficiente que un UPS fuera de línea en términos de velocidad y suavidad, durante el proceso de cambio de CA de red a CA de inversor para todo tipo de aparatos.

Diseño de un circuito inversor / UPS en línea simple

Como se discutió en las secciones anteriores, hacer un UPS en línea simple en realidad parece bastante fácil.

Ignoraremos el filtro EMI por simplicidad y también porque el inversor en nuestro diseño será de baja frecuencia (50 Hz) transformador de núcleo de hierro inversor basado en SMPS ya incluiría incorporado Filtros EMI para las rectificaciones necesarias.

Necesitaremos los siguientes materiales para el diseño básico de UPS en línea:

• Un módulo SMPS de red de CA a CC de 14 V y 5 amperios listo para usar.
• Un sistema de corte de sobrecarga de la batería con corriente constante circuito del cargador.
• Una batería sobre la etapa de circuito de corte de descarga.
• Una batería de 12 V / 7Ah
• Alguna circuito inversor simple de este sitio web.

Diagramas de circuito y etapas

Las distintas etapas del circuito para el circuito UPS en línea propuesto se pueden conocer a partir de los siguientes detalles:

1) Circuitos de corte de batería : El circuito siguiente muestra el muy importante circuito de corte de sobrecarga de la batería, construido alrededor de un par de etapas de amplificador operacional .

La etapa del amplificador operacional del lado izquierdo está configurada para controlar la sobrecarga de la batería. El pin # 3 del amplificador operacional está conectado con el positivo de la batería para detectar su nivel de voltaje. Cuando este voltaje de la batería en el pin # 3 excede el valor zener del pin # 2 correspondiente, el pin de salida del amplificador operacional # 6 se pone alto.

Esto activa el relé a través del Transistor controlador BC547 provocando que los contactos del relé cambien de N / C a N / O, lo que corta el suministro de carga a la batería, evitando la sobrecarga de la batería.

La retroalimentación resistencia de histéresis a través de la clavija # 6 y la clavija # 3 del amplificador operacional izquierdo hace que el relé se bloquee durante cierto período de tiempo, hasta que el voltaje de la batería cae a un nivel por debajo del umbral de retención de la histéresis, lo que hace que la clavija # 3 baje, y, en consecuencia, el pin # 6 también pasa a nivel bajo, apagando el relé. Los contactos del relé ahora vuelven al N / C, restaurando el suministro de carga a la batería.

Circuito de corte de sobredescarga

El amplificador operacional del lado derecho controla el límite de descarga excesiva de la batería o el batería baja situación. Siempre que el voltaje del pin # 3 de este amplificador operacional permanezca por encima del nivel de referencia del pin # 2 (según lo establecido por el preajuste del pin # 3), la salida del amplificador operacional sigue siendo alta.

Esta salida alta en el pin # 6 permite que el MOSFET adjunto permanezca en el modo de conducción, lo que permite que el inversor se encienda a través de la línea negativa.

Incluso en el caso de que la carga del inversor agote la batería en exceso, el nivel del pin n. ° 3 del amplificador operacional cae por debajo del voltaje de referencia del pin n. ° 2, lo que hace que el pin n. ° 6 del IC baje, lo que corta el MOSFET y el inversor .

Etapa de control actual

El BJT asociado con el MOSFET forma un circuito de control de corriente para el UPS en línea, que permite que la batería se cargue a través de un nivel de corriente constante.

R2 debe calcularse para establecer el nivel máximo de control de corriente para la batería y el inversor. Puede implementarse utilizando la siguiente fórmula:

R2 = 0,7 / corriente máxima

2) Circuito inversor : El circuito inversor para el sistema UPS en línea, que debe conectarse con lo anterior circuito controlador de batería se muestra a continuación.

Hemos seleccionado un Circuito basado en IC 555 por simplicidad y también para asegurar un rango de salida de potencia adecuado.

Este inversor permanecerá en línea mientras el circuito del cargador y la batería sigan funcionando, y el red eléctrica de CA se alimenta adecuadamente al sistema a través de un Circuito SMPS de CA a CC clasificado a 14 V, 5 amperios , o según la potencia nominal particular del sistema, que es totalmente personalizable.

La retroalimentación BJT a través de las puertas de los MOSFET del inversor asegura que el voltaje de salida del inversor nunca supere el nivel seguro y se alimente de manera controlada.

Con esto concluye nuestro sencillo diseño de circuito UPS en línea, que garantiza una alimentación continua e ininterrumpida en línea a cualquier carga de CA, que debe funcionar sin interrupciones independientemente de la disponibilidad de CA de entrada.