Как из бесперебойника (ups, ибп) сделать лабораторный блок питания (0-12в, 5а)

Введение

UPS указанной модели в случае отключения питания к силу своей схемной реализации способен лишь обесточить нагрузку, сам он остается включенным. В данной статье описывается, как устранить этот недостаток.

Описанное здесь устройство можно использовать с любой моделью Back-UPS, но в этом случае приведенная здесь информация о коммуникационном порте может оказаться неверной.

Обзор UPS, коммуникационного порта и интерфейсного кабеля 940-0020B

Источник бесперебойного питания APC Back UPS 600I имеет топологию StandBy (Off-Line) – рис. 1.

Рис. 1. Топология StandBy

UPS, построенный по данной схеме, нередко называют термином «Off-Line UPS». В каждый конкpетный момент вpемени он может находиться в одном из 2 pежимов pаботы — Stand-by или On-line. В случае, когда напpяжение в сети находится в допустимых пpеделах (Standby mode), transfer switch пеpеключен на пpотекание тока нагpузки по цепи «Surge suppressor — Filter». В этом pежиме UPS ничем не отличается от обыкновенного сетевого фильтpа. Hикакой стабилизации напpяжения не пpоисходит. Во вpемя pаботы в этом pежиме также пpоисходит заpядка аккумулятоpных батаpей UPS.

В случае выхода напpяжения сети за допустимые пpеделы, transfer switch пеpеключается на питание нагpузки по цепи «Battery — DC/AC inverter» (On-line mode), т.е. от энеpгии аккумулятоpной батаpеи, пpеобpазуемой инвеpтоpом в AC 220V. Так как пеpеключение контактов и запуск инвеpтоpа не могут пpоисходить мгновенно, питание нагpузки будет пpеpвано на некотоpое вpемя (Transfer Time). Большинство Standby UPS обеспечивают Transfer Time поpядка 4-8 ms. Особенность данной системы в том, что пеpеключение в On-Line пpи выходе напpяжения сети за допустимые пpеделы пpоисходит немедленно, а возвpат в Standby mode — с обязательной задеpжкой в несколько секунд. Иначе, пpи многокpатных бpосках напpяжения в сети, происходило бы непpеpывное пеpеключение Standby/On-Line и обpатно, что пpивело бы к значительным искажениям тока нагpузки и возможному выходу ее из стpоя или к сбою в ее pаботе.

Пpи этом следует учесть, что данная схема обычно не обладает возможностью стабилизации напpяжения пpи pаботе в Standby mode и, следовательно, пеpеходит в On-Line пpи каждом отклонении напpяжения сети. Разpяд аккумулятоpной батаpеи пpоисходит намного быстpее, чем обpатный заpяд. Мощность battery charger’а для данной схемы обычно выбиpается сpавнительно малой, и pасхода энеpгии от батаpей во вpемя brownout’ов не компенсиpует. Следовательно, для применения в случае низкого качества питающей сети данная топология UPS малопpигодна по двум пpичинам: 

  • а) Пpи частых пеpеходах в On-Line батаpея достаточно быстpо pазpяжается, не успевая восстановить заpяд за вpемя Standby mode, в pезультате чего UPS теpяет способность обеспечить аваpийное питание нагpузки в течение тpебуемого вpемени;

  • б) Частое повтоpение циклов pазpяд/заpяд сокpащает сpок службы аккумулятоpных батаpей.

Описание топологии взято из (см. список используемых источников в конце статьи).

Коммуникационный порт

UPS имеет коммуникационный порт (рис. 2) для связи с COM-портом компьютера.

Рис. 2. Коммуникационный порт APC Back UPS

Назначение ножек порта:

  1. 1. Shutdown UPS. При батарейном питании напряжение высокого уровня RS-232 вызывает отключение инвертора и обесточивание нагрузки. UPS реагрует на этот сигнал только при питании нагрузки от батареи. На сайте APC указано, что сигнал должен действовать в течении 1 секунды, однако экспериментальная проверка показала, что UPS реагирует на сигнал немедленно.
  2. 2. Line Fail. В уровнях RS-232. Высокий уровень означает переход на батарейное питание.
  3. 3. Line Fail. Открытый коллектор. Нормально открыт.
  4. 4. GND
  5. 5. Battery Low. Открытый коллектор. Нормально открыт.
  6. 6. Line Fail. Открытый коллектор. Нормально закрыт.
  7. 7. Не используется.
  8. 8. Не используется
  9. 9. GND

Высокий уровень RS-232 – около +12в относительно земли порта, низкий – около –12в.

Примечание: при разработке каких-либо промежуточных схем можно использовать и ТТЛ уровни. UPS и COM-порт на них реагируют нормально.

Информация о разводке порте и назначении его контактов официальная, взята из (см. список используемых источников в конце статьи).

Чем отличается от трансформаторного блока питания

Блок-схемы трансформаторного и импульсного блоков питания

Как работает трансформаторный блок питания

В линейном блоке питания основное преобразование происходит при помощи трансформатора. Его первичная обмотка рассчитана под сетевое напряжение, вторичная обычно понижающая. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П. Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

Следующий блок — выпрямитель, на котором синусоида сглаживается, превращается в пульсирующее напряжение. Этот блок выполнен на основе выпрямительных диодов. Диод может стоять один, может быть установлен диодный мост (мостовая схема). Разница между ними — в частоте импульсов, которые получаем на выходе. Дальше стоит стабилизатор и фильтр, придающие выходному напряжению нужный уровень и форму. На выходе имеем постоянное напряжение.

Самый простой линейный блок питания с двухполупериодным выпрямителем без стабилизации

Основной недостаток линейных источников питания — большие габариты. Они зависят от размеров трансформатора — чем выше требуется мощность, тем больше размеры блока питания. Нужен еще стабилизатор, который корректирует выходное напряжение, а это еще увеличивает габариты, снижает КПД. Зато это устройство не грозит помехами работающему рядом оборудованию.

Устройство импульсного блока питания и его принцип работы

В импульсном блоке питания преобразование сложнее. На входе стоит сетевой фильтр, задача которого не допустить в сеть высокочастотные колебания, вырабатываемые этим устройством. Они могут повлиять на работу рядом расположенных приборов. Сетевой фильтр в дешевых моделях стоит не всегда, и в этом зачастую кроется проблема с нестабильной работой каких-то устройств, которые мы часто списываем на «падение напряжения в сети».

Далее стоит сглаживающий фильтр, который выпрямляет синусоиду. Полученное на его выходе пилообразное напряжение подается на инвертор, преобразуется в импульсы, имеющие положительную и отрицательную полярность

Их параметры (частота и скважность) задаются при помощи блока управления. Частота обычно выбирается высокой — от 10 кГц до 50 кГц

Именно наличие этой ступени преобразования — генерации импульсов — и дало название этому типу преобразователей.

Блок-схема ИИП с формами напряжения в ключевых точках

Высокочастотные импульсы поступают на трансформатор, который является гальванической развязкой от сети. Трансформаторы эти небольшие, так как с возрастанием частоты сердечники нужны все меньше. Причем сердечник может быть набран из ферромагнитных пластин (в линейных БП должен быть из более дорогой электромагнитной стали).

На выходном выпрямителе биполярные импульсы превращаются в положительные, а выходной фильтр на их основе формирует постоянное напряжение. Основное достоинство ИБП в том, что существует обратная связь, которая позволяет регулировать работу устройства таким образом, чтобы напряжение на выходе было близко к идеалу. Это дает возможность получать стабильные параметры на выходе, независимо от того, что имеем на входе.

Достоинства и недостатки импульсных блоков питания

Для новичков не сразу становится понятным, почему лучше использовать импульсные выпрямители, а не линейные. Дело не только в габаритах и материалоемкости. Дело в более стабильных параметрах, которые выдают импульсные устройства. Качество напряжения на выходе не зависит от качества сетевого напряжения. Для наших сетей это актуально. Но не только это. Такое свойство позволяет использовать импульсный блок питания в сети разных стран. Ведь параметры сетевого напряжения в России, Англии и в некоторых странах Европы отличаются. Не кардинально, но отличается напряжение, частота. А зарядки работают в любой из них — практично и удобно.

Размер тоже имеет значение

Кроме того импульсники имеют высокий КПД — до 98%, что не может не радовать. Потери минимальны, в то время как в трансформаторных много энергии уходит на непродуктивный нагрев. Также ИБП меньше стоят, но при этом надежны. При небольших размерах позволяют получить широкий диапазон мощностей.

Но импульсный блок питания имеет серьезные недостатки. Первый — они создают высокочастотные помехи. Это заставляет ставить на входе сетевые фильтры. И даже они не всегда справляются с задачей. Именно поэтому некоторые устройства, особо требовательные к качеству электропитания, работают только от линейных БП. Второй недостаток — импульсный блок питания имеет ограничение по минимальной нагрузке. Если подключенное устройство обладает мощностью ниже этого предела, схема просто не будет работать.

Задать вопрос автору статьи, оставить комментарий

Что такое бесперебойник для насоса отопления

Все частные жилые дома оснащены автономной отопительной системой, где газовые и твердотопливные котлы работают в автоматическом режиме. Но в холодное время года довольно часто случаются перебои с подачей электроэнергии.

Чтобы система отопления не выходила из строя из-за этих обстоятельств и правильно функционировала долгое время, следует использовать источник бесперебойного питания (ИБП), он не только обеспечит постоянную работу котла, но и защитит его двигатель от негативных последствий из-за возможных перебоев с электричеством. В систему входит блок, который обеспечивает бесперебойное питание, батареи различной мощности и комплект кабелей.

Переделав бесперебойник на инвертор, на выходе мы получим:

  • стабилизатор напряжения;
  • зарядное устройство;
  • и конечно инвертор.

После нашей переделки, если бесперебойник на 300 Вт, то на него можно нагрузить Вт 200. Конечно, чем мощней бесперебойник, тем больше можно увеличить на него нагрузку.

В некоторых бесперебойниках попадаются места, где можно дополнительно усилить мощность. Эти места называются транзисторными ключами. Стоит их допаять, как мощность бесперебойника увеличится.

Производители порой не допаивают такие транзисторы, чтобы удешевить изделие. Транзисторы нужно такого же номинала, как и установлены.

Так же следует увеличить сечение проводов от разъёма платы до АКБ на крокодилы.

От трансформатора вторичной обмотки до клем платы,

нужно добавить в параллель ещё по одному проводу для увеличения сечения.

Трансформатор пришлось немного расковырять, чтобы добраться до выхода вторичной обмотки. Этих проводов выходит три штуки.

Чтобы бесперебойник не пищал каждую минуту, мы должны выпаять  круглую пищалку.

Далее в корпусе я коронкой по гипсу или по дереву высверлил отверстие для вентилятора и расположил его так, чтобы он дул на ключи транзисторов и радиаторов.

На задней стенке удалил ненужные разъёмы и оставил отверстие от них для выхода воздуха.

От этих клем находим два провода питания 220 вольт – выход с платы после преобразователя и эти провода выводим наружу, закрепляем свою розетку.

Наш инвертор из бесперебойника почти готов. Для контроля разряда батареи автомобильного аккумулятора можно встроить цифровой  вольтметр. Я на всякий случай ещё подключил термодатчик для контроля температуры на транзисторных ключах. Термопару от мультиметра закрепил на радиаторе транзистора полевика.

Немаловажный момент: инвертор из бесперебойника должен иметь запуск холодного включения – это  функция, когда он может включаться без внешнего питания от бытовой розетки 220 вольт. В некоторых моделях кнопка включения холодного пуска имеет двойное нажатие с разным интервалом времени. 

Вот и все переделки. Такой инвертор можно брать с собой в поездку – на пикник, рыбалку, дома – через него можно подключать лампы, ноутбук, заряжать телефоны, фонарики, на даче и в сельской местности – подключать инкубатор, освещение теплицы и т. д., но не более 70% мощности от нашего изделия.

Для освещения лучше использовать диодные лампы, они мало тянут и ярко горят. Так же я подключал паяльник на 80 Вт, даже телевизор работает без проблем.

Необходимость

Если что-то чрезвычайное происходит с линией электропередач (обрывы, аварии и пр.), отопительный котел перестает работать в автоматическом режиме. Такие ситуации могут не просто повредить двигатель газового или твердотопливного котлов, но и полностью вывести оборудование из строя.

Насос перестает работать, теплоноситель перегревается, последствием может быть крупнейшая авария в отопительной системе. ИБП обеспечит электроэнергией не только насос, но и всю систему отопления. Как правило, бесперебойник приобретают для работы с газовыми котлами, но котлы, работающие на твердом топливе тоже могут выйти из строя в результате перебоев с подачей электричества.

Можно ли подключать автомобильный АКБ к UPS?

Мнения на этот счет двояки, но кардинально разные. Зачастую, по разным отзывам автомобильные аккумуляторы вполне справляются с данной задачей и работают стабильно. Основные проблема: газы, которые будут выделяться при зарядке АКБ и перегрев трансформатора, силовых ключей. От последней проблемы можно, хоть частично избавиться, используя дополнительные вентиляторы и т.п. А вот то от газов при зарядке никто никуда не денется. При зарядке выделяется не только взрывоопасный водород, но и другие газы, а это далеко не витамины. Если инвертор из бесперебойника используется в автомобиле, то и этот вопрос отпадает сам собой

Также важно помнить, что от сети зарядка АКБ происходит довольно небольшим током и процесс зарядки может растянуться на длительное время, от этого можно спокойно уйти если заряжать АКБ отдельно от UPS, например, для этих целей можно использовать самодельное зарядное устройство из блока питания компьютера. Использовать ли автомобильный АКБ в UPS решать нужно только Вам

comments powered by HyperComments

Каких параметров мощности БП можно добиться от энергосберегающей лампы?

«Вторую» жизнь «экономки» часто используют современные радиолюбители. Ведь для их хэнд-мэйдов часто требуется силовой трансформатор, с наличием которого возникают определенные трудности, начиная его покупкой и заканчивая расходом большого количества провода для обмотки и габаритными размерами конечного изделия. Поэтому народные умельцы приловчились заменять трансформатор на импульсный блок питания. Тем более, если для этих целей использовать электронный балласт неисправного осветительного прибора, это существенно сэкономит средства, особенно для трансформатора мощностью более 100 Вт.

Маломощный импульсный блок питания можно соорудить путем вторичной обмотки каркаса уже имеющейся катушки индуктивности. Чтобы получить блок питания более высокой мощности, потребуется дополнительный трансформатор. Импульсный блок питания на 100 Вт м более можно изготовить на базе ЭБ ламп мощностью 20-30 Вт, схему которых придется немного изменить, дополнив ее выпрямляющим диодным мостом VD1-VD4 и изменив в сторону увеличения сечение обмотки дросселя L0.

Самодельный трансформаторный БП

Если не удастся повысить коэффициент усиления транзисторов, придется увеличить ток их базы, изменив номиналы резисторов R5-R6 на меньшие. Кроме этого, придется увеличить параметры мощности резисторов базовой и эмиттерной цепи.
При малой частоте генерации, придется заменить конденсаторы C4, C6 на элементы с большей емкостью.

Какие бывают

  • Резервные. USPмалой мощности. Основная функция – переключение на питание от аккумулятора при боях в сети и обратное при нормализации напряжения;
  • Интерактивные. Их наиболее часто используют для домашних и офисных компьютеров. В устройстве имеется стабилизатор, который на выходе дает синусоидальное напряжение;
  • Блоки онлайн-питания. В ходе их работы происходит двойное преобразование напряжения. Входной переменный ток преобразуется в постоянный, а обратный преобразователь переводит его опять в переменный. Используется при работе крупных DNS-серверов и станций.

В блоках средней и высокой мощности присутствует специальное устройство связи входа и выхода напрямую, не используя резервное питание, которое называется байпас. При перегрузках питание от инвертора направляется на байпас, что позволяет экономить потребление тока.

Правильный подбор блока включает в себя подбор по мощности, виду и назначению использования.

Не включается компьютер! Пресловутая кнопка POWER!

Последнее время я стал часто сталкиваться с неисправностью кнопки включения ПК — кнопки Power. Раньше я не предавал ей большого значения и не уделял должного внимания. А зря!

Бывает так, что питание в сети есть, блок питания, при замыкании соответствующих контактов разъема, заводится с пол оборота и прекрасно работает. Материнская плата сигнализирует своим светодиодом о наличии дежурного напряжения, но по нажатию кнопки pwr ничего не происходит. Компьютер не включается!

Конечно, причин такого поведения может быть великое множество, но всё — таки стоит обратить внимание на кнопку включения ПК!

Что делать, если компьютер не включается?

1. Надо проверить работоспособность блока питания.

2. Запустить ПК, минуя кнопку включения, которая расположена в корпусе ПК.

 Как проверить блок питания компьютера?

Отвечаю. Экспресс проверка компьютерного блока питания проводится следующим образом:

1. Отсоединяем все разъемы блока питания от компьютера (от материнской платы, от видеокарты, от всяческих жестких дисков, куллеров и так далее).

2. Теперь надо замкнуть два провода на следующем разъеме. Он самый широкий из всех, которые выходят из БП. Можно замыкать любой черный на зеленый провод. Как правило, я замыкаю зеленый и ближний черный (земля). Сделать это можно обычной скрепкой или пинцетом.

Если на блок питания подано 220 вольт из розетки, провода замкнуты правильно, кнопка включения на самом БП (есть такие модели) включена, а вентиляторы блока питания не запустились, то можно констатировать неисправность блока питания. Напротив, если при замыкании указанных контактов на разъеме блока питания компьютера вы увидели, что вентиляторы внутри блока вращаются, а не просто дернулись или молчат, то блок питания исправен.

Заодно научились запускать компьютерный блок питания без компьютера!

Многие опытные мастера могут возразить, что такая проверка не может точно показать исправность или неисправность БП. И будут частично правы. Но мы делаем экспресс проверку, которой в данном случае вполне достаточно. Тем более, что далеко не у каждого пользователя есть нагрузочный стенд или хотя бы мультиметр, чтобы углубляться дальше.

После проверки блока питания подключаем все разъемы обратно. И решаем следующую задачу.

Как запустить компьютер без кнопки?

Легко! Особенно, если у вас просторный корпус. На материнской плате есть разъем, куда подключаются все органы передней панели корпуса: светодиоды, кнопки, usb порты и многое другое. Обычно коннекторы, к которым подключаются кнопки включения или перезагрузки, находятся в нижней правой части материнской платы. Также читайте статью о настройке включения компьютеров с клавиатуры и с мышки.

У каждого производителя материнских плат расположение контактов может отличаться. Поэтому лучшим вариантом поиска будет открыть документацию на вашу материнскую плату и найти расположение этих контактов там. Документация на материнскую плату должна идти с магазина, если вы ее потеряли или продавец вам ее не отдал (что бывает очень редко), то документацию на материнскую плату можно скачать в интернете на официальном сайте производителя, если есть доступ к интернету!

Если нет ни того ни другого, то ищем по надписям на коннекторах. Как правило они подписаны буквами Power Switch (PW Switch), Power ON, On-Off, не путать с PWRLED.

Вот типовые распиновки разъемов некоторых производителей:

Материнская плата Intel

Снимаем наши коннекторы и аккуратно кратковременно замыкаем контакт PWR SW и Ground. Компьютер должен запуститься. Чем замыкать? Шариковой ручкой!

Если компьютер запустился, то вывод очевиден: неисправна кнопка включения. Что делать в этом случае? Попробуйте заново подсоединить кнопку к разъему материнской платы, возможно был плохой контакт. Если не помогло, снимайте кнопку, а дальше по обстоятельствам – либо ремонт кнопки, либо замена оной.

Чтобы выйти из создавшейся ситуации на какое-то время, можно вместо кнопки включения подключить кнопку reset (перезагрузка) и пользоваться для включения ей.

Благодаря таким несложным действиям, можно запустить компьютер, без особых проблем, однако пренебрегать этим не следует, и лучше поскорее починить кнопку запуска на корпусе, чтобы избежать лишних проблем.

Внимание: Ни автор данной статьи, ни администрация данного сайта, не несёт никакой ответственности за возможные проблемы, которые могут возникнуть в процессе включения компьютера таким образом. Все вышеперечисленные действия вы будете выполнять на свой страх и риск, и самостоятельно нести ответственность за возможные проблемы, которые не описаны в данной статье

Поэтому, если вы не имеете достаточной квалификации и знании, я рекомендую вам обратиться к специалисту.

Потенциальные ошибки

Не рекомендуется использовать как выходной выпрямитель стандартный диодный мост на низких частотах. Особенно нежелательно это делать, если источник бесперебойного питания отличается высокой мощностью.

Если используется трансформатор с возрастанием тока нагрузки, повысится и ток в транзисторных базах. Эмпирически установлено, что после того, как показатель нагрузки доходит до 75 Вт, в магнитопроводе наступает насыщение. Результатом этого является снижение качества транзисторов и их чрезмерный нагрев. Чтобы не допустить такого развития событий, рекомендуется самостоятельно обмотать трансформатор, используя большее сечение сердечника. Также допускается складывание вместе двух колец. Еще один вариант состоит в использовании большего диаметра проводника.

Базовый трансформатор, выступающий в качестве промежуточного звена, можно удалить из схемы. С этой целью токовый трансформатор присоединяют к выделенной обмотке силового трансформатора. Делается это с использованием высокомощного резистора на основе схемы обратной коммуникации. Минусом такого подхода является постоянное функционирование трансформатора тока в условиях насыщения.

Нельзя забывать о высокой отзывчивости диодов к повышенным показателям обратного напряжения и тока. К примеру, если поставить в схему на 12 вольт 6-вольтовый диод, данный элемент быстро придет в негодность.

Не следует менять транзисторы и диоды на низкокачественные электронные компоненты. Рабочие характеристики элементной базы российского производства оставляют желать лучшего, и результатом замены станет снижение функциональности источника бесперебойного питания.

Собираем бесперебойник

Наглядная схема модульного ИБП своими руками:

Итак, процесс сборки пошагово:

  1. Для начала нужно убедиться, что батареи рабочие. Вольтметром проверяем напряжение. Оно не должно быть ниже 2.7 В. Для нашего ИБП хватит двух батареек.
  2. Доводим уровень заряда до 100 %.
  3. В пластиковом корпусе вырезаем места для установки выключателя и контактного разъема для блока питания.
  4. К припаянным проводам батареек нужно впаять предохранители, выбираем в зависимости от источника потребления, не забудьте взять с запасом. Этим мы исключим случайное короткое замыкание.
  5. Все открытые места нужно надежно заизолировать. Для этого хорошо подойдет специальная термоусадка.
  6. Питающие батареи соединяем вместе в один блок изолентой.
  7. В пластиковом боксе вырезается окно для вольтметра.

  8. С помощью термопистолета приклеиваем датчик к корпусу. Этим же клеем заизолировать места вывода проводов.
  9. На аккумулятор закрепляется контроллер заряда. В этом варианте применен двусторонний скотч.
  10. Провода к контроллеру припаиваются к плате контроллера. Бесперебойник, схема которого видна ниже, почти готов.

  11. Затем соединяется вся схема нашего ИБП.
  12. К выходу обязательно припаять конденсатор. Этим мы защитим схему от микробросков и сделаем выравнивание рабочей частоты прибора. Для подбора не забываем, что на 1 Ватт выходной мощности требуется 100 микроФарад.

  13. Выставляем выходное напряжение на 12 вольт с помощью переменного резистора. Именно такое напряжение необходимо для питания роутера.
  14. Все элементы закрываем в коробку и ставим новый самодельный ИБП на зарядку.

Однотактный автогенератор — ИБП

Схема простейшего обратноходового преобразователя:

Такой однотактный конвертер находит применение в небольших по мощности источниках питания, таких как зарядник для телефона.

Схема простейшего понижающего трансформатора. Применяется в грузовиках для прикуривателей с напряжением в 12 Вольт. То есть там, где необходимо понизить напряжение с 24 В до 12 В. Второе название однотактная схема преобразователя получила следующее — стабилизатор с ШИМ-модуляцией.

Также такую схему можно обнаружить в ресурсоёмких платах расширения, например, таких как видеокарты. При максимуме тока — минимум потерь.

Основной недостаток данной схемы — нет защиты от перегрузок, как по току, так и по напряжению.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий