バッテリバックアップ回路:回路を作成するための総合ガイド

停電が発生したにもかかわらず、自動的に別のバッテリー電源が得られる可能性が高くなります。通常、バックアップバッテリは、主電源または外部電源のないシステムに電力を供給します。バックアップバッテリは、無停電電源装置 (UPS) 用の広大なバッテリルーム設備からコンピュータの単一セルにまで及びます。アプリケーションの例としては、ソリッドステートドライブ、サービス、目覚まし時計、医療アプリケーション、および電力が保証されるいくつかのシステムがあります。この記事では、12V 電源をメインとしたバッテリーバックアップ回路プロジェクトを紹介します。

マザーボードのバックアップバッテリー

バッテリーバックアップ回路とは?

バッテリバックアップ回路は、主電源がない場合に負荷を即座にバッテリに移行する回路タイプです。ただし、主電源がある場合は、バックアップバッテリーが充電モードになると、負荷が電源に移行します。

ほとんどの場合、アラーム操作などの監視システムを構成するアプリケーションでバッテリバックアップ回路を見つけることができます。したがって、コースの主電源に障害が発生した場合はいつでも、バッテリバックアップが即座に負荷を拾います。

(ホームセキュリティアラーム)

バッテリーバックアップ回路の回路図

バッテリバックアップ回路の回路図

この図は、バッテリーバックアップの簡単な回路を示しています。機能面では;

7812 IC は、回路に電力を供給するために安定化された 12V の DC を提供します。さらに、充電式バッテリーを充電します。
次に、LED が電源の状態を示します。
主電源が利用可能な場合、D1 は順方向バイアスになり、R2 を介してバッテリに電流を渡します。私たちの場合、R2 の値は 90mA の電流を与え、充電を遅らせるのに役立ちます。
ただし、主電源がない場合、D2 は順方向バイアス、D1 は逆方向バイアスになります。したがって、回路をバックアップします。

バッテリーバックアップ回路を作成する

それでは、以下の例を使用してバッテリバックアップ回路を作成してみましょう。

バッテリーバックアップ回路付き12V電源

最初の DIY プロジェクトでは、12V 電源を使用してバッテリーバックアップ回路を作成します。電源電圧がある場合、バッテリが自動充電モードになると、負荷はその主電源に移行します。ただし、主電源がない場合、回路は現在の負荷をバッテリーに自動的にシフトします。これはバックアップ方法です。

準備する資料

回路のハードウェアコンポーネントには次のものがあります。

バッテリー – 12V 7.2AH、
ツェナーダイオード – 9.1 V または低電圧 (0.4 V) 用のショットキーダイオード

ショットキーダイオード

LM812 IC、
リレー – 12V
緑色の LED、
降圧トランス – 110V または 230V AC から 12V/1mA へ
4 ブリッジ整流器 – 1N4007、
コンデンサ – 1000µF/50 V、330µF、100nF、
抵抗器 – 1KΩ (3 個)、10KΩ、470RΩ、
スイッチ、
トランジスタ – 2N4401、2N4403、
1N4007 と 1N4148 の両方に 2 つのダイオード。

回路図

バッテリバックアップ付きの 12 V 電源の回路図

動作原理の説明

上記の回路は、12V 電源のこの高度なスイッチモード技術の 3 つの部分で構成されています。

最初の部分には、バッテリーバックアップ回路に電力を供給する降圧変圧器が含まれます。
2 番目には、12V 7.2AH の自動バッテリー充電器があります。または、12AH または 10AH を使用してより長いバッテリバックアップを使用することもできます。 25 または 20 AH SLA バッテリも推奨されますが、充電に時間がかかるため、バックアップ時間が短縮されます。たとえば、20AH の放電したバッテリーを完全に充電するには、最大 20 時間かかります。

バッテリーが完全に充電されると、回路は即座に動作を停止します。また、ここの緑色の LED は、バッテリーが完全に充電されているかどうかを示します。

3 番目の部分は電圧調整器です。平滑コンデンサと IC LM812 を使用して、クリーンで固定された 12V のバックアップ電圧を提供します。

この回路は、1A の電流で動作するデバイスに適した 1A の出力電流を生成します。

適切なダイオードと高アンペア数のトランスを使用して回路を変更し、さらに高い電流を得ることができます。さらに、ICトランジスタは出力電流を変えることができます。最終的に、回路はより高いアンペア数のバッテリーをより速く充電します。

回路調整の注意

回路を使用する前に、いくつかの調整を行う必要があります。

まず、回路を 14.4V の調整可能な電源電圧に接続します。
次に、変圧器とバッテリーを取り外します。その後、最初にバッテリーがあった場所に電源を接続します。
緑色の LED が点灯するまで、10K 可変抵抗器を調整し続けます。
4 番目のステップでは、調整可能な電源を元の変圧器とバッテリーに交換します。あなたの回路は充電モードに入ります。
充電中に、バッテリー電圧が 14.4V に達したときに LED が点灯するかどうかを確認します。マルチメーターを使用して電圧を確認することもできます。 LED が点灯しない場合は、点灯するまで 10K の可変抵抗器を調整します。

(LED電球)

これで、回路を使用する準備が整いました。

単純な 5V バックアップバッテリ回路

シンプルな 5V 回路は、中断することなく電流源を維持する必要があるマイクロコントローラープロジェクトに適用できます。

5V バックアップバッテリを使用した単純な回路

その操作は次のとおりです。

メインが故障すると、バッテリーが自動的に負荷を引き受けます。その後、メインが作動し始めると、バッテリーは充電モードに切り替わります。

代替形式のバックアップ

バッテリバックアップは、主電源が落ちたときにスタンバイ状態になることがよくあります。ただし、システムのアラームセクションまたは重要な揮発性メモリのみに電力が供給されます。そのため、長時間の停電時にデータを運ぶには、特大のバッテリーが必要になります。

逆に、コンデンサベースのバックアップシステムは、主電源に障害が発生した場合でも継続的に電力を供給します。このようにして、システムは短期間のバックアップ電源を使用して揮発性データをフラッシュメモリに転送します。ただし、充電モードでコンデンサが最大電圧を超えないようにするには、追加の安全機能が必要です。