Самодельный источник бесперебойного питания на 12 вольт. Схема источника бесперебойного питания. Время работы в резервном режиме

К устройству были следующие требования: малогабаритный, малозатратный, бесшумный в работе с высоким КПД который может обеспечивать автономную работу модема на протяжении трех или более часов.

Источники бесперебойного питания бывают двух видов: с мягким и жестким стартом. В нашем случае желательна система с жестким стартом.

В таком случае модем не выключается из-за отсутствия сетевого напряжения из-за моментального срабатывания бесперебойника.

Первое , что нам понадобится это аккумуляторы. Идеальным вариантом являются батарейки стандарта 18650 (4 шт. , емкость: чем больше- тем лучше).

Второе – это корпус. Подойдет корпус с платой от PowerBank. Имеет шесть отсеков для батареек 18650. Два отсека мы применим для размещения всей электроники.

Третье – DC-DC преобразователь, который обеспечивает 2 ампера (далее А) выходного тока

Четверное – Понижающий стабилизатор с возможностью стабилизации тока и напряжения. Он нужен для зарядки аккумулятора бесперебойника от адаптера питания модема (его ток порядка 3-х А).

Пятое – Элетромагнитное реле (обязательно с напряжением 12 вольт). Ток реле в принципе не важен.

Шестое – Два резистора любой мощности. Один с сопротивлением в 150 Ом, второй- на 1 кОм.

Седьмое -Транзистор прямой проводимости BD 140. Важно, чтобы он был прямой проводимости.

Восьмое – Любой малогабаритный выключатель с фиксацией. Ток не менее 1 А.

На выходе указанного стабилизатора нужно выставить напряжение около 4,1-4,2 В, что равноценно напряжению полностью заряженных литий- ионных аккумуляторов. А также нужно выставить максимальный ток заряда около 1,5- 2 А. Делается это с помощью подстроечных резисторов на плате понижающего стабилизатора.

Плату Dc-Dc повышающего преобразователя тоже нужно настроить. Для этого подключаем ее к одной банке литиевого аккумулятора и с помощью встроенного подстроечного резистора выставляем на выходе напряжение около 12 В. Именно этот преобразователь будет обеспечивать питание модема.

Теперь разберем, как работает вся эта система.

При наличии сетевого напряжения питание от адаптера модема (около 12 в) поступает на понижающий стабилизатор, который заряжают литиевые аккумуляторы. В этом случае открыт транзистор, и питание через его переход поступает на реле и последнее срабатывает, размыкая сеть питания Dc-dc преобразователя. Если же питание с адаптера отсутствует, например при отключении сетевого напряжения – транзистор закрывается и прекращается подача питания на обмотку реле. Контакты 1 и 2 замыкаются. Питание от аккумуляторов поступает на преобразователь, который повышает напряжение с литиевых аккумуляторов до уровня 12 в, обеспечивая бесперебойную работу модема. Выключатель предназначен для экстренного отключения источника бесперебойного питания.

Прошу обратить внимание на диод, который имеется в схеме.

Он подключен таким образом, чтобы не допускать протекание тока от выхода, повышающего преобразователя на вход понижающего стабилизатора.

Ремонт стиральной машины своими руками

Делаем мощный источник бесперебойного питания на базе стандартного UPS, подключив к нему два КАМАЗовских аккумулятора. Так же делаем автоматическую вентиляцию при переходе на автономный режим.

Такова уж действительность, что Российские электросети заставляют самих потребителей заботиться о стабильности получаемого электричества. В нашем случае необходимо решить две важные проблемы: большое падение напряжения (характерное для жаркого/холодного времени года, когда включаются кондиционеры/электронагреватели) и полное отключение электричества («выбивание» автоматов, аварии на подстанции и т.д.).

Если первая проблема легко решается установкой автотрансформатора, позволяющего получать на выходе стабильное напряжение 220 вольт, то вторая требует организацию системы бесперебойного питания, рассчитанную на большой период автономной работы.

Организовать бесперебойное снабжение дачного дома или гаража можно при помощи модернизации компьютерных . После двух лет работы в любом ИБП деградируют внутренние аккумуляторные батареи. Иcточник бесперебойного питания с нерабочими батареями неоднократно наблюдались на радиорынке по символической цене в 1000 рублей.

Для большого времени автономной работы источник бесперебойного питания необходимо подключить к нему аккумуляторы большой емкости. Самым оптимальным вариантом будут стартерные аккумуляторы от автомобилей типа КАМАЗ - 140 АЧ. Так как в большинстве мощных источников бесперебойного питания применяются аккумуляторы общим напряжением 24 вольта, то нам понадобиться пара аккумуляторных батарей, соединенных последовательно. От состояния ваших батарей будет зависеть продолжительность автономного энергоснабжения.

В первую очередь достаем и выкидываем неисправную батарею. Для удобства подключения внешнего аккумулятора большой емкости нам необходимо сделать контактные зажимы (желательно красного и черного цветов, обозначающих плюс и минус соответственно). Для этого, на лицевой панелиисточника бесперебойного питания проделываем два отверстия, фиксируем контактные зажимы и припаиваем к ним провода, которые подходили к внутренней аккумуляторной батарее.

Продолжительный режим работы в состоянии преобразования энергии аккумулятора в напряжение 220 вольт сопровождается большим нагревом. Для предупреждения преждевременного выхода из строя решено установить на вентиляционную решетку два обычных вентилятора размером 80х80х25 мм.

Вентиляторы подключены последовательно. Для запуска вентиляторов в режиме преобразования используем светодиод, который обозначает работу источника бесперебойного питания от батареи. Припаиваем проводами выводы светодиода к обмоткам маленькой реле. К одному из контактов реле припаиваем провод от входящего плюса нашей аккумуляторной батареи. Ко второму - свободный красный провод вентилятора. Свободный черный провод вентилятора припаиваем к входящему минусу аккумуляторной батареи.

Все! Теперь, при переходе источника бесперебойного питания в режим работы от аккумуляторной батареи у нас автоматически будет включаться охлаждение.

Andy Collinson

Описание

Это схема простого источника бесперебойного питания. Она выдает стабилизированное напряжение 5 В и нестабилизированное 12 В. При отключении электроэнергии источником питания становится аккумулятор, и этот переход происходит плавно, без скачков выходных напряжений.

Замечания

Эту схему можно адаптировать и для других значений стабилизированного и нестабилизированного выходных напряжений, применяя различные стабилизаторы и аккумуляторы. Например, чтобы получить стабилизированные 15 В, необходимы соединенные последовательно два 12-вольтовых аккумулятора и интегральный стабилизатор 7815. Поэтому, данное схемное решение имеет довольно широкое применение.

Первичная обмотка трансформатора TR1 рассчитывается на номинальное значение напряжения электросети, например, в Великобритании оно составляет 240 В. Вторичная обмотка должна, при этом, выдавать напряжение не менее 12 В с током 2 А, но может быть рассчитана и на большее напряжение, например, на 15 В. Предохранитель F1 с замедленным срабатыванием защищает трансформатор от короткого замыкания в схеме или неисправности аккумулятора. Светодиод LED1 будет светиться, когда подается напряжение питания. При отключении энергоснабжения индикатор гаснет, и выходное напряжение поддерживается аккумулятором. На рисунке ниже приведен результат моделирования работы устройства при подключении к электросети.

Между клеммами VP1 и VP3 - номинальное нестабилизированное напряжение питания. На клеммах VP1 и VP2 присутствует стабилизированное напряжение 5 В. Через резистор R1 и диод D1 происходит заряд аккумулятора B1. Диоды D1 и D3 предотвращают свечение LED1 при отключении напряжения сети. Аккумулятор подзаряжается в капельном режиме, ток которого определяется следующим образом:

(VP5 - U B1 - 0.6) / R1 ,

VP5 - напряжение после выпрямительного моста BR1, сглаженное конденсатором С1,
U B1 - напряжение на аккумуляторе B1.

Диод D2 должен быть включен в схему обязательно, без него на аккумулятор попадет полное напряжение VP5, без ограничения тока, что приведет к перегреву батареи и выходу ее из строя. На рисунке ниже показан результат моделирования схемы при отключении электроэнергии.

Обратите внимание, что напряжение 5 В стабильно при любом режиме работы схемы, и, в то же время, нестабилизированное напряжение питания VP3 может меняться в пределах нескольких вольт.

Время работы в резервном режиме

Время работы в резервном режиме зависит от нагрузок, подключенных к устройству, а также, от емкости аккумулятора. Если Вы используете 12-вольтовый аккумулятор емкостью 7 А·ч и подключили 5-вольтовую нагрузку с током 0.5 А (при этом к выходу нестабилизированного напряжения нагрузка не подключена), то стабильное напряжение 5 В будет поддерживаться примерно в течение 14 часов. Увеличив емкость батареи, получите большее время резервного режима.

Вообще изначально данная статья писалась очень давно, более двух лет назад. Но в данном случае я решил, что информация из нее может быть полезна и использована на благо мастеров 3D печати.

Суть данной статьи в том, чтобы превратить обычный блок питания в маленький бесперебойник с выходом примерно 11-13.5 Вольт.

В качестве примера будет БП с мощностью 36 Ватт, но практически без доработок схема применима к более мощным БП и с доработками к .

Но сначала просто миниобзор самого БП, сорри за качество фото, снималось на паяльник.

На торце указаны технические характеристики.

Характеристики меня немного запутали, обычно или указывают полный диапазон, или если есть выбор 110/220, то соответственно есть переключатель и внутри схема сетевого выпрямителя с переключением на удвоение. Здесь никакого переключателя не было. Позже посмотрим внимательнее что внутри.

Размеры относительно небольшие.

С торца расположены клеммы подключения 220 Вольт, клемма заземления и клеммы выхода 12 Вольт. Так же здесь расположен светодиод, который показывает наличие выходного напряжения и подстроечный резистор для корректировки выходного напряжения.

После вскрытия моему взору предстала печатная плата данного блока питания.

На плате распаян полноценный входной фильтр, конденсатор 33мкФ 400 В (вполне нормально для заявленной мощности), высоковольтная часть, сделанная по схемотехнике автогенератора (когда заказывал, то надеялся что будет стандартная UC3842), выходной фильтр из двух конденсаторов 470мкФ 25 Вольт и дросселя. Емкость выходного фильтра маловата, я бы поставил раза в 2 больше.

Силовой транзистор 5N60D - только в корпусе ТО-220.

Выходной диод - stps20h100ct - аналогично в корпусе ТО-220.

Схема стабилизации и обратной связи сделана на TL431.

Обратная сторона платы.

Ничего необычного, пайка среднего качества, флюс смыт, довольно аккуратно.

Но удивила маркировка на плате (она есть и с верхней стороны).

SM-24W, может изначально БП был 24 Ватта, потом решили что маловато будет и написали 36?

Эксперименты покажут.

Первое включение, ничего не бахнуло, уже неплохо.

Нагрузил блок питания классическими неубиваемыми советскими резисторами, 10 Ом 2 штуки параллельно.

Ток около 2.5 Ампера.

Напряжение измерял после проводов к резисторам, потому немного просело.

Оставил так, пошел попить чайку и покурить, ждал что рванет.

Не рвануло, даже почти не нагрелось, градусов 40, ну может 45, специально не измерял, по ощущениям немного теплый.

Догрузил еще на 0.22 А (не нашел ничего рядом подходящего), ничего не изменилось.

Решил на этом не останавливаться и повесил на выход еще один резистор 10 Ом.

Напряжение просело до 10.05 Вольта, но блок питания продолжал упорно работать.

К слову я был настроен скептически по отношению к данному блоку питания, в основном из-за его схемотехники, как то вот привык работать с более дорогими блоками питания, где есть ШИМ контроллер, контроль тока и т.п. Практика показала, что такой вариант тоже вполне жизнеспособен.

Дальше я решил перейти к нестандартной части испытаний и попробовать добиться от него того, для чего я хотел его взять. Собственно постоянные читатели моих обзоров привыкли, что я люблю не только показать товар в обзоре, а и применить его, не буду вас расстраивать и в этот раз.

Допилинг

Началось все с того, что позвонил товарищ и спросил, можно ли сделать небольшой бесперебойничек для питания электромагнитного замка и контроллера. Живет он в частном секторе, свет иногда ненадолго, да пропадет. Аккумулятор у него уже был, остался от компьютерного бесперебойника, большой ток уже не тянет, а с замком вполне нормально справляется.

В общем накидал небольшую добавочную платку к этому блоку питания.

Платка, схема и небольшое описание процесса.

Схема.

И страссированная по ней плата.

Схема обеспечивает ограничение тока заряда (в моем случае настроено на 400мА), защиту от переразряда аккумулятора (настроено на 10 Вольт), простенькую защиту от переполюсовки аккумулятора (кроме случая если переполюсовать прямо на ходу), ну и собственно функцию подачи напряжения от аккумулятора на выход блока питания.

Перенес платку на текстолит, покрыл припоем.

Подобрал детали.

Спаял плату, реле стоит другое, так как сначала не заметил что оно на 5 Вольт, пришлось поискать на 12.

Пояснения по схеме.

С2 в принципе можно не ставить, тогда R5 и R6 заменяются одним на 9.1-10 кОм.

Он нужен для уменьшения ложных срабатываний при резком изменении нагрузки.

В идеале конечно лучше было бы домотать пару витков в дополнение ко вторичной обмотке, так как блок питания работает с перегрузом по напряжению в 20%. Испытания показали что работает все отлично, но лучше либо домотать немного вторичную обмотку, либо еще лучше - дорабатывать БП на 15 Вольт, а не на 12 . В моем случае пришлось еще изменить номинал резистора в делителе обратной связи у блока питания, на схеме это R7, там стоят 4.7 кОм, я поставил 4.3 кОм, в случае применения БП на 15 Вольт, этого скорее всего делать не придется.

После сборки платы встроил ее в блок питания.

На плате обозначены точки подключения и видно место, где перерезана минусовая дорожка (над цифрой 3).

Плату обмотал скотчем, и уложил на более-менее свободное место.

После (на самом деле лучше до того как изолируем скотчем) выставил выходное напряжение блока питания 13.8 Вольта (это напряжение которое будет поддерживаться на аккумуляторе, обычно выставляется в диапазоне 13.8-13.85.

Вот вид собранного и настроенного устройства.

Подключил небольшую нагрузку и аккумулятор. Ток заряда 0.39А (может немного падать по мере прогрева).

Отключил блок питания от сети, нагрузка продолжает работать, на мультиметре ток нагрузки +ток потребления реле + ток потребления цепей измерения.

Товарищу надо было бесперебойник на ток 0.8-1 Ампер, я нагрузил немного больше.

После этого подключил питание 220 Вольт, на одном мультиметре напряжение на нагрузке (будет еще подниматься, аккумулятор не заряжен), на втором ток заряда (немного просел из-за прогрева).

В общем на мой взгляд переделка удалась, от такого БП можно питать небольшие нагрузки, до 1-1.5 Ампера. Больше не стал бы, так как БП в нештатном режиме. Если использовать БП на 15 Вольт, то ток можно поднять, но надо всегда учитывать ток заряда аккумулятора (он определяется резистором R1. 1.6 Ома дает тока заряда около 0.4 А, чем меньше сопротивление, тем больше ток и наоборот.

Если кто то несогласен с настроенным током заряда, напряжением окончания заряда и авто отключения, то это все легко меняется, если надо, объясню как это сделать.

Вы конечно спросите, при чем здесь 3D принтеры и этот мелкий блок питания.

Все просто, как я писал в самом начале, можно взять мощный блок питания, применить более мощные компоненты в плате которую я делал и получить бесперебойник, который не имеет такого понятия как "время переключения", т.е. фактически "онлайн". А так как печать идет очень долго, то это может быть весьма полезно в плане бесперебойности работы. Кроме того КПД такой системы заметно выше чем у традиционных УПСов.

Для применения с большими токами надо заменить на моей плате диод VD1 на любой Шоттки с током более 30 Ампер (например выпаянный из компьютерного БП) и установить его на радиатор, Реле на любое с током контактов более 20 Ампер и обмоткой с током не более 100мА (а лучше до 80). Кроме того возможно понадобится увеличение тока заряда, это делается путем уменьшения номинала резистора R1 до 0.6-1 Ом.

Есть и промышленные БП с такой функцией, по крайней мере я знаю пару таких производства Meanwell, но:

1. Они очень дорогие

2. Выпускаются мощностью 55 и 150 Ватт, что не так много.

Вроде все, если есть вопросы, буду рад обсудить.