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炎熱的夏季，是停電的高峰期。一旦停電，調星只好停止；正在錄制中的衛星電視節目，因突然停電而中斷；急著(zhù)上網(wǎng)查詢(xún)衛星數據，也因停電而中止。而備用的小容量逆變器又無(wú)法帶動(dòng)接收機或電腦、電烙鐵等用電器，尋星、摩機等活動(dòng)都只好停止。但是，我們如果有一個(gè)稱(chēng)心如意的逆變器，上述的一切工作在停電時(shí)也可照常進(jìn)行。 其實(shí)，筆者多年來(lái)曾用過(guò)幾種高中低檔次的500W UPS電源，號稱(chēng)500W的功率實(shí)際上只能托動(dòng)200W電器，而且大部分都是采用笨重的變壓器逆變升壓方式，效率低，電路自耗電很大。同時(shí)電池都是采用免維護鉛酸蓄電池，其壽命僅有1"2年，很不方便使用。因此筆者萌發(fā)了制作高效數字不間斷UPS電源的設想，經(jīng)業(yè)余的設計制作，終獲成功，現將制作詳情介紹如下。 1、UPS外殼的選擇和整機布局 由于電池采用在號鎳氫電池組合，其組合形狀是隨意的，故UPS外殼的形狀就有很大的隨意性，不必照搬市售UPS那個(gè)老掉牙的直立型外型，所有廢棄的 DVD、VCD、磁帶錄像機等機殼，只要外觀(guān)好看，都可以用來(lái)作UPS電源外殼。筆者采用的是早期港產(chǎn)的K926遠程無(wú)繩電話(huà)座機外殼，外觀(guān)十分漂亮，原外殼上所有的開(kāi)關(guān)，指示燈孔、滑鍵電位器等全部用上，更絕的是原面板上有一插子機電池的充電窗口，竟剛好嵌進(jìn)一塊 DM20302數字電壓表頭。機后面有市電輸入，12V直流輸出和保險座以及220V輸出座2個(gè)。這兩個(gè)220V輸出座是供臺式電腦主機和顯示屏電源插頭用的。12V直流輸出是供衛星接收機直流和小型液晶顯示屏直接用電用的。機內布局，它包括兩組并聯(lián)電池組、數字逆變組件、開(kāi)關(guān)電源、散熱風(fēng)扇以及充電和繼電控制五部分。機內合理的布局可使工作時(shí)產(chǎn)生的熱量迅速散發(fā)出機外。 2、華田350W數字逆變器組件 這是一種全新概念的數字式逆變器組件，它具有體積小、重量輕、效率高達90%的優(yōu)勢。其工作原理為：12V電池直流電經(jīng)31KHZ高頻開(kāi)關(guān)電路后升壓成 240V高頻交流電，交流電經(jīng)整流濾波后得到約270V直流高壓。該直流高壓輸入受控于50HZ的橋式功率輸出電路時(shí)，被變換成220V 50HZ的交流電壓。因此該數字逆變器省去了傳統逆變器中重約2公斤的電源變壓器，使整個(gè)組件僅有360克重。該組件有輸入過(guò)流欠壓保護，輸出短路保護以及電池低壓報警，電池9.5V自動(dòng)停機、溫度保護等多種功能，故組件在工作中損壞率極低。組件空載電流在200MA以下，比起傳統逆變電路600MA以上的空載電流來(lái)，電池的負擔減少了許多。 3、東明DM2302三位半數字電壓表頭 這是一款專(zhuān)為0"20V直流電壓顯示用的紅色高亮LED電壓表頭，其精度可調。其中有一精密多圈電位器，在表的測試端輸入一標準10V直流電壓（可用 TL431穩壓10V獲得）信號，然后調整這個(gè)精密多圈電位器使表頭顯示10V即可。這樣會(huì )在0"20V范圍的顯示中具有良好的線(xiàn)性特性。該表在自制的 UPS電源中用來(lái)直接顯示電池在充電和逆變放電過(guò)程中電壓的變化情況，比起一般UPS設置的220V指示表頭更有意義，因為電池才是直接影響逆變器輸出的重要因素。 4、開(kāi)關(guān)電源 該開(kāi)關(guān)電源是原康派筆記本用的充電電源，體積小巧輕薄，輸出為18V/2A。該開(kāi)關(guān)電源在自制UPS中起著(zhù)向電池充電和對控制電路供電的作用，但對12V鎳氫電池充電時(shí)需將其輸出電壓改為14.55V，以同時(shí)適合控制電路的供電要求。 5、騏源MP-DX10-7AH鎳氫電池組 自制UPS電源不再使用傳統的免維護鉛酸蓄電池，而采用了耐用的鎳氫電池組。該電池組每組采用10節大號鎳氫電池串連而成，為增加對電的儲備量，本機采用了兩組電池并聯(lián)供電方式，實(shí)測總電量為12AH，其電池內阻低于18毫歐以下，一點(diǎn)也不比鉛酸電池差，適合大電流放電。很多人都以為UPS選用鎳氫電池成本太高，這也是目前市場(chǎng)專(zhuān)搞低檔產(chǎn)品的怪圈對人們造成的錯誤看法。其實(shí)通過(guò)對照可以看出鎳氫電池有比免維護鉛酸蓄電池更高的性?xún)r(jià)比。 從中看出，鎳氫電池市場(chǎng)價(jià)是同容量鉛酸電池的2.5倍。但使用壽命是鉛酸電池的3倍以上，而且鎳氫電池在重量和體積方面也占有很大優(yōu)勢。鉛酸電池同種容量的體型固定不變，這給使用電器的機殼制造UPS帶來(lái)很多不便，而鎳氫電池組是由多節單電池組合而成，它的組合型形狀可千變萬(wàn)化，可按不同機殼而改變組合形狀，這是免維護鉛酸蓄電池無(wú)法相比的。 6、繼電和充電控制電路 用一塊萬(wàn)能電路板設計組裝的繼電和充電控制電路，它的作用是將充電器和電池、電池和逆變器、逆變器220V輸出和市電220V輸出和市電220V輸入有機的結合成一體，組成一個(gè)完整的UPS不間斷電源。K1是受繼電器控制的用作逆變220V和交流市電220V轉換輸出的電路，其動(dòng)作原理為，當有市電輸入時(shí)，K1吸合，并向輸出的220V電壓迅速連接到輸出插座上。在以上兩個(gè)轉換動(dòng)作中，要求K1釋放和吸合時(shí)間要達到50毫秒以下，才能確保輸出座上連接的各種電器（電腦、電視等）不掉電，能安全平穩的工作。要使K1轉換時(shí)間達到50毫秒以下，就是繼電控制器的功能。兩個(gè)轉換動(dòng)作中，較難處理的是K1釋放時(shí)間。關(guān)于充電控制電路：由于鎳氫電池的充電特性與免維護鉛酸蓄電池大不一樣，不能象鉛酸電池一樣可以長(cháng)期充電。鎳氫電池必須用TL431來(lái)確定鎳氫電池的滿(mǎn)電電壓14.25V，并在充滿(mǎn)電后采用可控硅電路斷開(kāi)充電電路。 由于所采用的開(kāi)關(guān)電源最大電流為2A，很適合用來(lái)對12AH的鎳氫電池進(jìn)行充電，當電池用盡時(shí)，再次充滿(mǎn)需約7小時(shí)。開(kāi)關(guān)電源、允電控制和繼電控制都是有市電時(shí)才工作，而當停電后自動(dòng)轉換為逆變組件工作時(shí)，以上電路皆不滿(mǎn)耗電池能量，這是一種省電的設計方案。在有市電時(shí)，逆變器組件工作在空載狀態(tài)，這是為了在突然停電時(shí)能一觸即發(fā)。停電時(shí)，UPS整機無(wú)負載功耗為：逆變組件功耗150MA+音樂(lè )電路30MA=330MA，輸出電路中0.22μF和10MH 兩個(gè)器件是防止在電視屏上產(chǎn)生黑線(xiàn)干擾而加的，若未發(fā)現有干擾，可不用這兩個(gè)器件。 7、自制350W數字式UPS使用情況 本機電池儲量為12V*12AH=14WH，按效率90%計算，在使用逆變220V電壓時(shí)，輸出端應有144AH*90%≈130WH，實(shí)測時(shí)采用220V 40W燈作負載，共使用了3時(shí)15分。 8、自制數字式UPS與市售UPS對比 在兩種UPS體積相差不大的情況下，市售機型去重2KG。兩種UPS體積相差不大，但自制機實(shí)際輸出電量要高出市售機一倍多。 |
