Создание ИБП своими руками
Наиболее известны компьютерные источники бесперебойного питания (ИБП, или UPS). Обычного компьютерного бесперебойника хватает на несколько минут, необходимых для того, чтобы пользователь успел сохранить данные и завершить работу в штатном режиме. Вести речь о долговременном питании множества приборов потребления в данном случае бесполезно. Если необходимо обеспечить работу систем «умного дома», приборов отопления или другой бытовой техники, то понадобится более мощное устройство, рассчитанное на долговременную работу. Можно приобрести готовый прибор, но для людей подготовленных и разбирающихся в электротехнике привлекателен вариант самостоятельного изготовления бесперебойника. Это поможет в какой-то степени сэкономить деньги, даст возможность применить свои навыки и получить в результате устройство, максимально соответствующее потребностям конкретного потребителя.
Как сделать бесперебойник своими руками?
Обеспечить бесперебойное питание приборов в течение достаточно длительного времени могут только устройства на основе мощных и емких аккумуляторов, для которых надо использовать зарядное устройство соответствующей мощности и инвертор, преобразующий постоянное напряжение в стандартные 220 В. Наибольшую сложность будет представлять именно изготовление инвертора, поскольку от того, какой он выдает синус — чистый или меандр разных типов — зависит, какие приборы смогут быть запитаны от полученного комплекта. Некоторые устройства не воспринимают импульсное напряжение с большим числом высокочастотных гармоник — это надо учитывать, планируя создание ИБП.
Большинство пользователей предпочитают использовать готовый инвертор заводской сборки, поскольку обеспечить необходимую частоту для дома и всех потребителей достаточно сложно.
Что потребуется?
Для изготовления ИБП своими руками в первую очередь потребуются аккумуляторы от мощного автомобиля — КамАЗа или иного подобного грузовика. Необходимо использовать пару аккумуляторов на 12 В, соединенных последовательно и обладающих емкостью от 190 А·ч. Устройства малой емкости заряжаются быстрее , но более требовательны к режиму зарядки и болезненно реагируют на перезаряд. Кроме того, понадобится зарядное устройство, обладающее достаточной мощностью, и инвертор.
Из всех этих компонентов однозначно купленными будут аккумуляторы, и, поскольку на них все равно придется тратиться, то лучше купить новые, а не бывшие в употреблении. Зарядное устройство можно собрать самостоятельно, как и инвертор, хотя специалисты утверждают, что результат в любом случае будет уступать заводским образцам из-за низкого качества деталей и комплектующих.
Если принимается решение собирать оба узла самостоятельно, то следует использовать новые, качественные детали.
Правила безопасности и важные советы
Прежде всего, следует соблюдать правила безопасности при работе с электроприборами и с установками под напряжением. Если производится сборка всего ИБП или отдельных узлов своими руками, к перечню обычных требований прибавляются правила безопасности при работе с нагревательными приборами. Работа с паяльником требует осторожности, оптимальный вариант — использование паяльной станции с вытяжкой и специальной безопасной подставкой.
Важный момент — использование достаточно толстого соединительного провода. Если его сечение не будет соответствовать установленным нормам, провод будет сильно греться и может расплавиться, что вызовет прекращение работы комплекта и создаст угрозу возгорания.
Рекомендуется использовать медный многожильный провод сечением 12 мм2 («косичку»), который сможет выдержать ток до 100 А.
Пошаговый алгоритм действий
Для того чтобы изготовить бесперебойник своими руками, надо выполнить определенную последовательность действий. Прежде всего, надо определиться с тем, какие узлы будут созданы самостоятельно, а какие лучше приобрести в готовом виде. Затем нужно обзавестись необходимыми узлами, элементами и деталями комплекта, приобрести аккумуляторы. Начинать сборку без них не рекомендуется, так как зарядное устройство должно в точности соответствовать характеристикам АКБ.
Схемы и пояснения
Рассмотрим структурную схему ИБП.
Здесь инвертор и фильтр высших гармоник представлены как два разных блока, хотя на практике нередко они объединены в один узел.
Сначала преобразователь (другое название инвертора) получает с аккумуляторов постоянное напряжение 12 В, превращая его в импульсное переменное напряжение (меандр) 310 В. Затем при помощи фильтра высших гармоник срезаются излишки, доводя форму сигнала до синусоиды с амплитудой 220 В. На схеме отмечен важный момент — напряжение зарядного устройства для данных АКБ должно составлять 28,8 В. Эта величина позволяет обеспечить полноценную зарядку аккумуляторов без риска перезаряда, выкипания или выхода АКБ из строя.
Бесперебойное питание обеспечивается переключением с сетевого источника на ИБП, производящимся при изменениях сетевого напряжения — его падении или полном исчезновении. Некоторые приборы отсекают и скачки напряжения, переводя питание потребителей на ИБП до тех пор, пока сетевое напряжение не придет в норму.
Для переключения питания используется реле, на которое постоянно подается напряжение из сети.
При его значительном падении или отключении контакты реле переключают питание на ИБП, а при появлении напряжения — вновь замыкаются и включают подачу тока из сети.
Полезное видео на эту тему
Возможные проблемы и нюансы
Работа блока питания сопровождается сильным нагревом деталей и требует качественного охлаждения. Для этого обычно используется вентилятор соответствующего размера (иногда подходит компьютерный кулер, реже приходится устанавливать более крупные образцы). Распространенной ошибкой является присоединение питания вентиляторов к аккумуляторам (выходным клеммам). При переходе комплекта на автономный режим вентиляторы продолжают работать, способствуя разрядке АКБ, хотя в этом режиме они не нужны. За состоянием вентиляторов необходимо постоянно следить, они являются наиболее слабым звеном всей системы и часто выходят из строя, оставляя блок питания без охлаждения, чего допускать нельзя.
Необходимо следить за правильным соединением аккумуляторов. Последовательное соединение обеспечивает равномерную нагрузку и одинаковый расход заряда, тогда как при параллельном работает только один аккумулятор, что способствует его скорейшему выходу из строя.
Источник бесперебойного питания, созданный своими руками, проще поддается ремонту или модернизации.
Кроме того, подобный комплект можно использовать в связке с солнечными батареями или ветрогенератором, что существенно расширяет возможности ИБП и выводит его на автономный уровень функционирования.
Источник
Импульсный блок питания 24В 18А
| Акопов Роберт UN7RX, arg777 (at) mail.ru http://arcalc.do.am/ |
Импульсный блок питания рассчитан на выходное напряжение в пределах 20-28В, при максимальном долговременном токе нагрузки 10А без принудительного охлаждения и до 18А при использовании вентилятора. В качестве контроллера используется широко распространенная в промышленных устройствах микросхема UC 3825. Ее выбор был обусловлен, прежде всего, наличием. Ну, а раз она является (наряду с 3525) промышленным стандартом, то и не пришлось долго раздумывать.
Блок питания представляет собой типовой полумост с оптронной развязкой ОС по напряжению. Защита по току осуществляется с помощью трансформатора тока.
К особенностям можно отнести повышенные требования к монтажу и конструкции. Причин тут несколько. Во-первых, примененный контроллер имеет высокую граничную рабочую частоту, управляющие входы контроллера достаточно высокоимпедансные и чувствительны к наводкам. Это обязывает соблюдать некоторые правила монтажа такого контроллера и его обвязки. Во-вторых, специфика применения данного БП предъявляла жесткие требования по различным помехам, как радиочастотным, так и акустическим. Последнее наложило ограничение на разработку конструкции, в частности, на минимизацию габаритов и размещение некоторых компонентов. Часто используемое «компьютерное» расположение силовых элементов и радиаторов было исключено, как и применение комплектующих рассчитанными на эксплуатацию в основном, в режиме обдува, то есть, без заметного запаса по параметрам. Это касается прежде всего размеров сердечников трансформатора и дросселя L1.
Схему БП можно условно разделить на три части. Первая — это входные цепи питания, содержащие противопомеховый фильтр, варистор и узел ограничения броска тока заряда конденсатора фильтра питания, состоящий из резистора R 16 и простейшего реле времени на транзисторе VT 4. Вторая – узел контроллера, выделенный синим цветов. И третья, силовая, преобразовательная часть, с фильтром на выходе.
В зависимости от требований, используется также плата дополнительных фильтров, если в этом есть необходимость.
Рисунки печатных плат в формате lay можно скачать здесь.
На печатных платах детали не промаркированы, но учитывая несложность конструкции, определить их соответствие принципиальной схеме, несложно.
Схема собрана на двух печатных платах, основной и субплате контроллера. Так удалось решить проблему с чувствительностью этой микросхемы к различного рода наводкам. Обратите внимание, что субплата контроллера двусторонняя, на одной смонтированы SMD компоненты, а другая сторона в виде сплошной фольги, использована как общий провод и экран.
Конденсатор С6 установлен навесным монтажом, поверх С7.
Данные намоточных компонентов:
Трансформатор Tr1 намотан на сердечнике из феррита N67 размером 26х6х6 и содержит 3х16 витков провода ПЭЛШО 0.35.
Tr2 выполнен на таком же феррите, размер сердечника 42х10х20, первичная обмотка выполнена литцендратом из проводов 0.08 и суммарным диаметром скрутки 1мм, с общей шелковой изоляцией и содержит 17 витков.
Вторичная обмотка — 2х5 витков медной ленты толщиной 0.4 и шириной 12 мм.
Вспомогательная обмотка для питания контроллера содержит 2х3 витка провода ПЭЛШО 0.35
Дроссель L1 на кольце из спеченного мопермаллоя, проницаемостью 63. Размеры кольца 28х15х15, цвет защитного покрытия — желтый, с белым торцом. Число витков — 25.
Трансформатор тока использован готовый, первичная обмотка представляет собой пропущенный в отверстие кольца провод МГТФ c диаметром жилы ок. 1.5мм.
Вторичка — примерно 150 — 200 витков провода на кольце М16х8х6, проницаемость около 2000.
Дроссель L2 готовый, на ферритовом стержне, диаметр провода 2мм.
Дросселя внешних фильтров выполнены на ферритовых сердечника с высокой проницаемостью (4000) , при их намотке следует правильно расположить обмотки, чтобы исключить подмагничивание сердечника — для этого каждая полуобмотка мотается на свой половине кольца, а направление намоток должно быть противофазным.
Следует отметить, что зачастую, применение тех, или иных деталей, определялось их наличием, а не обязательной необходимостью применять именно этот компонент. При повторении ИБП стоит это учитывать.
Обратите внимание на обязательное подключение конденсатора С27 к корпусу радиатора. В противном случае могут возникнуть паразитные колебания. Реле Rel1 любое, на рабочее напряжение 24В и ток через контакты не менее 3А.
Внешний вид ИБП:
Вид сбоку на монтаж силовых полупроводников:
Обратите внимание на то, что выходная отрицательная шина питания, заземлена на радиатор при помощи полоски медной фольги шириной 10мм, которая заведена под стойку платы и прижата винтом крепления.
Источник
Простейший ИБП
Маломощный импульсный блок питания можно использовать в самых разных радиолюбительских конструкциях. Схема такого ИБП отличается особой простотой, поэтому может быть повторена даже начинающими радиолюбителями.
Основные параметры БП:
Входное напряжение — 110-260В 50Гц
Мощность — 15 Ватт
Выходное напряжение — 12В
Выходной ток — не более 0,7А
Рабочая частота 15-20кГц
Исходные компоненты схемы можно достать из подручного хлама. В мультивибраторе использовались транзисторы серии MJE13003, но при желании можно заменить на 13007/13009 или аналогичные. Такие транзисторы легко найти в импульсных блоках питания (в моем случае были сняты из компьютерного БП).
Конденсатор по питанию подбирается с напряжением 400 Вольт (в крайнем случае, на 250, чего очень не советую)
Стабилитрон использован отечественный типа Д816Г или импортный с мощностью порядка 1 ватт.
Диодный мост — КЦ402Б, можно использовать любые диоды с током 1 Ампер. Диоды нужно подобрать с обратным напряжением не менее 400 вольт. Из импортного интерьера можно ставить 1N4007 (полный отечественный аналог КД258Д) и другие.
Импульсный трансформатор — ферритовое кольцо 2000НМ, размеры в моем случае К20х10х8, но были использованы и также большие кольца, при этом намоточные данные не менял, работало нормально. Первичная обмотка (сетевая) состоит из 220 витков с отводом от середины, провод 0,25-0,45мм (больше нет смысла).
Вторичная обмотка в моем случае содержит 35 витков, что обеспечивает на выходе порядка 12 Вольт. Провод для вторичной обмотки подбирается с диаметром 0,5-1мм. Максимальная мощность преобразователя в моем случае не более 10-15 ватт, но мощность можно изменить подбором емкости конденсатора С3 (при этом, намоточные данные импульсного трансформатора уже меняются). Выходной ток такого преобразователя порядка 0,7А.
Сглаживающую емкость (С1) подобрать с напряжением 63-100Вольт.
На выходе трансформатора стоит использовать только импульсные диоды, поскольку частота достаточно повышена, обычные выпрямительные могут и не справится. FR107/207 пожалуй, самые доступные из импульсных диодов, часто встречаются в сетевых ИБП.
БП не имеет никаких защит от короткого замыкания, поэтому не следует замыкать вторичную обмотку трансформатора.
Перегрев транзисторов не замечал, с выходной нагрузкой 3 Ватт (светодиодная сборка) они ледяные, но на всякий случай можно установить на небольшие теплоотводы.
Источник