Источники бесперебойного питания для компьютера схемы. Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида. Источник бесперебойного питания

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.

Вся радиоэлектронная техника требует электропитания, и чаще всего мы используем сеть промышленного тока 220V, 50 Гц.
Но иногда могут возникнуть "форс-мажорные" ситуации когда электричество вдруг внезапно "вырубили". Если внезапное отключение электроэнергии для бытовой аппаратуры не сильно страшно, то для, к примеру, компьютеров это может привести к необратимым последствиям: недоустановленные программы, потеря информации и так далее.

Если в крупных городах с электропитанием все более-менее стабильно, но вот в сельской местности это довольно частое явление...
Чтобы избежать досадных недоразумений связанных с внезапным отключением электроэнергии многие производители рекомендуют пользоваться источниками бесперебойного питания (или как их просто называют бесперебойники ). Они, конечно-же выпускаются промышленностью, но такой источник можно собрать самостоятельно .

Кроме обеспечения защиты в случае отключения электроэнергии, источник бесперебойного питания может пригодится и в "полевых" условиях, когда возникнет необходимость получить 220 Вольт от аккумулятора 12 Вольт .

У нас на сайте уже была рассмотрена подобная схема, позволяющая получить 220 Вольт из 12-ти, вот она , здесь-же представлена очередная схема, взятая из журнала Радиолюбитель, №2, 1999 год.

Самодельный источник бесперебойного питания схема

Источник бесперебойного питания обеспечивает:

В прямом режиме преобразование постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В/50 Гц при максимальном потребляемом токе не более 6 А. Выходная мощность -до 220 Вт (1 А):

Обратный режим (режим заряда аккумулятора). При этом ток заряда - до 6 А; .

Быстрое переключение из прямого в обратный режим.

Схема ИБП приведена на рисунке. На элементах VT3, VT4, R3...R6, С5, С6 выполнен тактовый генератор, вырабатывающий импульсы с частотой около 50 Гц. Он, в свою очередь, управляет работой транзисторов VT1, VT6, в коллекторные цепи которых включены обмотки IIa, IIб трансформатора Т1. Диоды VD2, VD3 - элементы защиты транзисторов VT1, VT6 в прямом режиме и выпрямители в обратном режиме. Элементы С1, С2, L1 образуют сетевой фильтр, VD1, СЗ, С4 - фильтр тактового генератора. Рассмотрим, как работает схема в обоих режимах.

Прямой режим (=12 В / -220 В). Напряжение +12 В попеременно прикладывается к обмоткам IIа или IIб, а трансформатор Т1 преобразует его в напряжение 220 В/50 Гц. Это напряжение присутствует на розетке XS1, и к ней подключаются всевозможные потребители (лампы накаливания, телевизор и др.)

Индикатором нормальной работы является свечение светодиодов VD4, VD5. Ток нагрузки может достигать 1 А (220 Вт).

Обратный режим (-220 В / =12 В). Для работы в обратном режиме необходимо сетевой шкур подключить к разъему ХР1 и подать на него -220 В. После этого переключается тумблер SB1. При этом сетевое напряжение попадает на первичную обмотку трансформатора Т1, а тактовый генератор отключается. Благодаря этому на вторичных обмотках Т1 получаются два переменных напряжения 10В, которые выпрямляются диодами VD2, VD3. Индикатором нормальной работы в обратном режиме является свечение светодиода VD5. Кипение в банках аккумулятора GB1 свидетельствует о процессе его зарядки.

Детали и конструкция, Т1 - любой трансформатор, обеспечивающий два напряжения 10В при Токе до 10 А. Лучше всего использовать сердечники типа ШЛ и ПЛ, которые легче разбираются. Катушка L1 выполнена на ферритовом кольце К28х16х9 М2000НМ и содержит две обмотки по 10 витков провода диаметром 0,5...0,71 мм.

Транзисторы VT1, VT6 и диоды VD2, VD3 крепятся через слюдяные прокладки, смазанные теплопроводящей пастой, на один общий радиатор площадью не менее 200 см2.

Для многих производств и бытовых приборов необходимо обеспечение постоянного напряжения. Предлагаем рассмотреть, что такое промышленный бесперебойный источник питания для котла и компьютера, схема подключения прибора, а также принцип работы ИБП.

Полезная информация про бесперебойник

Источник бесперебойного питания ОКВЭД 73.10 74.20.1 (УПС, URS, UPS) – это электрическое устройство, которое обеспечивает аварийное питание на нагрузке, в том случае, если прерывается или слабеет сигнал от сети. ИБП отличается от вспомогательной, аварийной энергосистемы или генератора ожидания в том, что он обеспечивает практически мгновенно защиту от входных перебоев электроснабжения, поставляя энергию, запасенную в аккумуляторных батареях, конденсаторах или маховиках.

Время работы источников бесперебойного питания от аккумулятора является относительно коротким (всего несколько минут), но достаточным, чтобы включить резервный источник питания или правильно выключить защищаемое оборудование. Нужно отметить, что стабилизатор имеет другие функции, но их многие путают.

Как правило, чаще всего в бытовых условиях используется источник бесперебойного питания для компьютера, защиты аппаратных средств, центров обработки данных, телекоммуникационного оборудования или других электрических приборов, где неожиданный перебой с подачей электроэнергии может привести к травмам, гибели людей, серьезному нарушению производства или потерю данных (радиостанции, ПК, ноутбука, базы данных, сервера, АТС, насоса, для газовых котлов отопления).

Источник бесперебойного питания для сервера работает в диапазоне размеров от единицы, для защиты одного компьютера без видеомонитора (около 200 вольт-ампер рейтинга), и для крупных объектов, питающих целые центры обработки данных или зданий.

Область использования

Основная роль любого ИБП – это обеспечение краткосрочной силы, когда источник питания вход не удается. Тем не менее, большинство ИБП также способны в той или иной степени корректировать общие проблемы подачи электроэнергии от сети:

• Всплеск напряжения или замедленное перенапряжение;
• Кратковременный или поддерживающийся упадок входного напряжения;
• Шум, определяется как высокой частоты переходного процесса или колебания, как правило, вводят в строке рядом оборудования;
• Нестабильность частоты сети;
• Нелинейные искажения: определяется как отход от идеальной синусоидальной формы волны на линии.

Для промышленных предприятий чаще всего используются трехфазные источники бесперебойного питания большой мощности, они могут контролировать огромные системы, вплоть до 1000va, представлены марками Electronix, Compact, SUA1500RMI2U, APC (APS) Back-UPS ES 400VA.

Бытовые приборы часто используют для сигнализации.

Технические характеристики источников :

1. Скорость включения от 1 миллисекунды;
2. Работают с любой синусоидой;
3. Пропускают мощность от 1 кВт (ФОРТ F55, РИП-12, БИРП-12/4), до нескольких сотен (Ресанта УБП-300, ББП-20, Штиль, UPSRT8000);
4. Низкая степень электромагнитных помех и акустического шума;
5. Могут устанавливаться на стойку;
6. Входной ток с пониженными гармоническими искажениями;
7. Занимаются преобразованием электроэнергии, стабилизации нагрузки, обеспечении постоянной силы тока от 0,5 Ампера.

Видео: простой блок питания своими руками

Типы стабилизаторов

Современные системы ИБП делятся на три основные категории:

1. Онлайн (Online, интерактивный);
2. Линейно-интерактивный (в режиме ожидания);
3. Синхронный.

В он-лайн ИБП используется метод «двойного преобразования» из принятия переменного тока, выпрямления его в постоянный для прохождения через перезаряжаемые батареи (или отделы батарей), после ток становится 120 В/230 В переменного тока для питания защищаемого оборудования. Типичное время защиты: 5-30 минут.

Линейно-интерактивный (инверторный) ИБП поддерживает инвертор в линии и перенаправляет DC батареи из нормального режима зарядки для подачи тока при потере питания. В режиме ожидания («офф-лайн») нагрузка системы питается непосредственно от входной мощности и резервного копирования, такая схема питания вызывается только в случае, если не получается отключить переменное электроснабжение. Большинство ИБП ниже 1 кВА (источники бесперебойного питания для ПК IPPON, EATON) являются разновидностью линейно-интерактивного прибора или бесперебойника ожидания. Оффлайн/резервный прибор имеет типичное время защита: 0-20 минут.

Для больших энергоблоков, иногда используются динамические источники бесперебойного питания. Синхронный двигатель/генератор подключен к сети через дроссель. Энергия хранится в маховике. Когда питание от сети прекращает поступление, вихретоковый механизм обеспечивает регулирование и поддерживает мощность на нагрузке, пока энергия маховика не исчерпывается. Синхронные автоматы (Delta, Powerware, SURT10000RMXLI, TRUST power 600VA UPS155 АВР) иногда объединяются или интегрированы с дизель-генератором, который включается после небольшой задержки, образуя дизельное поворотное бесперебойное питание.

ИБП ожидания предлагает только основные функции, обеспечивая защиту от перенапряжения, они могут заменить резервный аккумулятор. Защищаемое оборудование, как правило, подключается непосредственно к входящей электросети. Когда входное напряжение падает ниже или поднимается выше заданного уровня, источник вращается вокруг своей внутренней схемы инвертора постоянного тока, преобразовывая его в переменный. ИБП затем механически переключает подключенное оборудование его выход преобразователя тока. Время переключения может занимать до 25.

Многие виды оборудования используют аккумулятор для бесперебойного источника питания (ИБМ для холодильника), работают с процессорами, некоторые аккумуляторные модели для дома или для дачи заключают в специальный герметичный блок (Smart, Mustek, SUA2200RMI2U, SUA3000RMI2U).

Принцип работы

ИБП вносит мощность при помощи преобразователя, изменяя течение тока через схему, а затем переводя постоянный ток в высококачественную синусоиду. После этих манипуляций энергия идет на выходные контакты через инвертор высокого качества. Инвертор обеспечит мягкое переключение. Нужно сказать, что такой способ недолговечный.

Аккумуляторная батарея оперативно с инвертором может перейти в рабочее состояние, чтобы изменить переменный ток на постоянный. Такая система работает только через схему. Главными достоинствами являются скорость переключения, тишина работы и доступная стоимость.

Автомобильный источник бесперебойного электропитания чаще всего обладает двойным действием: используется для видеонаблюдения с автономной работой, а также нормализации напряжения.

Инструкция, как сделать бесперебойник

Уличный или бытовой источник постоянного питания достаточно дорого стоит. Предлагаем рассмотреть, как сделать своими руками источник бесперебойного питания, как выбрать детали к устройству и возможное назначение. Конечно, полного соответствия с фирменными устройствами нам добиться не удастся, но создать самодельный малогабаритный источник на несколько киловатт для квартиры или загородного коттеджа вполне реально.

Описание самостоятельного производства:

1. Можно взять запчасти от электронных приспособлений (можно после неисправности), нам понадобится батарея, подходящая по мощности. Можно купить её отдельно, но в таком случае лучше проконсультируйтесь со специалистом;
2. Подключите инвертор. Он должен быть рассчитан на продолжительную работу и иметь больший допустимый показатель кВа, чем нужно;
3. Далее нам понадобится кабель. Можно применить провод силового исполнения, для соединения контактов инвертора и платы ИБП. Его нужно подключить к приборам, закрепить и проверить при помощи мультиметра;
4. При работе очень важно использовать защитные костюмы, аксессуары (очки, перчатки, противогазы).

После все соединяем, проверяем точность контактов, отмечая полярность каждого провода. После этих действий нужно поставить ИБП на видное место, подальше от прочих приборов, и включить. При желании дополните устройство стильным корпусом.

Таким устройствам необходимо специальное обслуживание: очищение контактов растворами, проверка работы и уровня передачи кабелей, плановый ремонт каждый год.

Обзор цен

Для многих проще купить источник бесперебойного питания apc, окоф, окпд или скат 1200, тем более что цена позволяет. Рассмотрим, сколько стоит ИБП в России, Беларуси и Украине (прайс-лист имеет средние значения):

Самый популярный сейчас маховичный прибор (настенного или встроенного типа). Хорошие отзывы про однофазные IEC, динамический Vision, INELT, Line, встроенный АРС. Для уточнения цен Вам понадобится всего лишь код товара и продавец-консультант выбранного магазина. Всегда просите показать Вам сертификат соответствия качества (диплом, паспорт).

ИБП используются для защиты различных типов электрооборудования в первую очередь компьютерной техники от перепадов напряжения в сети, а также могут в течение нескольких минут, часов или даже суток поддерживать их работу при полном отключении электроэнергии

Источник бесперебойного питания способен справиться со следующими проблемами в электросети : полное отключение питающей сети, высоковольтные импульсные помехи, долговременные и кратковременные всплески напряжения; высокочастотный шум или помехи имеющие место быть в электросети, отклонение частоты более чем на 3 Гц.

Важными параметрами ИБП, является время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей и время автономной работы от аккумуляторной батареи.

Резервная схема построения ИБП в рабочем режиме питание нагрузки происходит от электрической сети, которое источник бесперебойного питания фильтрует на предмет высоковольтных импульсов и электромагнитных помех пассивными фильтрами.

При отклонениях сетевого напряжения за нормированные значения нагрузка автоматически подключается к питанию от аккумуляторов с помощью схемы инвертора, которая имеется в каждом ИБП. Как только напряжение в сети войдет в норму источник бесперебойного питания переключит нагрузку на электропитание от сети.

Интерактивная схема ИБП аналогична резервной схеме, но дополнительно на входе установлен ступенчатый стабилизатор напряжения на основе автотрансформатора, позволяющий регулировать выходное напряжение. При обычном режиме работы ИБП работающие по интерактивной схеме не регулируют частоту, а вот в случае отсутствия напряжения он начинает питаться от инвертора с аккумуляторной батареей. Плюсом такой схемы является более короткое время переключения. Кроме того осуществляется синхронизация инвертора с входным напряжением.

Схема двойного преобразования ИБП работает следующим образом: Входное переменное напряжение преобразуется в постоянное, затем с помощью инвертора обратно в переменное. В случае отсутствия входного напряжения переключение нагрузки на питание от аккумуляторов происходит мгновенно, т.к аккумуляторы включены в цепь постоянно.

Основные блоки и узлы которые могут входить в состав ИБП:

Устройство коммутаций
Сетевой фильтр
Зарядное устройство
Аккумуляторная батарея
Инвертор: Преобразователь переменного напряжения в постоянное, Стабилизатор постоянного напряжения, Преобразователь постоянного напряжения в переменное
Устройство коммутаций байпас
Датчик тока
Исходный фильтр
Датчик температуры
Интерфейс
Устройство индикации

Входное сетевое напряжение 220В, 50Гц подается через устройство коммутации и сетевой фильтр на зарядное устройство. Сетевой фильтр необходим для исключения попадания помех в питающую сеть, зарядное устройство осуществляет зарядку аккумуляторной батареи при условии наличия сетевого напряжения.

Инвертор входит в состав любого ИБП. Он построен на основе полупроводникового преобразователя постоянного напряжения АБ в переменное напряжение, поступающее на нагрузку. Часто инвертор совмещает в себе функции как собственно инвертора, так и зарядного устройства. В зависимости от типа ИБП инвертор выдает напряжение различной формы

Байпас - устройство коммутаций. Это устройство используется для непосредственной связи входа и выхода ИБП, исключая схему резервирования питания.

Байпас выполняет следующие функции:

включение или отключение ИБП

перевод нагрузки с инвертора на байпас в случае перегрузок и коротких замыканий на выходе

перевод нагрузки с инвертора на байпас с целью снижения потерь электроэнергии

Статический байпас собран на основе тиристорного ключа из встречно-паралельно включенных тиристоров. Управление ключом происходит от системы управления ИБП

Импульсный блок питания был взят готовый на 28 В, 50А, но можно собрать и самому схем существует великое множество. К импульсному источнику питания подключены два последовательно соединенных 12 вольтовых автомобильных аккумулятора. Инвертор тоже был использован готовый, т.к цена на его комплектующие почти в два раза выше готового устройства. Данного ИБП хватает почти на сутки энергопотребления небольшого частного дома. В случае длительного отключения, а в наших сибирских просторах это часто бывает, включаю на 6 часов дизель-генератор.

Наш ИБП рассчитан на следующие возможности: прямое преобразование из постоянного 12 вольтового напряжения в переменное 220 В с частотой 50 Гц. Максимальная мощность этой схемы ИБП 220 Вт. Обратное преобразование применяется для заряда аккумуляторной батареи. Ток заряда 6 А. Схема обеспечивает быстрое переключение из прямого преобразования в обратный режим.

На радиокомпонентах VT3, VT4, R3…R6, С5, С6 сделан тактовый генератор, вырабатывающий импульсы с частотой следования 50 Гц. Генератор, задает режим работы биполярных транзисторов VT1, VT6. В их коллекторную цепь подсоединены обмотки IIa, IIб трансформатора. Сетевой фильтр собран на пассивных компонентах С1, С2, L1, а на радиоэлементах VD1, СЗ, С4 фильтр тактового генератора.

Маломощный импульсный блок питания можно использовать в самых разных радиолюбительских конструкциях. Схема такого ИБП отличается особой простотой, поэтому может быть повторена даже начинающими радиолюбителями.

Основные параметры БП:
Входное напряжение - 110-260В 50Гц
Мощность - 15 Ватт
Выходное напряжение - 12В
Выходной ток - не более 0,7А
Рабочая частота 15-20кГц

Исходные компоненты схемы можно достать из подручного хлама. В мультивибраторе использовались транзисторы серии MJE13003, но при желании можно заменить на 13007/13009 или аналогичные. Такие транзисторы легко найти в импульсных блоках питания (в моем случае были сняты из компьютерного БП).

Конденсатор по питанию подбирается с напряжением 400 Вольт (в крайнем случае, на 250, чего очень не советую)
Стабилитрон использован отечественный типа Д816Г или импортный с мощностью порядка 1 ватт.

Диодный мост - КЦ402Б, можно использовать любые диоды с током 1 Ампер. Диоды нужно подобрать с обратным напряжением не менее 400 вольт. Из импортного интерьера можно ставить 1N4007 (полный отечественный аналог КД258Д) и другие.

Импульсный трансформатор - ферритовое кольцо 2000НМ, размеры в моем случае К20х10х8, но были использованы и также большие кольца, при этом намоточные данные не менял, работало нормально. Первичная обмотка (сетевая) состоит из 220 витков с отводом от середины, провод 0,25-0,45мм (больше нет смысла).

Вторичная обмотка в моем случае содержит 35 витков, что обеспечивает на выходе порядка 12 Вольт. Провод для вторичной обмотки подбирается с диаметром 0,5-1мм. Максимальная мощность преобразователя в моем случае не более 10-15 ватт, но мощность можно изменить подбором емкости конденсатора С3 (при этом, намоточные данные импульсного трансформатора уже меняются). Выходной ток такого преобразователя порядка 0,7А.
Сглаживающую емкость (С1) подобрать с напряжением 63-100Вольт.

На выходе трансформатора стоит использовать только импульсные диоды, поскольку частота достаточно повышена, обычные выпрямительные могут и не справится. FR107/207 пожалуй, самые доступные из импульсных диодов, часто встречаются в сетевых ИБП.

БП не имеет никаких защит от короткого замыкания, поэтому не следует замыкать вторичную обмотку трансформатора.

Перегрев транзисторов не замечал, с выходной нагрузкой 3 Ватт (светодиодная сборка) они ледяные, но на всякий случай можно установить на небольшие теплоотводы.

Список радиоэлементов