UPS 回路 – 非常用バックアップバッテリシステムを簡単に構築

停電はどのような環境でも発生する可能性があります。また、バッテリ電圧が必要なレベルを下回る可能性があります。このようなシナリオでは、バッテリバックアップが不可欠です。しかし、多数の酸電池をストックすることはできません。代わりに、信頼できるバックアップ電源が必要です。このようなシナリオには、無停電電源装置 (UPS) が必要です。一定の入力電圧を必要とするすべての電子機器が動作し続けることを保証します。しかし、UPS 回路はどのように動作するのでしょうか?これについて解説していきます。実際の主電源を効果的に代用する方法についてさらに詳しく説明します。したがって、より多くの洞察を得るために読み続けてください。

1. UPS 回線はどのように機能しますか?

図 1:UPS

UPS 回路は、商用電源が利用できない場合に瞬時に電力を供給することによって機能します。回路の動作は、主に使用している UPS 回路に依存します。

理想的には、UPS 回路は発電機やその他の予備非常用電源システムとは異なり、システムは手動でスイッチを入れる必要があります。

代わりに、UPS 回路が瞬時に電力を供給します。電力量の少ないユーザー向けの接続されたバッテリーと、高電力ユーザー向けの発電機を備えており、バッテリーは即時の電力供給をサポートする上で最も重要です。

通常、UPS 回路は約 15 分間電力を供給します。この時間は、コンピューターなどの電気機器を適切にシャットダウンするのに十分です。したがって、突然の停電に耐えられない電気機器やシステムを保護するには、UPS が不可欠です。

2. UPS回路の種類

図 2:UPS を制御するコンサルタント

UPS システムには、主に 3 つの種類があります。したがって、電力のニーズに合ったタイプを選択してください。それらには、スタンバイ、ダブルコンバージョン、およびラインインタラクティブが含まれます。

オフラインスタンバイ

オフラインスタンバイは、最も簡単なバックアップ UPS 製品です。電源に問題がある場合、UPS はバッテリバックアップ電源に切り替わります。一般的な電源の問題には、停電、サグ、または電圧サージが含まれます。

入力電源に問題がある場合、UPS は最初に DC 電源に切り替わります。 UPS には、電流を AC 電力に変換する AC インバーターがあります。このような UPS は、日常の電子機器にも十分な電力を供給します。

ラインインタラクティブ

UPS はバッテリーモードに移行することなく、わずかな電源障害を解決します。電圧変化を調整する単巻変圧器を備えています。場合によっては、電圧の変化にはブローアウトとスウェルが含まれます。

この電源キットは、ローエンドのサーバー、通常のコンポーネント、ゲームシステムなどの洗練されたガジェットに対応できます。

図 3:UPS ユニット。

オンライン/ダブルコンバージョン

この UPS では、入力の電源条件は問題になりません。 UPS は、その形状に関係なく、クリーンな電力を供給します。

オフライン待機タイプと同様に、入力AC電源をまずDCに切り替えるタイプです。ここでも、DC 電源を AC に変換します。

すべての UPS システムは、全体を通して DC 電源を使用できます。したがって、ほとんどの場合、DC 電源に切り替える必要がないため、転送時間がありません。このような UPS システムは、ハイエンドサーバーやその他の洗練されたガジェットに最適です。

3. 4 つのシンプルな無停電電源装置 (UPS) 回路

図 4:230V UPS システム

12 V 鉛蓄電池で作成できる 4 つの中央 UPS 回路について説明します。

単一 IC を使用したシンプルな UPS

図 5:バッテリモードの UPS

この回路は、標準コンポーネントを使用して構築できます。シンプルな構造ですが、さまざまな出力デバイスを効果的に実行できます。この回路には 2 つの主要部分があります。まず、UPS インバーター部分とバッテリー設計部分があります。

インバーター段階には、いくつかのコンポーネントがあります。それらには、20K、2 つの 1K、および 2 つの 20 オームの抵抗器が含まれます。その他は、コンデンサ、IC SN74LVC1G132、IC 4017、IC 7085、およびトランスです。

コンデンサと抵抗の値によって発振器の動作速度が決まることに注意してください。入力は回路内の方形波なので、出力も方形波になります。

もう 1 つの重要なセクションは、自動バッテリ充電器の段階です。充電器システムの最適な性能を得るには、正確なバッテリ充電器の設計が不可欠です。

インバーターおよびバッテリー充電用の単一変圧器 UPS

この回路では、バッテリバンクに十分な充電を行うには 1 つのトランスで十分です。もちろん、基本的なコンポーネントの 1 つは MOSFET であり、バッテリ電力を供給するための逆方向ハイパワーダイオードを備えています。したがって、追加のダイオードを使用する必要はありません。

IC 555 ベースの UPS 回路

図 6:UPS バッテリー

パルス波変調（PWM）により、さまざまな用途に対応できるシンプルなUPSを作成することもできます。 IC 555 は、PWM パルスの作成において重要であることに注意してください。

シンプルで安価なコンポーネントが必要なため、システムの組み立てにもそれほど費用はかかりません。

そのような電気回路をどのように作るのですか？それにはすべて、適用された PWM パルスに応じて出力電子部品を切り替えるように促すことが含まれます。次に、アクションはトランスを駆動してAC出力電流を生成します。この電流は典型的な AC 正弦波に似ていることに注意してください。

この回路の重要な部品には、3V ツェナーダイオードと、1N4148、1N4007、1N5402 などの他のダイオードが含まれます。その他の重要なコンポーネントには、トランジスタ、コンデンサ、および IC 4049 が含まれます。また、変圧器が見つかることを期待してください。

最も重要なコンポーネントは IC 555 です。したがって、IC を使用して非常用電源システムを指すのはそのためです。

このシステムには、自動バッテリー充電器回路部分も備わっています。

1kva UPS 設計

図 7:ユニバーサルインバーター

もう 1 つの標準 UPS 回路は、1000 W デバイスを動作させるための定電圧を提供するこの設計です。通常、これは高電圧システムです。そのため、変圧器は必要ありません。上記で説明した他のシステムと同様に、このシステムには 2 つのセクションがあります。 1つはインバーター部分、もう1つは充電器部分です。

バッテリー部分にはリレーがあります。 AC入力が存在する場合、バッテリーを充電モードに移行する責任があります。主電源がオフになると、リレーがバッテリーをインバーターモードに切り替えます。