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