Circuit UPS à onde sinusoïdale de 50 watts

L'onduleur détaillé dans cet article peut fournir une puissance de sortie de 50 watts de manière cohérente, à 110 volts avec une fréquence de 60 Hz. La sortie est fondamentalement une onde sinusoïdale qui se comporte exactement comme une alimentation secteur domestique standard pour la charge.

Une alimentation intégrée fonctionne comme un chargeur de batterie. Même si l'onduleur peut être implémenté pour de nombreuses applications différentes, il est principalement conçu pour alimenter un petit système informatique et un périphérique important, comme un lecteur de disque, pour garantir qu'une coupure de courant ne provoque jamais la suppression de données ou l'interruption du programme qui peut être en cours d'exécution à l'instant.

Cela implique que ce circuit UPS de 50 watts alimenté au plomb ne va pas gérer des PC plus gros, qui fonctionnent généralement avec plus de 60 watts de puissance réelle.

Une caractéristique importante de ceci Circuit UPS est qu'il produit une alimentation CA sinusoïdale «propre»: et les défauts comme le bruit, les pointes ou la basse tension dans la ligne CA du réseau n'auront jamais d'effet sur le fonctionnement de l'ordinateur (des charges).

Étape de commutation du relais d'alimentation

L'étage d'alimentation est assez distinctif car il prend de l'énergie via une télécommande Batterie plomb-acide ou SMF de 12 volts et aussi de votre ligne d'alimentation CA, la batterie devient ici l'élément le plus crucial pour le fonctionnement de l'onduleur.

Comme indiqué sur la figure 1 ci-dessous, lorsque le commutateur CHARGE-OFF-OPERATE S1 est positionné sur le réglage CHARGE ou OPERATE, le relais RY2 est activé et ses contacts fournissent une alimentation CA aux enroulements primaires des transformateurs de puissance T1 et T2.

Le courant traversant les enroulements secondaires est redressé par les diodes D1, D2, D3 et D4.

Les selfs L1 et L2 limitent le courant de charge de la batterie et interdisent le passage du courant d'ondulation.

La diode D5 offre 'pied de biche' protection contre les surcharges sa fonction est de protéger les nombreux composants vulnérables en déclenchant le fusible F1 pour griller au cas où la batterie serait accidentellement branchée avec une polarité incorrecte.

L'amplificateur opérationnel IC1 est connecté sous la forme d'un comparateur de tension inverseur dont la tension de référence peut être ajustée sur une plage de 11 à 14 volts via le potentiomètre R3.

Une fois que la tension de la batterie tombe sous la référence, l'optocoupleur IC2 est activé, qui alimente le relais RY1. Le courant passant par les contacts de RY1 commence à charger la batterie lorsque la charge n'est pas trop lourde.

D'un autre côté, si l'onduleur fonctionne à ou près de son potentiel de 100%, un chargeur de batterie externe peut être nécessaire pour fournir une alimentation électrique adéquate, afin d'éviter que la batterie ne se décharge.

À Chargeur de batterie 10 ampères est conseillé. Étant donné que la majorité des chargeurs de batterie n’ont pas de système de filtration, un condensateur de filtre de grande valeur doit être inclus entre la sortie du chargeur et la batterie pour minimiser le courant d’ondulation.

Pour prévenir surcharge de la batterie , l'alimentation du chargeur ne doit être activée que lorsque l'onduleur est chargé à 100% de sa capacité.

Le fusible F2 doit être inférieur à 10 ampères pour que le fusible principal, F1, ne claque pas lorsque la sortie 12 volts est accidentellement court-circuitée.

L'étage d'amplificateur à transistor

Comme présenté sur la figure 2 ci-dessous, la sortie CA de l'ASI est générée à partir d'un circuit amplificateur de classe B couplé à un transformateur.

Les 4 ensembles de Transistors Darlington (Q4-Q8, Q5-Q9, Q6-Q10 et Q7-Q11) fonctionnent comme des réseaux émetteurs-suiveurs pour fournir une tension aux enroulements primaires des transformateurs de puissance T5 et T6.

Le condensateur C8 annule tous les ingrédients haute fréquence qui proviennent d'une distorsion ou d'un écrêtage de croisement haute tension, et inhibe en outre l'auto-oscillation haute fréquence.

Deux des ensembles Darlington sont alimentés en parallèle par le transformateur T3, un autre couple est poussé en parallèle au moyen de T4.

Les diodes D11, D12, D13 et D14 produisent une tension de base continue constante qui polarise les transistors de sortie autour de la région de coupure.

Le Chauffeur classe A réseau formé par les transistors Q2 et Q3, sont également entièrement constitués de suiveurs d'émetteurs. L'élévation de tension essentielle est mise en œuvre par les transformateurs T3 et T4, qui sont également des transformateurs de puissance typiques configurés dans l'ordre inverse.

Le transistor Q1 pilote les transistors Q2 et Q3 en parallèle. La base Q1 est directement connectée à la sortie IC5-d (voir Fig. 3), qui est à 4,5 volts CC.

L'inversion de phase pour l'entraînement push-pull de l'étage de sortie est obtenue en câblant correctement les secondaires des transformateurs T3 et T4 du transformateur.

Le générateur sinusoïdal

Comme le montre la figure 3 ci-dessous, le étage oscillateur est configuré en utilisant IC4, qui est un 567 détecteur de tonalité .

La fréquence du CI est établie par les résistances R26 et R27 et le condensateur C14, et est fixée à 60 Hz précis. La sortie d'onde carrée d'IC4 est transformée en onde triangulaire par IC5-b, qui est plus loin converti en onde sinusoïdale par IC5-c.

Le gain de l'ampli opérationnel IC5-d est réglé par potentiomètre R35, qui est fixé à la tension de sortie CA.

L'amplificateur opérationnel IC5-a convertit l'onde sinusoïdale de la sortie T2 en une fréquence de 60 Hz.

D15 protège contre les dommages qui pourraient survenir si le sur ampli l'entrée inverseuse devient négative par rapport à la masse, la diode est généralement polarisée en inverse.

Les impulsions de 60 Hz, qui sont connectées à IC4 via C12 et D16, déclenchent le verrouillage de l'oscillateur sur la fréquence CA du réseau. Un certain contrôle sur la précision synchronisation de phase est réalisable en réglant avec précision le potentiomètre R20.

Une fois correctement ajustée, la sortie CA va se verrouiller en phase avec la ligne de réseau CA d'entrée, et ce processus de verrouillage / déverrouillage pendant la panne de courant d'entrée et la restauration serait doux et favorable, ne produisant presque aucune interférence.

Le générateur d'onde sinusoïdale est livré avec une alimentation 9 volts fluide et sans ondulation via IC3, un régulateur 7805 IC, 5 V. La broche 3 du régulateur est maintenue à 4 volts au-dessus de la ligne de masse à l'aide des diviseurs résistifs R16 et R17 pour obtenir une sortie précise de 9 volts.

Le circuit du compteur

Il peut être possible de surveiller soit la tension de la batterie ou la tension de sortie CA à travers un circuit de mesure comme illustré sur la figure 4 ci-dessous.

À pont redresseur composé de quatre diodes de redressement convertit le courant alternatif en courant continu, tandis que le condensateur C19 se transforme en un courant continu pur.

Un interrupteur DPDT raccorde un voltmètre 15 V CC à l'alimentation 12 V ou au diviseur de tension construit en utilisant diviseur résistif de R36 et R37.

Comment tester le changement d'alimentation

Il peut être important de tester l'alimentation section avant le câblage de l'amplificateur. Cela peut être effectué avant même que l'étage d'amplification ne soit assemblé.

Pour cela, vous pouvez régler le bras coulissant du R3 vers l'extrémité qui est liée à R4.

Ne branchez pas encore le cordon d'alimentation sur une prise électrique. Fixez un 12 V batterie au plomb à l'alimentation et positionnez S1 sur CHARGE ou OPERATE.

Maintenant, le relais RY2 pouvait être vu activé et la LED1 allumée. À ce stade, vous pouvez trouver environ 12 V aux broches 2 et 7 de IC1.

La broche 6 doit afficher une logique basse. Ensuite, connectez le cordon d'alimentation à une prise secteur. La lampe LMP1 va maintenant s'allumer. Le relais RY1 doit continuer à être désactivé et vous devez tester environ 14 V à ses contacts normalement ouverts.

La broche 7 de IC1 doit indiquer environ 14 V et la broche 3 environ 11 volts. La broche 6 doit indiquer une logique basse.

Tournez R3 vers son extrémité inverse pour obtenir 14 V à la broche 3 RY1 à ce moment doit s'activer avec la LED1 s'éteignant.

La tension aux bornes des points de batterie doit maintenant être de 13 V. Ajustez R3 juste autour du niveau auquel le relais RY1 se désactive.

L'étage chargeur doit continuer à s'éteindre et à rallumer lorsque la tension de la batterie augmente et diminue . Le réglage précis de R3 peut être au point où la sortie du chargeur commute assez rapidement et s'éteint pratiquement au moment où elle s'allume.

La tension de la batterie doit être d'environ 12,5 V en l'absence d'alimentation de charge. Lorsque la tension de la batterie chute, la sortie du chargeur doit commencer à commuter à plusieurs reprises, à moins bien sûr que la batterie ne soit si terriblement déchargée que le courant complet du chargeur ne soit pas en mesure de rétablir la tension jusqu'à 12,5.

Test du générateur d'onde sinusoïdale

Le test du étage générateur d'onde sinusoïdale peut être exécuté séparément. Au cas où vous l'assembleriez sur le circuit imprimé illustré sans le IC régulateur 9 V , vous pouvez alors utiliser une batterie 9 V PP3 ou une source d'alimentation externe équivalente pour la procédure de test.

Commencez par positionner le bras coulissant du préréglage R20 sur son côté sol. L'utilisation d'un oscilloscope devrait afficher un signal carré à la broche 5 de IC4.

En fournissant une fréquence sinusoïdale de 60 Hz au balayage horizontal de l'oscilloscope , ajustez la résistance R27 pour obtenir une fréquence de 60 Hz qui générera une forme d'onde de Lissajous rectangulaire.

La fréquence n'a pas besoin d'être précise avec précision. Un modèle de forme d'onde qui se modifie progressivement peut être tout à fait satisfaisant. Après avoir réglé l'oscilloscope pour un balayage standard de 60 Hz, assurez-vous que l'oscilloscope indique une onde triangulaire sur la sortie de IC5-b et une onde sinusoïdale à la sortie d'IC5-c.

Une onde sinusoïdale doit également être disponible à la sortie IC5-d. Et son amplitude devrait varier en réponse à l'ajustement du R35. Dans le cas où l'une de ces vérifications a tendance à être incorrecte, examinez la présence d'un courant continu de 4,5 volts sur toutes les broches d'entrée et de sortie.

Ensuite, connectez une source de 12,6 V CA à R21 et ajustez le R20 jusqu'à ce que vous trouviez l'oscilloscope affichant les impulsions de sortie de IC5-a: La fréquence de l'oscillateur doit se verrouiller sur la fréquence de ligne d'entrée. À présent définir la portée pour afficher une courbe de Lissajous comme précédemment et surveiller la sortie IC5-d.

Vous devez voir un motif ovale qui est presque fermé. Vous devez être en mesure d'ajuster éventuellement R20 de telle sorte que l'affichage de l'oscilloscope soit presque une ligne droite en pente, montrant que le signal de sortie est en phase avec la ligne de grille.

Maintenant, si vous déconnectez le signal CA d'entrée en débranchant le cordon d'alimentation, le modèle de l'oscilloscope doit commencer à produire un changement progressif en un affichage de forme ovale qui s'ouvre et se ferme.

Réallignez le potentiomètre R27 pour réduire le taux de variation ci-dessus. Dès que la fréquence CA d'entrée est reconnectée, le affichage de l'oscilloscope doit revenir instantanément au motif de ligne en pente.

Test du circuit du compteur

Le test et l'étalonnage du circuit de compteur pourrait être mis en œuvre en reliant le redresseur à la ligne CA du réseau.

En poussant S2 en position CA, ajustez R37 pour obtenir une lecture de compteur qui peut être 1 / 10ème de la tension d'entrée CA mesurée séparément par une lecture de compteur standard.

Si aucune mesure n'apparaît, recherchez environ 130 volts CC autour de C19 pour vous assurer que le redresseur est correctement connecté. Un oscilloscope ici devrait afficher un gros élément d'ondulation en raison de la faible valeur uF du condensateur C19.

Test de l'amplificateur

Commencez le test en intégrant l'étage d'amplificateur à transistor de puissance avec la source d'alimentation 12 V et le générateur de forme d'onde sinusoïdale d'entrée.

Ajustez le bras central R35 vers l'extrémité associée au côté sortie de IC5-d, qui décide du réglage pour un signal de sortie nul.

Déplacez maintenant le S1 sur la position «OPÉRER». Vous devriez voir une lecture de compteur de 12,5 V aux émetteurs de Q2, Q3, Q8, Q9, Q10 et Q11.

Vous pouvez également trouver ces transistors devenir un peu plus chauds, mais pas chauds.

Vous devriez être en mesure de voir une lecture de compteur d'environ 11 V aux bases de Q4, Q5, Q6 et Q7, et d'environ 4 V à l'émetteur Q1.

Lorsque vous effectuez les procédures de test suivantes, soyez prudent lorsque vous travaillez avec la sortie, car elle serait à un niveau mortel de 117 V.

Branchez un fil de chacun des enroulements 120 V du transformateur T5 et T6 entre eux, en laissant les autres non connectés.

Connectez un Voltmètre AC avec l'un des enroulements du transformateur et réglez le compteur sur une plage supérieure à 110 volts.

Après cela, tournez petit à petit le bras central préréglé R35 jusqu'à ce que vous voyiez une tension de sortie mesurable. Si cela ne se produit pas, assurez-vous que la commande de phase dans les étages de sortie est inversée.

La tension alternative de la base Q4 ou Q6 à la base Q5 ou Q7 doit être le double de la lecture à la terre. Si vous ne voyez pas cela, essayez de permuter les connexions d'enroulement du transformateur T3 ou T4, mais pas les deux.

Ensuite, assurez-vous que les enroulements 120 V des transformateurs T5 et T6 sont parfaitement en phase et donc connectés de manière appropriée. Fixez le voltmètre à travers les fils qui n'ont pas été connectés.

Si vous trouvez que la tension est deux fois supérieure à la lecture précédente, les enroulements sont sûrement connectés en série. Inversez rapidement la connexion de l'un des enroulements.

Si vous ne voyez aucune lecture de tension sur le compteur, connectez les deux autres fils l'un à l'autre. Connectez une lampe de 15 W à la sortie et configurez le préréglage R35 pour obtenir une sortie complète. La lampe doit éclairer avec une luminosité optimale et le compteur doit indiquer environ 125 volts CA.

Comment utiliser l'onduleur

Lors de la mise en œuvre du circuit UPS de 50 watts proposé, assurez-vous de régler S1 sur «OPERATE» avant d'allumer la charge.

Vérifiez la sortie CA de l'onduleur pour vous assurer qu'il produit un minimum de 120 volts. Cette tension de 120 V peut diminuer un peu dès que la sortie est chargée.

Si vous trouvez que la tension est instable, cela signifierait que l'oscillateur ne s'est pas verrouillé et synchronisé avec la ligne d'alimentation du réseau électrique. Pour corriger cela, essayez de réajuster les préréglages R27 et R20 après un certain temps, une fois que le circuit s'est un peu réchauffé.

Lorsque vous ajustez les préréglages R27 / R20 de manière appropriée, vous constaterez que l'oscillateur se verrouille avec la fréquence du secteur CA pendant chaque période de mise en marche.

Maintenant, allumez le système et reconfirmez les conditions de tension de sortie. La tension de sortie peut chuter à 110 volts pendant qu'il fonctionne en charge discontinue, disons par exemple un lecteur de disque ou une imprimante, et cela peut être acceptable.

Le temps de sauvegarde de l'onduleur lors d'une coupure de courant dépendra de la valeur Ah de la batterie. Lorsqu'une batterie de moto est utilisée, elle devrait fournir environ 15 minutes de temps de fonctionnement de secours.

Liste des Pars

La liste complète des pièces du circuit UPS à onde sinusoïdale de 50 watts expliqué ci-dessus est présentée dans l'image suivante:

Comment construire les selfs de filtre L1, L2

Si vous ne parvenez pas à obtenir les selfs L1, L2 suggérées auprès de votre revendeur, vous pouvez les construire en utilisant la configuration suivante

Utilisez du fil super émaillé de 1 mm pour les bobines