Простой индукционный нагреватель своими руками

Индукционный нагреватель для плавки и закалки металла своими руками

Добрый день. Ну и хватит о добром. Начитавшись и насмотревшись на всем известный индукционный генератор по схеме ZVC драйвера, решил сделать нечто похожее для закалки небольших металлических предметов, в гаражную автомастерскую и для плавки свинца на грузила. Схема стандартная, обычный высокочастотный мультивибратор, который повторили уже сотни человек.

Схема ZVC драйвера

Стандартный вариант генератора

Усиленный вариант схемы

Но видно мне войти в их число не судьба.

Были куплены все необходимые детали – новые полевые транзисторы, новые фаст диоды и стабилитроны. Всё перед пайкой было испытано на транзистор-тестере, в том числе для определения правильной цоколёвки.

Была собрана шикарная катушка из чистой меди диаметром 5 мм. Но работать сей девайс упорно отказывался.

Подозрение пало на дросселя, которые большинство радиолюбителей рекомендует мотать на желтых порошковых кольцах от БП АТХ.

Добыча искомых и установка также оказалась безрезультативной – индукционный нагреватель металлов как не работал раньше, так и не собирался работать дальше. Подключение различных вариантов катушек совместно с конденсаторами разной емкости картину не изменили – “открывает рыба рот, но не слышно что поёт”, то есть транзисторы открываются, ток тянут, а генерации не происходит.

В конце концов всё это изрядно надоело, многодневные танцы с бубном закончились, и пришлось с поклоном идти к китайцам на ихний Алиэкспресс, заказывать за 7 долларов готовый модуль генератора.

Спустя 2 недели эта штука была доставлена курьером прямо на дом и после подключения к компьютерному блоку питания на 12 В успешно заработала.

Причём она работала и от 5-ти вольт, и с маленькой штатной катушкой, и с большой самодельной, в общем генерировала мощное электромагнитное поле во всех позах (с теми же деталями и схемой). Раскаляет 3 мм штырь до красна за 20 секунд. С железкой 6 мм возится несколько минут, при этом жутко греется само (в основном транзисторы и катушка).

На что тут грешить – даже не знаю. Может конденсаторы не те, может транзисторы. В любом случае факт остается фактом: промышленная плата заработала, а самодельная нет. Так что кто хочет – может смело кинуть в меня куском канифоли, другие – посочувствовать, третьи сами попробовать собрать этот индукционник и написать в комментариях о результатах.

Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры – краткий обзор и сравнение технологий.

Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.

Схемотехника и ремонт бесперебойного блока питания

Внезапные отключения электроэнергии – не такое уж частое явление, но случаются они, обычно, в тот момент, когда долго вводимые перед этим данные не успели сохранить. Исключить такие ситуации призвано использование UPS (Uninterruptible Power Supply, он же ИБП – Источник Бесперебойного Питания), оберегающего компьютер от потери данных при исчезновении внешнего электроснабжения. Эти в целом надежные приборы иногда выходят из строя, а отремонтировать во многих случаях их можно самостоятельно.

Таблица неисправностей и возможных причин поломки

Здесь и далее рассматриваются локальные UPS – предназначенные для питания одиночных ПК с периферией. Такие устройства применяются в офисах, их мощность не превышает 10 ватт.

Самые простые ситуации можно разрешить, не обладая специальными знаниями и навыками и не разбирая ИБП. Эти случаи сведены в таблицу.

Видимое проявление проблемы Возможная причина Способ устранения
UPS не включается или работает только от аккумулятора Неисправен сетевой шнур Заменить сетевой шнур
Перегорел плавкий предохранитель или сработало устройство защиты. Заменить предохранитель или взвести защитное устройство.
Отсутствует или неисправна батарея Установить исправную АКБ
При исправной батарее горит сигнал низкого уровня заряда Сбилась калибровка зарядного контроллера Восстановить калибровку с помощью ПО от производителя
Нет питания нагрузки при исчезновении напряжения сети (аккумулятор исправен) Сбой программного обеспечения Сбросить контроллер кнопкой «Сброс» (если есть) или перепрошить программу
Не заряжается АКБ Сбой программного обеспечения Сбросить контроллер кнопкой «Сброс» или перепрошить программу
ИБП отключается, горит значок перегрузки Излишняя нагрузка Уменьшить мощность нагрузки или количество потребителей
Читайте также:
Самодельный HI-FI усилитель на LM1875 своими руками

Не все УПС управляются программно. Недорогие модели собраны на дискретных элементах и микросхемах небольшой степени интеграции. Советы по перезагрузке, перепрошивке или настройке ПО к ним не относятся. Также надо учитывать, что одни и те же неисправности могут быть как при сбое работы ПО, так и при проблемах с «железом», поэтому сброс или перепрошивка – сродни первой медицинской помощи. Может помочь, а может не помочь. В этом случае понадобится глубокая диагностика и ремонт аппаратной части.

Основные виды схем применяемых в ИБП

Если предварительное тестирование проведено, то можно попытаться провести более глубокую диагностику. Даже обладая специальными знаниями, полезным будет изучить общие принципы работы ИБП и принципиальные схемы конкретных приборов.

Для резервирования питания офисной техники применяются несколько типов бесперебойников, различающихся своей схемотехникой. Первый тип – Offline .

Как и у всех УПС, в схеме имеется сетевой фильтр, зарядное устройство и батарея, которая питает преобразователь (инвертор) постоянного напряжения в переменное. В нормальном режиме выход преобразователя к нагрузке не подключен. При исчезновении питающей сети происходит переключение потребителей на питание от инвертора. Основной минус такого подхода – на переключение требуется время. Оно минимально для человеческого восприятия, но для техники может быть слишком большим. Некоторые устройства могут за это время отключиться или потерять данные. Зато эти бесперебойники простые, дешевые, надежные и ремонтопригодные.

ИБП, построенные по схеме Line interactive , работают по сходному принципу, но у них на входе установлен стабилизатор сетевого напряжения. Он построен по принципу переключения отводов первичной обмотки трансформатора. Поэтому при изменениях параметров сети потребители питаются стабильным напряжением, и переключение в автономный режим происходит только тогда, когда входной стабилизатор не может справиться. То есть, гораздо реже.

Самым дорогим, но и оптимальным способом построения резервного источника считается On-line . В этом случае батарея постоянно подзаряжается сетевым напряжением (буферный режим), а потребители постоянно питаются от инвертора стабилизированным напряжением. При исчезновении питания от сети не происходит переключения, бестоковая пауза отсутствует. Такие приборы эффективны, но дороговаты.

Алгоритм ремонта источника бесперебойного питания

Если есть подозрения на выход из строя (потерю емкости) аккумулятора, проверить его можно без разборки прибора. Для этого надо подержать UPS включенным в сеть 220 вольт до заведомо полной зарядки АКБ. Потом к разъему для нагрузки надо подключить лампы накаливания соответствующей мощности (для источника с выходной мощностью 600 ватт потребуется 10 стоваттных ламп) и дождаться появления сигнализации разряда батареи (Low battery level).

Светодиодные лампы непригодны для тестирования в таком режиме. Их потребляемая мощность недостаточна, разрядная батарея будет состоять из нерационально большого количества элементов.

Если время полного разряда существенно меньше заявленного в технической документации, значит, пришло время задуматься о скорой замене батареи. Если емкость снизилась до уровня, при котором время резервирования стало неприемлемым, менять аккумулятор придется срочно.

Если предварительные методы диагностики и ремонта результата не дали, можно разобрать UPS и попытаться протестировать более глубоко. Прежде надо здраво оценить свою квалификацию – если она недостаточна, возможно, поход в сервисный центр обойдется дешевле и быстрее.

Если решение починить прибор самостоятельно принято, надо изучить конструкцию корпуса бесперебойника. Некоторые приборы помещены в пластиковый кейс, скрепленный винтами.

Перед началом разборки отключить прибор от питающей сети 220 вольт, отключив сетевой шнур от розетки и от источника бесперебойного питания.

Чтобы снять крышку, надо перевернуть УПС и снизу отвернуть четыре винта (самореза). В некоторых устройствах крышка крепится на защелках, которые надо аккуратно оттянуть.

Читайте также:
Самодельный паяльный карандаш

Компоновка обычна для большинства недорогих UPS:

  • в верхнем отсеке находится плата с электроникой, на стенку выведены разъемы для слаботочных цепей;
  • в нижнем – аккумулятор, силовой трансформатор, на стенку выведены силовые разъемы.

Если тест аккумулятора не проведен до разборки, его можно произвести сейчас, но понадобится набор лампочек на 12 вольт. Надо полностью зарядить АКБ и подключить к нему нагрузку из ламп. Контролируя напряжение на выходе, надо зафиксировать время разряда до 10,5 вольт. Емкость при этом вычисляется по формуле:

  • С – фактическая емкость в ампер-часах;
  • P – мощность лампы, Вт;
  • 12 – напряжение АКБ, вольт;
  • t – время разряда, часов.

Еще лучше замерить ток разряда и подставить его в формулу вместо множителя P/12 в амперах. Решение о замене батареи принимается по тем же критериям, что и при тестировании без разборки.

Надо помнить, что некоторые ИБП вообще не включаются при отсутствии или серьезной неисправности аккумулятора. Поэтому поиск проблемы рекомендуется начать с тестирования АКБ.

Компоновка аппарата APC Back Up 500 выполнена по-другому. Для аккумулятора предусмотрен отдельный отсек, добраться до него можно без разборки, просто отжав защелку крышки.

Входная силовая часть (фильтр и силовой трансформатор) расположены в другом отсеке.

Чтобы до него добраться, надо вывинтить два самореза. Откроется ниша с элементами силовой цепи.

Чтобы добраться до платы с электроникой, надо отжать защелки передней панели.

В приборах других производителей порядок разборки и расположение основных элементов может отличаться. На основании приведенных примеров разобраться не составит труда.

Диагностику прибора начинают с визуального осмотра. Так можно обнаружить:

  • отпаявшиеся провода;
  • вздувшиеся оксидные конденсаторы;
  • отгоревшие дорожки;
  • трещины;
  • обгоревшие компоненты.

Если элемент обгорел, это не говорит однозначно о нем, как о виновнике неисправности. Проблема может быть в другом компоненте. Но уже так можно локализовать неисправность на участке схемы.

Если невооруженным глазом обнаружить проблему не удалось, надо анализировать схему. Пошаговую инструкцию в этом случае дать невозможно – схемы разнообразны, а потенциальные неисправности еще разнообразнее. Но общий принцип поиска проблемы разобрать вполне реально. Это будет сделано на примере UPS N-Power SVP-625 – в ней применены стандартизированные решения без особенностей. Схема ИБП построена под управлением микроконтроллера MDT10P73.

Рассматривая структурную схему, легко понять, что этот прибор относится к классу Line active. Сетевое напряжение, пройдя через фильтр, поступает на силовую высоковольтную обмотку, которая служит для входа и для выхода – в зависимости от режима. Схема AVR (автоматическая регулировка напряжения) в зависимости от уровня на входе, может подключить дополнительно к основной обмотке (синий и черный провода) регулировочную – провода белый и синий. В зависимости от входного уровня, дополнительная секция подключается к основной то в фазе, то в противофазе, добавляя или уменьшая напряжение на выходе. Коммутация осуществляется с помощью реле RY2 и RY3 (обозначения по принципиальной схеме). Реле RY1 замыкает вход и выход в нормальном режиме работы, при его размыкании потребители запитываются от аккумулятора через инвертор.

Зарядное устройство, построенное по принципу линейного стабилизатора, питается от дополнительной обмотки, от нее же питается схема формирования dead time (клампирование) – она нужна, чтобы исключить сквозной ток через транзисторы инвертора.

Инвертор построен по пушпульной схеме. Ключами служат полевые транзисторы.

Диагностику надо начать с проверки предохранителей FUSE1 и FUSE2. Чаще всего они перегорают из-за выхода из строя транзисторов инвертора Q4..Q7. Обнаружив неисправность плавких вставок надо сразу протестировать и полевые транзисторы.

Дальнейшую диагностику лучше проводить исходя из внешних признаков неисправности. Если при включении ИБП не подает признаков работы (не слышен легкий гул трансформатора, не горят индикаторы) и предохранители исправны, проверяется:

  • наличие переменного напряжения на входе (контакты 3 и 4 клеммника CN1);
  • при его отсутствии проверяется сетевой шнур и его соединения;
  • если напряжение присутствует, проверяется наличие выходного напряжения на клеvмнике CN2 (контакты 1,2);
  • если его нет, проверяется исправность контактных групп реле RY1, RY2, RY3 и элементов входного фильтра CX1, MOV1, CY1, Cy2 и выходного фильтра CX2 и R100.

Если все в порядке, а индикации включения нет (Power), проверяется операционный усилитель U2 и его обвязка.

Если не заряжается заведомо исправная батарея и отсутствует индикация VBAT, проверяется:

  • наличие переменного напряжения на клеммнике CN1 контакты 3 и 4;
  • при его наличии – исправность диодного моста D5..D8;
  • если там все в порядке – наличие постоянного напряжения на входе и выходе микросхемы LM317 (U5);
  • при отсутствии напряжения на входе проверяется транзистор Q8 схемы CLAMP;
  • при отсутствии напряжения на выходе с большой вероятностью неисправна LM317.
Читайте также:
Переделка лампочки накаливания в светодиодную своими руками

Если не происходит стабилизации напряжение при изменениях в сети, надо проверить исправность реле RY2, RY3 и транзисторных ключей Q11, Q12. Если все в порядке, надо проверить исправность датчика входного напряжения (сигнал HOT, операционный усилитель U2 формирует постоянное напряжение, пропорциональное сетевому). Если все в порядке, есть основания думать, что неисправен микроконтроллер.

При любых подозрениях об исправности контроллера, надо проверить наличие напряжения питания +5 вольт на выводе 20, наличие тактовых импульсов с частотой 20 МГц на выводах 9,10, а также всех входных сигналов, задающих режимы работы.

Если при исчезновении питающей сети напряжение к потребителям не поступает, АКБ и датчик напряжения (тракт HOT-VIN) в порядке, проверяется исправность реле RY1, транзистора Q10 и наличие на затворе ключа сигнала на переключение. Если все в порядке, надо проверять, в порядке ли контроллер. Если переключение происходит, а переключения нет, проверяется:

  1. Наличие импульсов на затворах пар Q4Q5 и Q6Q7 (линии PSHPL2 и PSPHL1).
  2. Если их нет, проверяется исправность ключей микросхемы U3.
  3. Если все в порядке – снова проверяется контроллер.

Также могут быть и другие неисправности – проблемы с датчиком тока, с формированием управляющих сигналов, с питающими напряжениями и многое другое. Все перечислить и предугадать невозможно. Процесс поиска неисправности весьма творческий, и для успеха надо хорошо разобраться в работе схемы.

Найденные компоненты, вышедшие из строя, заменяют. Если это мощные транзисторы, эксплуатирующиеся на радиаторах, их сначала надо установить на теплоотвод на теплопроводящую пасту или упругую подложку, привинтить – а потом припаивать.

Самая сложная проблема – намоточные детали (дроссели, трансформаторы). Перемотка «на коленке» в большинстве случаев не дает надлежащего качества, и срок службы будет недолгим. Здесь поможет наличие прибора-«донора», из которого можно взять недостающие детали. Если неисправен микроконтроллер, новый чип придется запрограммировать. Для этого понадобится собственно программа прошивки, а также программатор с соответствующим ПО.

Для наглядности рекомендуем к просмотру тематические видео.

Если неисправен ИБП другого типа, ремонт начинается с поиска принципиальной схемы и ее изучения до полного понимания принципа действия. А данное руководство в этом поможет.

SOHO UPS в маленьком корпусе и своими руками. Менее чем за 1500 руб

Хотите обеспечить бесперебойное питание своим устройствам, но при этом не сильно потратиться? Именно такой своей разработкой я и хотел с вами поделиться.

Все мы переживаем, когда устройства внезапно отключаются «по питанию» и не зря. Большая часть нештатного отключения электроэнергии сопровождается скачками повышенного напряжения, что в свою очередь может привести к поломке оборудования или сбросу настроек. Да, на этот случай различные компании выпускают ИБП, но они достаточно велики и весят как правило не менее нескольких килограмм.

А что если сделать такой источник бесперебойного питания, который можно поставить прямо рядом с защищаемым устройством – лёгкое, компактное, недорогое?

Читайте также:
Индикатор биоэнергии

Почему я об этом задумался?

Я живу в частном доме и моя работа на 100% зависит от доступности интернета.
Но так уж получилось, что в нашем районе Ленинградской области ситуация с энергоснабжением обстоит очень печально. Достаточно частые отключения при резком изменении погоды, изношенные высоковольтные линии идущие к нам и прочее. Соответственно при аварии на электросетях падает вся сетевая инфраструктура и пока всё поднимется, восстановятся все маршруты (OSPF) пройдет минимум 2-3 минуты. Также стоит вспомнить об опасности таких отключений для самого оборудования. На запуск и ввод резервного источника питания (генератор) необходимо примерно 5-10 минут.

В данной ситуации UPS не роскошь – он необходим как воздух.

Сетевая инфраструктура у меня построена на оборудовании MikroTik, оно простое но его достаточно много:

  • 951Ui-2HnD – пограничный маршрутизатор в который «приходит» интернет от Cambium (радио-мост до БС МТС), также он защищает сеть и на нем поднят VPN-сервер для удаленного доступа.
  • hEX PoE – выполняет роль маршрутизатора локальной сети и контроллера CAPsMAN.
  • CSS106-5G-1S – в серверном шкафу
  • 3 штуки hAP Lite – Wi-Fi точки доступа для бесшовного роуминга. Их много, они раскиданы по всей территории и все на маленькой мощности. Используются только для мобильных устройств и умного дома.
  • OmtiTik5ac PoE и SXTsq Lite5 – радиолинк до второго дома
  • BaseBox2 – уличная точка доступа.

Питать всё это от одного классического UPS не реально – оборудование раскидано по территории. Во вторых при моих условиях АКБ внутри классического бесперебойника умирает примерно за 1.5 года, а стоимость новой батареи достаточно высока.

Постановка задачи

Я периодически думал как решить данную задачу и принял решение сделать свой ИБП обладающий характеристиками:

  • Прост в разработке, желательно на готовых модулях
  • Недорого, чтобы можно было поставить возле каждого роутера– Регулируемое выходное напряжение – можно запитать не только оборудование с 12/24В – роутеры / коммутаторы, но и, например, Intel NUC (у него 19В)
  • Размер корпуса не больше чем у hEX PoE для сборки в виде модуля «ИБП+Роутер»

При детальном рассмотрении задачи и всего «зоопарка» оборудования я понял, что hAP Lite – это слабое звено во всей цепочке. Во первых ему нужно 5В (всем остальным от 12 до 48), во вторых у него micro-usb разъем питания и нет PoE-in. Поэтому данные устройства были выведены из списка защищаемых и при отключении ЭЭ они «падают» как и раньше.

В процессе раздумий над схемой я понял, что лучше использовать в качестве базового напряжения АКБ – 12В, а дальше, по необходимости менять преобразователи на повышающий или понижающий. Это сделает UPS универсальным и позволит питать устройства в диапазоне от 1 до 48В, также снизит стоимость устройства за счет снижения количества АКБ до 3х.

Подбор компонентов

Для сборки нужны детали:
Цены указываю при покупке на территории РФ. Если брать у наших соседей, то стоимость будет ниже примерно на 60%, а т.к плата все равно будет ехать из-за бугра, то и детали можно смело брать там.

  1. Модуль заряда аккумуляторов 3S, 10A – 1 шт. (180 руб)
  2. Повышающий (понижающий) DC-DC преобразователь XL6009 – 1 шт. (120 руб)
  3. Батарейный отсек 1х18650 на плату – 3 шт. (150 руб)
  4. Гнездо питания на плату 5.5х2.1 (от 2 до 4 штук)
  5. Вольтметр 0.28″ 0-100В (опционально)
  6. Диод Шотки SS34, 3А – 3 шт.
  7. Резистор SMD 1206, 200R – 1 шт
  8. Резистор SMD 1206, 1K – 1 шт
  9. Стабилитрон 3.3В, BZX55C3V3 – 2 шт.
  10. Светодиод SMD 1206 – 2 шт.

Итого: 450 руб.
Изготовление печатной платы на jlcpcb с доставкой в РФ – 750 руб. за 5 штук. (150 руб/шт)

3 аккумулятора размера 18650. Средняя стоимость – 300 руб.

Читайте также:
Датчик тока своими руками

Итого общая стоимость за одно устройство: ±1500 руб.

Обратите внимание, на АКБ нельзя экономить! Брать не явный Китай и желательно высокотоковый!
Нам не нужны повторения историй, коих и так увы очень много последнее время по всем федеральным каналам. АКБ не обязательно должен быть с защитой, ввиду того, что плата заряда аккумулятора, используемая нами уже имеет защиту от чрезмерного заряда/разряда.

Тест взрывоопасности АКБ 18650
Сразу привожу наглядный тест на безопасность именно АКБ 18650. Вариант пробития гвоздем не рассматриваем ввиду нереальности – https://www.youtube.com/watch?v=tOsxiLKyKwQ

Принцип работы

Принципиальная схема данного устройства очень простая

Итак – у нас есть один входной разъем питания (Vin), и три выходных (Vout). XP1 – это стандартная гребенка PLS с шагом 2.54, к которой подключается кнопка включения питания, а также можно поставить джампер (как в моем случае), если планируется все время держать устройство во включенном состоянии.

Также на плате есть два светодиода, показывающие наличие напряжения во входной сети (Vin) и напряжения на выходе устройства (Vout), подключенные через стабилитрон (D1, D2) на 3В и резисторы (на нижней стороне платы) R2 220 Ом и R1 1кОм соответственно.
U6 – это контакты для подключения модуля вольтметра, который отображает напряжение на выходе устройства.


Верхняя сторона платы

На нижней стороне платы у нас размещен контроллер заряда (U2) и три диода Шоттки (U3, U4, U5).


Нижняя сторона платы

Основной принцип работы схемы и переключения с основного на резервное питание зависит от трех диодов Шоттки – U3, U4, U5.

Ниже представлена наглядная схема направления и какие узлы в каких ситуациях находятся под напряжением.

U4 – пропускает напряжение только в направлении контроллера заряда, напряжение с контроллера не попадает обратно во входную сеть. Это достаточно важный диод, т.к при его отсутствии напряжение будет утекать из модуля заряда (АКБ) в направлении источника питания.

Розовым цветом показана ситуация, когда у нас присутствует напряжение во входной сети (Vin). В этом случае диоды U3 и U4 пропускают напряжение в направлении контроллера заряда (U2) и DC/DC-преобразователя (U1). При этом напряжение из АКБ и контроллера заряда (голубой маршрут) не поступает в «розовую сеть» через диоды U4 и U5.

U5 – работает таким образом, что пока входное напряжение присутствует, на его катоде будет «+», он будет в закрытом состоянии и не «выпустит» напряжение из АКБ в направлении Vout, а также не пропустит напряжение из входной сети. Если же, напряжение на входе пропало U5 тут же перейдет в свое рабочее состояние и пропустит напряжение с АКБ в сторону DC/DC-преобразователя (U1) – зеленый маршрут. Однако чтобы исключить «петлю» – когда напряжение из АКБ попадает на вход модуля заряда, а также может утекать в источник питания на входе, мы используем диод U3 и пока на его катоде будет «+», он будет закрыт.

Платы, полученные от jlcpcb – как всегда отличные, здесь на самом деле придраться не к чему – настоящее промышленное производство за очень гуманную плату. Срок изготовления – 3-4 дня, срок доставки до Ленинградской области в районе 20 дней.

Печатаем корпус, собираем устройство и вот что у нас получилось

Проверка устройства под нагрузкой

Теперь, когда устройство собрано и мы знаем как оно работает, нам нужно запомнить, что мы можем от него питать. Самое главное – это помнить какие токи потребления может обеспечить данное устройство. В схеме я использую преобразователь на 3А. Ток разряда АКБ 18650, как правило, равен двух-кратной величине ёмкости (если не рассматриваем высокотоковые). Таким образом при использовании аккумулятором емкостью 2000 mA, они способны отдавать ток до 4А.

Читайте также:
Крутое освещение комнаты светодиодной лентой

Однако стоит помнить, что если мы на DC/DC-преобразователе увеличили выходное напряжение вдвое, например питаем оборудование от 24В током 1А, то ток до преобразователя также увеличится вдвое и АКБ будут отдавать заряд током 2А.

Соответсвенно лучше запомнить такую закономерность:

  • 12В – 3А
  • 24В – 1.5А
  • 48В – 0.75А

Проводим нагрузочный тест и определяем время автономной работы

В UPS установлены АКБ GoPower на 2000 мА. Выходное напряжение – 12В. К UPS подключено 3 устройства – hEX PoE к которому, в свою очередь, через PoE-out подключены CSS106-5G-1S и 951Ui-2HnD. Трафик в сети, на момент отключения входного питания продолжает «бегать».

Итого суммарное потребление всех устройств составило порядка 0.55-0.65А (менялось в процессе измерений). CSS106-5G-1S – ±185мА, 951Ui-2HnD – ±280мА плюс собственное потребление hEX. До отключения данная сборка проработала 2 часа 15 минут, при этом остаточное напряжение на трех аккумуляторах составило 6.5В. Сильнее разрядить не получилось, сработала защита от глубокого разряда на модуле 3S. Температура аккумуляторов не изменилась, что говорит о несущественной нагрузке в процессе разряда.

Вывод

Таким образом я получил небольшое устройство, способное эффективно питать несколько роутеров при наличии PoE-out, а в случае отсутствия – возможность разместить UPS непосредственно возле устройства и при этом при минимальных затратах.

Схемы ИБП

Построение схемы во многом зависит от задач, которые возлагаются на источник бесперебойного питания. В одном случае необходимо предусмотреть длительное время работы в батарейном режиме, а в другом – требуется наименьшее время переключения нагрузки. Для каждого такого конкретного случая построение схемы ИБП будет иметь свои особенности. Но для примера можно привести основные структурные схемы, основанные на типах современных источников бесперебойного питания. А заодно рассмотреть их ключевые достоинства и недостатки.

Схема ИБП типа Off-Line.

Эта схема подразумевает самую простую систему коммутации. В нормальном режиме нагрузка питается напрямую от сети. При любых сбоях сетевого питания устройство переводит нагрузку на работу от аккумуляторных батарей. При этом резервные аккумуляторы, как правило, являются составной частью самого ИБП.

Достоинства:

  • простая конструкция;
  • малые габариты корпуса;
  • невысокая стоимость;
  • длительное время переключения;
  • интенсивный износ аккумуляторов;
  • малое время работы в батарейном режиме;
  • ограниченная (невысокая) мощность;
  • отсутствует стабилизация напряжения (или не во всех режимах);
  • аппроксимированная синусоида (условно приближенная к синусоидальной форме).

Построенные по такой схеме источники бесперебойного питания используются для кратковременного поддержания бесперебойного энергоснабжения отдельных маломощных устройств. К их числу относятся различные виды персональных компьютеров и офисных устройств: ноутбуки, системные блоки, принтеры, сканеры, МФУ, небольшие плоттеры и др.

Схема ИБП типа Line-Interactive.

Согласно схеме линейно-интерактивного ИБП, принцип действия аналогичен предыдущем типу. Но здесь уже происходит регулировка напряжения в определенном диапазоне. То есть при незначительном падении или превышении напряжения устройство стабилизирует параметры без перевода в батарейный режим. Питание от аккумуляторов задействуется только при выходе за пределы диапазона. Обычно в таких видах ИБП используются ступенчатые стабилизаторы, которые на выходе дают напряжение с прямоугольной или трапецеидальной формой синуса.

Достоинства:

  • компактные размеры;
  • низкое энергопотребление;
  • относительно доступная стоимость;
  • стабилизация напряжения.
  • необходимо время на переключение питания;
  • ступенчатое изменение выходного напряжения;
  • нет полноценной фильтрации помех;
  • модифицированный синус.

Область применения сильно ограничена отсутствием чистого синусоидального напряжения у большинства таких моделей линейно-интерактивного типа. Источники бесперебойного питания с такой схемой работы подходят только для питания потребителей, не сильно требовательных к качеству электроэнергии или способных самостоятельно выпрямлять и фильтровать напряжение. По сути, это компьютерная, офисная и бытовая техника, а также осветительные приборы.

Схема ИБП типа On-Line.

В такой схеме электрическая энергия преобразуется дважды. Сначала выпрямитель преобразует поступающее напряжение в постоянное, а затем происходит обратный процесс – постоянное напряжение преобразуется в переменное с использованием инвертора. Это позволяет обеспечивать эталонные характеристики исходящего электрического тока независимо от качества входного напряжения. При этом схема подразумевает подключение аккумуляторных батарей в цепи постоянного напряжения (между выпрямителем и инвертором). Это гарантирует нулевое время перехода на питание от аккумуляторов. А в случае технических проблем с самим ИБП или его полного выхода из строя электропитание нагрузки продолжится по обходной цепи байпас.

Читайте также:
Генератор Маркса своими руками

Достоинства:

  • отсутствие времени перехода в батарейный режим (моментальное переключение);
  • стабилизация напряжения и частоты в любом режиме работы;
  • возможность гибкой настройки выходных параметров;
  • подавление импульсных и высокочастотных помех;
  • подключенные потребители не влияют на основную сеть;
  • выходное напряжение чистой синусоидальной формы.
  • технически сложная конструкция устройства;
  • дополнительные энергозатраты на двойное преобразование;
  • высокий ценовой диапазон.

Благодаря напряжению с идеальной формой синуса и стабильным параметрам тока на выходе, такие схемы построения ИБП могут быть использованы повсеместно. Устройства с двойным преобразованием напряжения подходят для питания нагрузки, крайне чувствительной к качеству электроэнергии. Среди таких потребителей можно выделить коммуникационное оборудование, сложную вычислительную технику, точные электронные измерительные приборы, системы отопления, вентиляции и др.

Схемы ИБП по мощности.

Вполне очевидно, что построение схемы ИБП зависит не только от типа источника бесперебойного питания. На нее во многом влияет номинальная мощность устройства. От размера мощности будет зависеть количество задействованных на схеме элементов и функциональные возможности устройства. Для примера можно привести схемы источников бесперебойного питания малой и средней мощности.

Структурная схема ИБП малой мощности.

ККМ-В – корректор коэффициента мощности / выпрямитель
ИНВ – инвертор
ППН – преобразователь постоянного напряжения
ЗУ – зарядное устройство
ВИП – вторичный источник питания
АБ – аккумуляторная батарея
К1, К2 – реле блока коммутации

Структурная схема ИБП средней мощности.

ККМ – корректор коэффициента мощности
В – выпрямитель
ИНВ – инвертор
ЗУ – зарядное устройство
ВИП – вторичный источник питания
АБ – аккумуляторная батарея
БК – блок коммутации
ДЗУ – дополнительная плата зарядного устройства.

Принципиальная схема силовой цепи ИБП малой мощности.

Принципиальная схема силовой цепи ИБП средней мощности.

Простой ИБП на IR2153 с защитой от перегрузки и КЗ (300Вт)

Представляю вашему вниманию просто импульсный блок питания на микросхеме IR2153.

Схема импульсного блока питания представляет собой стандартную схему из даташита. Отличие схемы от даташитной лишь в оригинальном способе запитки драйвера и простой, высокоэффективной защите от короткого замыкания и перегрузок.

Драйвер запитывается непосредственно от сети, через диод и гасящий резистор, а не после основного выпрямителя от шины +310В как это делают обычно. Такой способ запитки дает нам сразу несколько преимуществ:

1. Снижает мощность рассеиваемую на гасящем резисторе. Что снижает выделение тепла на плате и повышает общий КПД схемы.
2. В отличает от запитки по шине +310В обеспечивает более низкий уровень пульсаций напряжения питания драйвера.

Защита от перегрузок и КЗ выполнена на паре транзисторов 2N5551/5401. В качестве датчика тока в данной схеме используются резисторы включенные в исток нижнего плеча преобразователя. Это позволяет отказаться от трудоемкого процесса намотки токового трансформатора. С помощью R6 настраивается порог срабатывания защиты.

При КЗ или перегрузке, когда падение напряжения на R10 R11 достигает заданной величины, такой величины при котором на базе VT1 напряжение станет больше 0,6 – 0,7В, сработает защита и питание микросхемы будет шунтировано на землю. Что в свою очередь отключает драйвер и весь БП в целом. Как только перегрузка или КЗ устранено, питание драйвера возобновляется и блок питания продолжает работу в штатном режиме. Светодиод HL1 сигнализирует о срабатывании защиты.

Защита настраивается так. К выходу каждого плеча блока питания подключаются мощные 10 Ом’ные резисторы. Включается блок питания в сеть. Вращением движка R6 добиваемся того чтобы HL1 погас, а затем выставляем движок в такое положение, чтобы HL1 еще не горел, но при минимальном повороте движка в сторону уменьшения тока срабатывания защиты, светодиод загорался. При такой настройке защиты, она будет срабатывать при выходной мощности приблизительно 300Вт. Такой режим работы безопасен для данных ключей (IRF740) и драйвера.

Читайте также:
Индикатор биоэнергии

Трансформатор намотан на сердечнике ER35/21/11. Первичная обмотка намотана в два провода 0,63мм2 и содержит 33 витка. Вторичная обмотка состоит из двух половинок, намотанных в три провода 0,63мм2 и каждая половинка содержит по 9 витков.

Внимание! При покупке IRF740 необходимо быть крайне внимательным чтобы не нарваться на подделку, которые встречаются очень часто, особенно на Aliexpress, для этого важно знать как выглядит поддельный IRF740.

На иллюстрации сверху, показаны два вида оригинальных IRF740 производства Vishay и производства IR, а также типичная подделка, которая часто встречается на Aliexpress и в других магазинах.

Кроме внешнего вида, подделку от оригинала легко отличить с помощью транзистор-тестера:

Если установить в панельку транзистор-тестера оригинальный транзистор, то отображаемое значение емкость будет: C=2,6. 2,7 нФ. Подделки имеют гораздо меньший кристалл, чем оригинальный транзистор и поэтому транзистор-тестер, в случае установки в него поддельного транзистора, выдаст другое – меньшее значение емкости: C=0,9. 1,5 нФ. Постойте, но ведь в даташите IRF740 указана емкость 1,4 нФ, почему тогда оригинал должен иметь емкость около 2,7 нФ ? Подобный вопрос обязательно должен у кого-нибудь возникнуть. Отвечаю. Емкость указанная в даташите измерена при совершенно других условиях (напряжение затвор-исток = 0 В, напряжение сток-исток = 25 В, частота = 1 МГц), отличных от тех, при которых измеряет емкость транзистор-тестер, поэтому сравнивать значение емкостей из транзистор-тестера и даташита – просто бессмысленно.

И последнее. Кто-то наверняка сказал: ну и что, что не оригинал, зато дешевле, какая разница?! Хорошо, если бы разница была только в цене, но нет! Оригинальный транзистор – это транзистор, который соответствует всем заявленным производителем параметрам из даташита. Поддельный транзистор – это транзистор, который не соответствует никаким параметрам. По сути, подделка – это другой транзистор. Подделка, на которой написано “IRF740”, по своим параметрам может являться чем угодно, но только не IRF740. Часто подделка – это другой, более дешевый и маломощный транзистор, перемаркированный под другой, более дорогой транзистор. Другими словами, по-простому, если собрав ИИП на оригинальных IRF740 вы сможете легко и непринужденно, долговременно снять 300 Вт мощности, а кратковременно и того больше, то собрав тот же ИИП на поддельных “IRF740”, вы можете получить фейерверк при попытке снять более 100 Вт, а иногда даже при первом же включении.

Печатная плата выполнена в формате Sprint-Layout. Распечатке на лазерном принтере зеркалить ее не нужно.

Схемотехника источников бесперебойного питания: наглядные примеры

В данной статье рассмотрим схемотехнику источников бесперебойного питания различных типов.

Источник бесперебойного питания (ИБП или UPS) применяется для сохранения работоспособности электроприборов на ограниченное время при перебоях напряжения в питающей сети. Устройства чаще всего используются совместно с серверами, компьютерами, различной офисной техникой и т. д. Схемотехника бесперебойников определяется условиями его использования: подключаемой мощностью, продолжительностью поддержания нужного напряжения питания и некоторыми дополнительными функциями. Обозначение источника бесперебойного питания на электрических схемах показано ниже:

Подключение ИБП

Большинство устройств оснащены USB-портом для подключения к ПК. Поэтому при отключении основного источника напряжения компьютер автоматически переходит в режим низкого потребления энергии. Чтобы UPS согласованно работал с ПК, достаточно соединить их через свободный порт, а на ПК установить драйвер, идущий в комплекте с ИБП. Также не стоит забывать, что нагрузка, подключаемая к устройству, должна потреблять в 1,5 раза меньше энергии (в ваттах), чем мощность UPS, умноженная на 0,7. Т. е. инвертор в 1000 Вт можно использовать для питания нагрузки мощностью до 470 Вт (максимум – 700). Ниже – схема подключения ибп:

Читайте также:
Самодельный HI-FI усилитель на LM1875 своими руками

Стоит отметить, что подключать к бесперебойнику принтеры не рекомендуется: при включении этого устройства в сеть формируется сильный скачок потребления энергии, который инвертор примет за опасность и перейдет в защитный режим. Сетевой фильтр для UPS не нужен, т. к. имеется встроенный. Ниже принципиальная электрическая схема ИБП наиболее простого исполнения.

Подобный прибор способен выдать нестабилизированное напряжение в 12 и стабилизированное в 5 вольт. Как только электроэнергия отключается, в работу вступает аккумулятор (на схеме В1). Если вам нужно на выходе стабилизированное напряжение в 15 вольт, соедините последовательно пару АКБ на 12 В, а также используйте стабилизатор 7815 (сейчас – 7805).

Схемы бытовых ИБП переменного тока

Устройства подключаются к обычной однофазной сети 220 вольт. По функциональной схеме существует три разновидности:

  • оффлайн (offline) или резервные – бюджетный вариант;
  • линейно-интерактивные;
  • онлайн (online) – с двойным преобразованием (наиболее дорогие).

Структурная схема источника бесперебойного питания с двойным преобразованием представлена ниже:

Эти приборы, помимо высокой стоимости отличаются низким КПД: много энергии преобразуется в тепло. Чем же обосновано использование таких устройств? Главный плюс заключается в моментальной реакции на отключение основного источника питания. Далее – схема ups линейно-интерактивного типа:

Этот вид ИБП представляет собой обычный автотрансформатор, у которого обмотки соединены напрямую, что обеспечивает стабилизацию напряжения. Однако подобные устройства уже включены в большинство бытовых приборов, и, если в вашей сети отклонения от номинального напряжения небольшие, то нет смысла покупать дорогое линейно-интерактивное изделие. Можно обойтись обычным оффлайн, схема ибп 12 в которого представлена ниже:

Переключение в резервный режим в подобных бесперебойниках происходит чаще всего с помощью механического реле, чтобы не удорожать конструкцию. Если деталь качественная, ее хватит на весь период работы блока. Если реле дешевое, то выход из строя ИБП чаще всего происходит именно из-за него.

Инвертор

Его задача в составе UPS – преобразование постоянного напряжения в переменное 220 В и подача к потребителю. Иногда задействуется режим «байпас». Это когда выходное напряжение инвертора формируется из сетевого, т. е. аккумулятор не используется. Благодаря этому переключение на резервный режим происходит мгновенно. Схема инвертора бесперебойника (верхняя часть – сетевой фильтр, GV1 – АКБ):

Трансформатор от ИБП и его применение

Один из вариантов использования этого элемента бесперебойника – изготовление блока питания. Снимите трансформатор, омметром найдите обмотку с наибольшим сопротивлением: на нее подается 220 В. Теперь измерьте напряжение на остальных выводах и найдите 15 В. Остается к нему подсоединить выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор – блок готов. Простейшая схема подключения трансформатора от бесперебойника:

Подобное самодельное устройство можно использовать, например, для подзарядки ноутбука.

Схема бесперебойника с ЮСБ интерфейсом

Во многих портативных устройствах есть схемы, получающие напряжение питания через USB-порт. Если ток пропадает, подключается аккумулятор. Чтобы при переключении напряжение не пропадало, можно использовать простейшую схему бесперебойника с юсб интерфейсом, собранную на диодах. Она достаточно эффективна, правда, в ней теряется много мощности:

Простой онлайн источник бесперебойного питания (ИБП) (схема)

Автор: BoRtO
Опубликовано 12.12.2012
Создано при помощи КотоРед.

Всем привет! Как то захотел я собрать усилитель на TDA7294. И друг продал за копейки корпус. Такой черный, красивый, а в нем когда то жил спутниковый ресивер 95-х годов. И как на зло ТС-180 не помещался, не хватило по высоте буквально 5 мм. Начал смотреть в сторону тороидального трансформатора. Но увидел цену, и как то сразу перехотелось. И тут же в глаз пал компьютерный БП, думал перемотать, но снова же куча регулировок, защит по току, брррр. Начал гуглить схемы импульсных блоков питания, большая плата, куча деталей, лень вообще что то делать стало. Но случайно на форуме нашел тему о переделке электронных трансформаторах Ташибра. Почитал так, вроде ничего сложного.

Читайте также:
Делаем простой проблесковый маячок своими руками

На следующий день поехал хоз-маг и купил пару подопытных. Одна така цацка стоит 40 грн.

Тот что сверху BUKO.
Снизу копия Ташибры, только имя сменилось.
Между собой они немного различаются. У ташибры например 5 витков у вторичной обмотке, а у BUKO 8 витков. У последнего еще немного плата побольше, с дырками под установку доп. деталей.
Но доработка обоих блоков идентична!
Во время доработок нужно быть предельно осторожным, т.к. на транзисторах присутствует сетевое напряжение.
И если вы случайно коротнете выход, и транзисторы сделают новогодний салют я не виноват, все вы делаете на свой страх и риск!
Рассмотрим схему.

Все блоки от 50 до 150 ватт идентичны, отличаются только мощностью деталей.
В чем состоит доработка?
1) Необходимо добавить электролит после сетевого диодного моста. Чем больше – тем лучше. Я поставил 100 мкф на 400 вольт.
2) Необходимо поменять обратную связь по току на связь по напряжению. Зачем? А затем что бп запускается только с нагрузкой, а без нагрузки он не запустится.
3) Перемотать трансформатор (при необходимости).
4) Установить на выходе диодный мост (например КД213, импортные шоттки приветствуются) и конденсатор.

В синему кружку катушка обратной связи по току. Необходимо выпаять ее 1 конец, и на плате ее замкнуть. Сделали КЗ на плате? Значить идем дальше!
Потом берем кусок витой пары на силовой трансформатор мотаем 2 витка и на трансформатор связи мотаем 3 витка. На концы припаиваем к резистору 2.4-2.7 ом 5-10W. Подключаем лампочку на выход и ОБЯЗАТЕЛЬНО лампочку на 150 ватт в разрыв сетевого провода. Включаем – лампочка не засветилась, убираем ее, снова включаем и видим что лампочка на выходе светится. А если не засветилась то нужно провод в трансформатор звязи завести с другой стороны. Посветила лампочка теперь выключаем. НО перед тем как что то делать обязательно разрядите сетевой конденсатор резистором на 470 ом!!
Я собирал БП для стерео УНЧ на TDA7294. Соответственно мне нужно перемотать его на напряжение 2Х30 вольт.
На трансформаторе 5 витков. 12V/5вит.=2,8 вит/вольт.
30V/2,8V=11витков. Тоесть нам надо намотать 2 катушки по 11 витков.
Выпаиваем трансформатор из платы, снимаем 2 витка из транса, и соответственно сматываем вторичную обмотку. Потом я намотал катушки обычным многожильным проводом. Сразу одну катушку, потом вторую. И соединяем начала обмоток или концы и получаем средний отвод.
Тоесть таким образом мы можем намотать катушку на необходимое напряжение!
Частота блока питания с ОС по напряжению 30 кгц.
Потом я собрал диодный мост из КД213, поставил электролиты и обязательно надо керамику.
Как соединять катушки, и какие возможные вариации можно посмотреть на схеме из соседней статьи.

Запомните – при замыканию выхода бп горит! Я сам спалил один раз. Сгорели, диоды, транзисторы и резисторы в базе! Заменил их и бп благополучно начал работать!

Ну и теперь пару фотографий готового БП для УНЧ.

Красным обозначено место закорачивания ОС по току.

Вот еще есть вариация для шуруповерта. Трансформатор тут я не перематывал. Просто его поднял вертикально, и сбоку прилепил диодный мост. Все это дело установил в коробку из аккумулятора. И сзади поставил кнопку для выключения.

Резистор припаян на плату в свободный пятачок. Желательно применять резисторы на 10W т.к. он греется во время работы!

Таким образом мы получаем отличный ИБП за копейки, который можно применить куда угодно.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: