Cara Mendesain Sirkuit Uninterruptible Power Supply (UPS)

Dalam tutorial singkat ini kita belajar bagaimana caranya merancang sirkuit UPS yang disesuaikan di rumah menggunakan komponen biasa seperti beberapa IC NAND dan beberapa relai.

Apa itu UPS

UPS yang merupakan singkatan dari catu daya tak terputus adalah inverter yang dirancang untuk memberikan daya listrik AC yang mulus ke beban yang terhubung tanpa sedikit pun gangguan, terlepas dari kegagalan daya atau fluktuasi tiba-tiba atau bahkan pemadaman listrik.

UPS menjadi berguna untuk PC dan peralatan serupa lainnya yang melibatkan penanganan data kritis dan tidak dapat menyebabkan gangguan daya listrik selama operasi pemrosesan data penting.

Untuk peralatan ini, UPS menjadi sangat berguna karena cadangan daya seketika ke beban, dan untuk menyediakan waktu yang cukup bagi pengguna untuk menyimpan data penting komputer, sampai daya listrik yang sebenarnya pulih.

Ini berarti bahwa UPS harus sangat cepat melakukan peralihan dari sumber listrik ke inverter (mode cadangan) dan sebaliknya selama kemungkinan kerusakan daya listrik.

Dalam artikel ini kita belajar bagaimana membuat UPS sederhana dengan semua fitur minimal, memastikan bahwa itu sesuai dengan dasar-dasar di atas dan memberi pengguna daya tanpa gangguan kualitas yang baik selama pengoperasiannya.

Tahapan UPS

Sirkuit UPS dasar akan memiliki tahapan fundamental berikut:

1) Sirkuit inverter

2) Baterai

3) Sirkuit pengisi daya baterai

4) Tahap sirkuit peralihan menggunakan relai atau perangkat lain seperti triac atau SSR.

Sekarang mari kita pelajari bagaimana tahapan rangkaian di atas dapat dibangun dan diintegrasikan bersama untuk menerapkan secara layak Sistem UPS .

Diagram Blok

Tahapan fungsional yang disebutkan dari unit catu daya tak terputus dapat dipahami secara rinci melalui diagram blok berikut:

Di sini kita dapat melihat bahwa fungsi pergantian UPS utama dilakukan oleh beberapa tahap relai DPDT.

Kedua relai DPDT diberi daya dari catu daya atau adaptor 12 V AC ke DC.

Relai DPDT sisi kiri dapat dilihat mengontrol pengisi daya baterai. Pengisi daya baterai mendapat daya saat sumber listrik AC tersedia melalui kontak relai atas, dan memasok input pengisian ke baterai melalui kontak relai bawah. Jika sumber listrik AC mati, kontak relai beralih ke kontak N / C. Kontak relai atas mematikan daya ke pengisi daya baterai, sedangkan kontak bawah sekarang menghubungkan baterai dengan inverter untuk memulai operasi mode inverter.

Kontak relai sisi kanan digunakan untuk berpindah dari jaringan listrik AC ke listrik AC inverter, dan sebaliknya.

Desain UPS yang Praktis

Pada pembahasan berikut kita akan mencoba memahami dan mendesain rangkaian UPS praktis.

1) Inverter.

Karena UPS harus berurusan dengan peralatan elektronik yang penting dan sensitif, tahap inverter yang terlibat harus cukup maju dengan bentuk gelombangnya, dengan kata lain inverter gelombang persegi biasa mungkin tidak direkomendasikan untuk UPS, dan oleh karena itu untuk desain kami, kami memastikan bahwa kondisi ini diatasi dengan tepat.

Meskipun saya telah memposting banyak rangkaian inverter di website ini termasuk canggih Jenis gelombang PWM , di sini kami memilih desain yang benar-benar baru hanya untuk membuat artikel lebih menarik, dan menambahkan rangkaian inverter baru dalam daftar

Desain UPS hanya menggunakan satu IC 4093 namun mampu menjalankan gelombang sinus yang dimodifikasi PWM dengan baik fungsi di keluaran.

Daftar Bagian

• Gerbang N1 --- N3 NAND dari IC 4093
• Mosfets = IRF540
• Transformer = 9-0-9V / 10 amps / 220V atau 120V
• R3 / R4 = pot 220k
• C1 / C2 = 0.1uF / 50V
• Semua resistor 1K 1/4 watt

Operasi Sirkuit Inverter

Itu IC 4093 terdiri dari 4 gerbang NAND tipe Schmidt , gerbang ini dikonfigurasi dengan tepat dan diatur dalam rangkaian inverter yang ditunjukkan di atas, untuk menerapkan spesifikasi yang diperlukan.

Salah satu gerbang N1 dipasang sebagai osilator untuk menghasilkan 200 Hz, sementara gerbang N2 lainnya dihubungkan sebagai osilator kedua untuk menghasilkan pulsa 50Hz.

Output dari N1 digunakan untuk menggerakkan mosfet yang terpasang pada kecepatan 200Hz sedangkan gerbang N2 bersama dengan gerbang tambahan N3 / N4, mengganti mosfet secara bergantian pada kecepatan 50Hz.

Ini untuk memastikan bahwa MOSFET tidak pernah diizinkan untuk berjalan secara bersamaan dari keluaran N1.

Output dari N3, N4 memecah 200Hz dari N1 menjadi blok pulsa alternatif yang diproses oleh transformator untuk menghasilkan AC PWM pada 220V yang dimaksudkan.

Ini mengakhiri tahap inverter untuk tutorial pembuatan UPS kami.

Tahap selanjutnya menjelaskan sirkuit relai pergantian , dan bagaimana inverter di atas perlu dihubungkan dengan relai pergantian untuk memfasilitasi pencadangan inverter otomatis dan operasi pengisian baterai selama kegagalan listrik, dan sebaliknya.

Tahap Pergantian Relai dan Sirkuit Pengisi Daya Baterai

Gambar di bawah ini menunjukkan bagaimana bagian transformator dari rangkaian inverter dapat dikonfigurasi dengan beberapa relai untuk mengimplementasikan pergantian otomatis untuk desain UPS yang diusulkan.

Gambar tersebut juga menunjukkan a rangkaian pengisi daya baterai otomatis sederhana menggunakan IC 741 di sisi kiri diagram.

Pertama mari kita pelajari bagaimana relai pergantian dihubungkan dan kemudian kita dapat melanjutkan dengan penjelasan pengisi daya baterai.

Secara keseluruhan ada 3 set relai yang digunakan dalam tahap ini:

1) Relai SPDT 2 no berupa RL1 dan RL2

2) Satu relay DPDT sebagai RL3a dan RL3b.

RL1 dipasang dengan rangkaian pengisi daya baterai dan mengontrol cut-off tingkat pengisian daya tinggi / rendah untuk baterai dan menentukan kapan kebutuhan baterai siap digunakan untuk inverter dan kapan perlu dilepas.

SPDT RL2 dan DPDT (RL3a dan RL3b) digunakan untuk tindakan pergantian instan selama kegagalan daya dan pemulihan. Kontak RL2 digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan keran tengah transformator dengan baterai tergantung pada ketersediaan atau tidak adanya sumber listrik.

RL3a dan RLb yang merupakan dua set kontak relai DPDT bertanggung jawab untuk mengalihkan beban melintasi sumber inverter atau jaringan utama selama pemadaman listrik atau periode pemulihan.

Kumparan RL2 dan DPDT RL3a / RL3b bergabung dengan 14V Sumber Daya listrik sehingga relai ini dengan cepat aktif dan nonaktif tergantung pada status sumber daya input dan melakukan tindakan peralihan yang diperlukan. Suplai 14V ini juga digunakan sebagai sumber untuk mengisi daya baterai inverter selama daya listrik tersedia.

Kumparan RL1 dapat dilihat terhubung dengan rangkaian opamp yang mengontrol pengisian daya baterai dan memastikan pasokan ke baterai dari sumber 14V terputus segera setelah mencapai nilai yang sama.

Ini juga memastikan bahwa saat baterai dalam mode inverter dan dikonsumsi oleh beban, tingkat pengosongan yang lebih rendah tidak pernah di bawah 11V, dan ini memotong baterai dari inverter ketika mencapai sekitar tingkat ini. Kedua operasi ini dijalankan oleh relai RL1 sebagai respons terhadap perintah opamp.

Prosedur set-up rangkaian charger baterai UPS di atas dapat dipelajari dari artikel yang membahas ini cara membuat charger baterai low cut off menggunakan IC 741

Sekarang hanya perlu mengintegrasikan semua tahapan di atas bersama-sama untuk menjalankan UPS kecil yang tampak layak, yang dapat digunakan untuk menyediakan daya tak terputus ke PC Anda atau gadget serupa lainnya.

Itu saja, ini menyimpulkan tutorial kami untuk mendesain rangkaian UPS pribadi yang dapat dengan mudah dilakukan oleh penghobi baru dengan mengikuti panduan terperinci di atas.