Низковольтный источник бесперебойного питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания

 Комментарии к статье

Предлагаемое устройство выпущено серией 350 штук. Оно используется на объектах жилищно-коммунального хозяйства Москвы для питания системы голосовой связи с лифтами и другого аналогичного оборудования, которое должно работать независимо от наличия напряжения в сети электропитания.

Источник бесперебойного питания (ИБП) разработан для использования в необслуживаемом режиме в неотапливаемых помещениях (электрощитовая, машинное помещение лифта, гараж, подвал и т. п.). ИБП защищен от замыканий в выходных цепях. Он показал высокую надежность в эксплуатации с 2002 г. Несложное схемотехническое решение позволяет повторить его широкому кругу радиолюбителей.

Основные технические характеристики

• Выходное напряжение, В номинальное .......13,5
• минимальное при отключении сети .......8,5
• Максимальный выходной ток, А.......2
• Температура окружающей среды, ^оС .......-10...+40
• Максимальная влажность воздуха при температуре 20 ^оС,% .......80
• Габариты, мм.......235x165x80

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема ИБП представлена на рис. 1. Он содержит понижающий трансформатор Т1; два диодных моста: VD1 -VD4 и VD1, VD2, VD5, VD6 (диоды VD1, VD2 общие для обоих мостов); сглаживающий конденсатор C4; стабилизатор напряжения на микросхеме DA1, транзисторе VT2; гелевую свинцово-кислотную аккумуляторную батарею (АКБ) GB1 с номинальным напряжением 12 В; узел контроля ее разрядки на транзисторе VT1; узел контроля напряжения сети на реле K1. Светодиод HL1 индицирует наличие напряжения сети, а HL2 - выходного напряжения.

При наличии напряжения сети переменное напряжение 18,5 В с вторичной обмотки II трансформатора Т1 поступает на диодные мосты. Выпрямленное напряжение с выхода первого моста - точки соединения катодов диодов VD3 и VD4 - сглаживает конденсатор C4. Это напряжение используется для питания узла контроля разрядки и стабилизатора напряжения. Оно больше напряжения АКБ GB1, поэтому диод VD7 закрыт.

Стабилизатор напряжения на микросхеме DA1 и умощняющем транзисторе VT2 собран по типовой схеме. Выходной ток ограничен значением, которое приблизительно может быть рассчитано по формуле I_max = 0,6/R8. Конденсаторы С2, С3, С5 предотвращают самовозбуждение стабилизатора напряжения.

Выпрямленное напряжение с выхода второго моста - точки соединения катодов диодов VD5 и VD6 - используется для питания реле K1. Резисторы R1 и R2 ограничивают ток через его обмотку, а конденсатор C1 сглаживает на ней пульсации напряжения. Контакты реле K1 предназначены для использования во внешних устройствах, в том числе и в системах автоматики.

При отсутствии напряжения сети диод VD7 открывается и стабилизатор напряжения получает питание от АКБ. Диод VD8 закрыт, так как к нему приложено обратное напряжение. Выходное напряжение меньше напряжения АКБ примерно на 1,3 В. Длительность работы ИБП в отсутствие сетевого напряжения определяется емкостью АКБ и мощностью, потребляемой нагрузкой. Глубокой разрядки батареи не происходит, поскольку при снижении выходного напряжения до 8,5 В закрывается транзистор VT1, появляется высокий уровень напряжения на выводе 14 микросхемы DA1, который ее выключает. Транзистор VT2 закрывается, светодиод HL2 гаснет, выходное напряжение отключается. Конечно, АКБ продолжает разряжаться через диод VD7 и резисторы R4, R5, но малым током (единицы мА), и необратимые процессы в батарее могут произойти, если сетевое напряжение отсутствует длительное время. Так, с остаточной емкостью 100 мАч это произойдет не ранее чем через сутки.

Большинство деталей смонтированы на печатной плате размерами 75x55 мм и толщиной 1,5 мм из стеклотекстолита. Сетевой трансформатор Т1 - любой с напряжением вторичной обмотки от 18 до 24 В и током 2 А, например ТП-50-5, у которого две вторичные обмотки соединяют последовательно. Транзистор VT2 установлен на теплоотводе с площадью охлаждающей поверхности 400 см2. Реле K1 - РЭС15, исполнение РС4.591.001. Постоянные резисторы R1-R4, R6, R9 и R10 - С2-33Н (аналог МЛТ), R8, R11 - C5-16MB; подстроечные R5 и R7 - СП3-19А. Конденсаторы С1, С4, С5 - импортные CD295 (аналог К50-68), С2 и С3 - КМ5Б.

На этапе разработки устройства автор использовал трансформатор, теплоотвод, плавкую вставку и корпус блока бесперебойного питания БПП-20, а также АКБ емкостью 7 Ач. Внешний вид устройства в корпусе показан на рис. 2.

Рис. 2

Для налаживания ИБП необходимы лабораторный источник питания (далее лИп) с регулируемым напряжением 9...20 В и вольтметр постоянного тока, а также резистивная нагрузка 7 Ом 30 Вт или ее эквивалент. ИБП отключают от сети и аккумуляторной батареи, а движки подстроечных резисторов R5 и R7 устанавливают в верхнее по схеме положение. На выходе ЛИП устанавливают напряжение 20 В, подключают его и вольтметр к ИБП вместо аккумуляторной батареи, соблюдая полярность. Перемещением движка подстроечного резистора R7 устанавливают на выходе ИБП напряжение 13,5 В, затем плавно уменьшают выходное напряжение ЛИП до тех пор, пока напряжение на выходе ИБП не снизится до 8,5 В. После этого движок подстроечного резистора R5 плавно перемещают вниз по схеме, пока напряжение на выходе резко не упадет до значения, близкого к нулю.

Далее отключают ЛИП и подключают ИБП к сети переменного тока. Напряжение на его выходе должно равняться 13.5 В. Замыкают выход на 2.3 с, и после размыкания проверяют восстановление нормальной работоспособности ИБП.

Наконец присоединяют аккумуляторную батарею и к выходу подключают резистивную нагрузку 7 Ом на 2.3 ч. В этом режиме выходной ток равен 1,93 А. По истечении этого времени напряжение на выходе должно оставаться равным 13.5 В. Транзистор VT2 не должен перегреваться. В завершение налаживания при отключенной сети проверяют наличие напряжения питания на нагрузке.

В большинстве случаев ИБП устанавливали на электрощит, в котором обычно имеется свободное место, где можно разместить дополнительные измерительные приборы. Чтобы продлить время эксплуатации аккумуляторной батареи, целесообразно контролировать выходное напряжение ИБП вольтметром, а ток ее подзарядки - амперметром, который включают в разрыв цепи VD8 и R11.

Нагрузка, подключаемая к выходу ИБП, должна быть рассчитана на напряжение питания, которое может изменяться в интервале 8,5...13,5 В.

Для повышения надежности ИБП при коротких замыканиях его выхода желательно в разрыв цепи вывода 2 микросхемы DA1 включить резистор 240 Ом 0,25 Вт.

Автор: И. Королев

Смотрите другие статьи раздела Защита аппаратуры от аварийных режимов работы сети, блоки бесперебойного питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Микроконтроллер Toshiba TMPM46BF10FG 12.04.2015 Компания Toshiba пополнила серию микроконтроллеров TX04 моделью TMPM46BF10FG. Этот микроконтроллер на ядре ARM Cortex-M4F предназначен для защищенных управляющих систем и устройств интернета вещей. Тактовая частота TMPM46BF10FG может достигать 120 МГц. В конфигурацию микроконтроллера входит 514 КБ памяти SRAM, четыре специализированных блока для защиты сетевого подключения и контроллер флэш-памяти SLC NAND. Контроллер поддерживает подключение до 4 Гбит памяти и обладает цепями обнаружения и коррекции ошибок. Кроме того, есть сторожевой таймер со встроенным генератором, который работает независимо от системного генератора, что даже при его сбое позволяет таймеру обнаруживать нарушения в работе системы. К интегрированным цепям защиты информации относится блок шифрования и дешифрования, соответствующий стандарту AES:FIPS197, генератор хеш-функции (SHA: FIPS180-4) и схема инициализации генератора случайных чисел. Шифрование и дешифрование почти полностью выполняется специализированными аппаратными средствами, что существенно снижает нагрузку на CPU. В микроконтроллере реализована генерация случайных чисел (по стандарту TRNG: SP800-90C) с участием схем инициализации и хеширования, и программного обеспечения. Микроконтроллер TMPM46BF10FB упакован в корпус LQFP100 размерами 14 x 14 мм и рассчитан на напряжение питания 2,7-3,6 В. Ознакомительные образцы уже доступны. Серийный выпуск должен начаться в октябре.

Другие интересные новости:

▪ Летающие микросхемы Qualcomm

▪ 5G может навредить прогнозам погоды

▪ Препараты для улучшения когнитивных функций

▪ Универсальный программатор с интерфейсом USB

▪ Гибрид утюга с пылесосом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Усилители низкой частоты. Подборка статей

▪ статья Правила поведения около водоемов. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что является антителом? Подробный ответ

▪ статья Аппаратчик по очистке сточных вод. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Предохранение железа от ржавчины. Простые рецепты и советы

▪ статья Схема, распиновка (распайка) кабеля для телефонов Ericsson (max 3232). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025