Источники бесперебойного питания реферат

Обновлено: 07.07.2024

Источники бесперебойного питания (uninterruptible power supply – UPS), когда-то устанавливались только в вычислительных центрах или системах жизнеобеспечения, сейчас являются сравнительно недорогим дополнением к компьютеру, которое легко окупает себя, сохраняя часы работы.

Источник бесперебойного питания (ИБП) состоит из источника питания, аккумуляторной батареи и реверсивного источника питания

Переменный ток от сети переменный ток к компьютеру

Выходное питание в этом варианта источника бесперебойного питания несколько дороговато, так как источник работает непрерывно. Необходимость зарядки аккумуляторов и обеспечения работы выходного источника увеличивает нагрузку входного источника, поэтому он должен быть более мощным, а значит и более дорогим. В источнике бесперебойного питания новой, более дешевой технологии введен переключатель, который позволяет устранить многие проблемы. Он переключает источники питания, когда исчезает напряжение в сети или нужно зарядить аккумуляторы. Здесь материальная выгода достигается ценой кратко временного исчезновения выходн0го напряжения.

В нормальных условиях переключатель подает входное переменное напряжение непосредственно на выход. При исчезновении входного напряжения, схема управления источника бесперебойного питания подключает (с помощью переключателя) выходной источник питания к компьютеру. В результате в нормальных условиях источники питания отключены, т.е. источник бесперебойного питания не перегревается, полная нагрузка входного источника уменьшается, а стоимость источника бесперебойного питания резко падает. Мощность источников питания в составе источника бесперебойного питания определяет мощность компьютера (и других переферийных устройств), которые может обеспечить источник бесперебойного питания. Ёмкость аккумуляторов определяет время поддержания напряжения при его исчезновении в сети.

Источник бесперебойного питания не только защищает компьютер, но и управляет своим состоянием.

Защита по низкому и высокому напряжению. Источник бесперебойного питания не только защищает компьютер от исчезновения напряжения в сети, но и следит за понижением и повышением подаваемого напряжения. Когда подаваемое напряжение выходит за допустимые пределы, источник бесперебойного питания корректирует его до заданных значений, необходимых для работы компьютера.

Источник бесперебойного питания (ИБП) состоит из источника питания, аккумуляторной батареи и реверсивного источника питания.

В нормальных условиях переключатель подает входное переменное напряжение непосредственно на выход. При исчезновении входного напряжения, схема управления источника бесперебойного питания подключает (с помощью переключателя) выходной источник питания к компьютеру. В результате в нормальных условиях источники питания отключены, т.е. источник бесперебойного питания не перегревается, полная нагрузка входного источника уменьшается, а стоимость источника бесперебойного питания резко падает. Мощность источников питания в составе источника бесперебойного питания определяет мощность компьютера (и других периферийных устройств), которые может обеспечить источник бесперебойного питания. Ёмкость аккумуляторов определяет время поддержания напряжения при его исчезновении в сети.

Новые разработки источников бесперебойного питания имеют дополнительные возможности:

1.1 Обоснование актуальности выбора темы

В связи с обострившейся криминальной обстановкой всё больше торговых точек прибегает к услугам отдела вневедомственной охраны. Для нормального функционирования охранных сигнализаций устанавливаемых отделом требуется подключение их к сети переменного тока, современные охранные сигнализации позволяют не подключать их к телефонной линии, так как имеют передатчик для передачи информации о срабатывании. Но для нормального функционирования необходимо чтобы питание поступало непрерывно, но так как иногда бывают перебои с подачей электроэнергии то необходимо использовать альтернативные источники питания. Сейчас в отделах охраны используются аккумуляторы, при исчезновении напряжения в питающей сети электронный коммутатор переключает на питание от аккумулятора. Но это не совершенно так, как иногда необходимо заряжать аккумуляторы, но при большом количестве аккумуляторов отдел охраны не сможет обеспечить своевременную зарядку всех аккумуляторов. Для этих целей предлагается использовать источник бесперебойного питания такого типа, какие используются для компьютеров.

Разрабатываемое устройство – источник бесперебойного питания содержит следующие блоки:

2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание структурной схемы

Согласно структурной схемы, представленной на листе ДР.2003.99.0028.00.00.Э1 графической части, источник бесперебойного питания состоит из:

2.2 Описание принципиальной схемы

Исходя из схемы электрической принципиальной представленной на листе ДР.2003.99.0011.00.00.Э2 графической части ИБП состоит из:

операционном усилителе введенном в линейный режим резистором обратной связи R4.

Так как операционный усилитель питается биполярным напряжением, его выходной сигнал имеет вид, приведенный на рисунке 1.

Величина сопротивления резистора обратной связи определяет крутизну передаточной характеристики операционного усилителя и точность отработки схемы сравнения.

Также на операционном усилителе собрана схема сравнения, выполненная по схеме инвертирующего усилителя постоянного тока. На входы операционного усилителя подаются:

Предположим, что напряжение на шине 12 В увеличилось. Тогда U вых дел больше U оп , на выходе ОУ появляется напряжение отрицательного уровня (-U вых ), которое вводит в линейный режим транзистор VT2 через оптопару VU2.

Транзистор VT2 открывается тем больше, чем больше -U вых , шунтируя шину питания 12 В и устраняя выброс. Резистор R7 ограничивает

максимальный ток VT2. При появлении провала напряжения открывается оптрон VU1, подключая через транзистор VT1 источник Е доп . На рисунке 2 приведены временные диаграммы процессов изменения выходного напряжения при коммутации нагрузки.

При подаче высокого уровня на вход ключа на транзисторах VT4,VT5,VT8,VT9 открывается транзистор VT4 и своим коллекторным током открывает транзистор VT8, подавая на верхний (по схеме) вывод обмотки трансформатора Т2 напряжение + E n .

Низким уровнем на входе другого ключа (VT6,VT7,VT10,VT11) открыты транзисторы VT7,VT11, и нижний (по схеме) вывод обмотки трансформатора Т2 подключен к земле.

В следующий момент, при изменении уровней на входах ключей на противоположные, изменяется полярность подключения обмотки трансформатора Т2.

- зарядное устройство. Для подзарядки аккумуляторной батареи в процессе работы и устранения его саморазряда в устройство введено зарядное устройство. Заряд происходит постоянным током 1,1 А, по окончании заряда устройство автоматически отключается. Кроме того, имеется защита от короткого замыкания в нагрузке.

- автомат отключения собран на операционном усилителе DA4 и ключе VT20.

где U1 – напряжение на светодиоде VD15 при заряде батареи GB1.

В процессе зарядки напряжение на батарее растет, повышается напряжение на инвертирующем входе DA4. Как только оно превысит пороговое напряжение на неинвертирующем входе, компаратор переключается, закрываются транзисторы VT18…VT20, гаснет светодиод VD15 и зарядка прекращается. Предельное напряжение, при котором прекращается зарядка, устанавливается резистором R35.

2.3 Наладка устройства

При номинальном напряжении питания 12 В напряжение на выходе делителя R1,R2 должно быть равно опорному на стабилитроне VD7. Резистор R4 подбирают исходя из необходимой крутизны передаточной характеристики и точности отработки схемы сравнения. Резистор R7 ограничивает ток коллектора VT2 на уровне 7А.

Резистор R15 практически не влияет на частоту генератора, если его сопротивление намного меньше сопротивления резистора R14 . частота генератора составляет 50 Гц.

Для разных типов аккумуляторных батарей подбирают резистор R30 в соответствии с необходимым током заряда. Резистор R39 необходим для более четкого срабатывания компаратора вблизи порога переключения. Транзисторные ключи применены из расчета максимального тока в электропроводке сети 10 А (КТ818,КТ819). Трансформатор на входе источника бесперебойного питания стандартный, понижающий. Трансформатор Т2 намоточный. Одна обмотка рассчитанная на напряжение 220 В содержит 520 витков провода ПЭВ-0,4, еще четыре обмотки рассчитанные на напряжение 16 В содержат по 37 витков провода различного сечения, сечение провода зависит от силы тока которая будет протекать в нем. Из этих четырех обмоток первая рассчитана на силу тока 4 А и намотана проводом ПЭВ-1,5, вторая намотана проводом ПЭВ-1,18 и рассчитана на силу тока 3 А, третья и четвертая обмотки одинаковые рассчитаны на силу тока 1 А и намотаны проводом ПЭВ-0,71.

2.4 Расчет надежности источника бесперебойного питания

Данное устройство – источник бесперебойного питания, содержит большое количество элементов и соединений, которые потенциально могут оказаться причиной отказа всего устройства в целом. Поэтому необходимо рассчитать надежность устройства, учитывая все элементы входящие в его состав.

Источник бесперебойного питания состоит из одной печатной платы, установленных на ней комплектующих элементов и разъемов. Плата размещена внутри негерметичного корпуса прибора.

Наиболее вероятными для данного устройства являются элементные и эксплуатационные отказы, имеющие как внезапный, так и постепенный характер.

Источник бесперебойного питания не имеет резервирующих элементов. Неисправность любого из элементов схемы ведет либо к отказу всего устройства в целом, либо к потере его частичной работоспособности, которая отождествляется с неработоспособным состоянием всего прибора.

Большинство составных частей источника бесперебойного питания может находиться в двух состояниях - исправном и неисправном. Наиболее вероятной причиной отказа является обрыв монтажа (дефект пайки) и выход из строя микросхем. Обе эти причины приводят источник бесперебойного питания в неработоспособное состояние.

Для удобства расчетов данные по всем составляющим элементам сведены в таблицу 1.

Читайте также: