自制家用在线式UPS
UPS的三种形式(在线式、在线互动式、后备式)
1、后备式UPS电路结构图1 后备式UPS电路结构1)充电器。
当市电正常时，充电器对蓄电池进行充电和浮充电。
2)以DC/AC逆变器。
当市电存在时，逆变器不工作;市电中断时，由它将直流电(由蓄电池供给)转变成符合负载要求的交流电，电压波形有方波、准方波和正弦波3种形式。
3)输出转换开关。
当市电存在时，输出转换开关接通输入电源，向负载供电;市电中断时，输出转换开关在断开市电回路的同时接通逆变器，由逆变器继续向负载供电。
4)智能调压电路。
市电存在时，智能调压电路可用来调节并稳定输出电压。
[3]2、后备式UPS特点后备式UPS优点体积小，效率高，价格低廉，运行费用低。
由于在正常情况下逆变器处于非工作状态，电网电能直接供给负载，因此后备式UPS的电能转换效率很高。
[4]后备式UPS缺点负载同上线供电系统没有真正隔离；较长的转换时间，缺少真正的静态开关，这意味着把负载转换到逆变器所需要的时间相对较长[3]。
虽然某些应用场合下这种转换时间是可以接受的(例如单独的计算机等)，但这种性能是不能满足大型或复杂的敏感型负载的要求(例如大型计算机中心，电话交换机等)；输出电压不能调整；输出频率取决于交流输入电源的频率，也不能调整。
后备式UPS应用场景后备式UPS主要适用于市电波动不大，对供电质量要求不高的场合。
后备式UPS切换时间一般小于10毫秒[2]，因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所。
不过实际上切换时间很短，而一般计算机或用电设备本身的交换式电源供应器在断电时应可维持10毫秒左右，用电设备一般不会因为这个切换时间而出现问题。
1、在线式UPS电路结构图2 在线式UPS电路结构在线式UPS是指不管电网电压是否正常，负载所用的交流电压都要经过逆变电路，逆变器一直处于工作状态。
所以当停电时，UPS能马上将其存储的电能通过逆变器转化为交流电对负载进行供电，从而达到了输出电压零中断的切换目标。
2、工作原理当在线式UPS在电网供电正常时，电网输入的电压一路经过噪声滤波器去除电网中的高频干扰，以得到纯净的交流电，进入整流器进行整流和滤波，并将交流电转换为平滑直流电，然后分为两路，一路进入充电器对蓄电池充电，另一路供给逆变器，而逆变器又将直流电转换成220V，50Hz的交流电供负载使用。
单相在线式数字化UPS的设计
单相在线式数字化UPS的设计1．引言UPS是不间断电源（Uninterruptible Power Supply）的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。
从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备；从功能上来说，UPS可以在市电出现异常时，有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给电脑等设备供电，使你能有充裕的时间应付；从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。
2．UPS的分类:UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类：后备式UPS是我们最常用的，它具备了自动稳压、断电保护等UPS最基础也最重要的功能，虽然一般有10ms左右的转换时间，逆变输出的交流电是方波而非正弦波，但由于结构简单而具有价格便宜，可靠性高等优点，因此广泛应用于微机、外设、P OS机等领域；在线式UPS结构较复杂，但性能完善，能解决所有电源问题，其显著特点是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电，能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题；由于需要较大的投资，通常应用在关键设备与网络中心等对电力要求苛刻的环境中；[4]模块化UPS与传统UPS相比有诸多优点，代表UPS的发展方向之一，但目前还存在成本高，部分产品实际的可靠性并不如理论计算值高，但安全系数已经远远超过传统UPS；对模块化UPS的研究将有利于促进模块化的可靠性提高，从而提高模块化UPS在客户中的认可度，加快模块化UPS的发展。
EAST（易事特）模块化UPS每个模块就是一台独立工作的UPS，功率段齐全可选，高效率低干扰，环保节能，安全系数高。
从上面介绍的UPS种类来看，在线式UPS的性能是最好的,下面设计就选用在线式结构:<三>系统设计3.1系统技术性能指标系统容量系统设计功率 3.35KVA带负载能力系统过载120% 运行一分钟交流输入标称电压 220V110%标称频率 50Hz±5%相数 1相旁路输入标称电压 220V±110%标称频率 50Hz±5%DC系统标称DC电压 218V截止电压 165相数 1相标称电压 220V±5%标称频率 50Hz±0.5交流输出输出波形正弦波3.2总体设计方案系统主要由UPS主电路拓扑结构、主控单元、各种系统信号检测电路、保护电路、充电器、逆变驱动、辅助电源、键盘和显示、远程通信接口等电路组成。
一种基于单片机的实用在线式UPS电路详解
一种基于单片机的实用在线式UPS电路详解
UPS（UninterruptiblePowerSystem）交流电源越来越广泛地应用于国民经济的各个领域。
本文将介绍一种实用的简单在线式UPS。
UPS电源的基本结构
将220V电网电压经全桥整流提供直流是实际应用中最为广泛的变流方案，但会使电网产生严重畸变的非正弦电流而危害电网。
较为理想的方法是采用功率因数校正措施。
控制器采用功率因数校正控制芯片UC3855A/B。
市电--蓄电池切换电路
它由两个迟滞比较器组成，市电经过整流，分压与由5V基准电压分压得到的电压相比较，输出接到51单片机4脚。
（1）当市电电压大于170V
51单片机当检测到4脚电平为高电平，市电工作指示灯亮起，蓄电池处于充电状态。
（2）当市电电压小于160V左右
51单片机当检测到4脚电平为低电平，市电工作指示灯熄灭，蓄电池放电指示灯亮起。
控制继电器，使得市电停止工作。
蓄电池充放电切换及辅助电源
蓄电池充放电电路及辅助电源电路可由主变压器，整流桥，以及可调三端稳压管LM317以及LM7812组成。
充电电路的通、断由51单片机的6脚控制。
当市电正常时，蓄电池放电指示灯熄灭，同时充电指示灯亮起。
当市电不正常时，蓄电池放电指示灯亮起，同时充电指示灯熄灭。
市电经过变压器降压并整流，滤波成平滑的直流电压27V，加到三端稳。
单相在线式不间断电源的设计方案
单相在线式不间断电源的设计方案引言：随着科技的发展和人们对电力供应可靠性的要求越来越高，不间断电源（Uninterruptible Power Supply，简称UPS）在现代生活中扮演着重要的角色。
单相在线式不间断电源是一种常见的UPS类型，它能够在电网电源中断时提供稳定的交流电源输出，保障电气设备的正常运行。
本文将针对单相在线式不间断电源的设计方案进行详细介绍。
一、设计目标：在进行单相在线式不间断电源的设计时，需要明确设计目标。
通常的设计目标包括：输出电压稳定性高、响应时间短、转换效率高、体积小巧、成本低廉等。
二、基本原理：单相在线式不间断电源的基本原理是将输入交流电源转换为直流电源，然后再将直流电源转换为输出交流电源。
其主要由输入滤波器、整流器、电池组、逆变器和输出滤波器等部分组成。
1. 输入滤波器：输入滤波器用于滤除输入电源中的高频噪声和干扰，保证后续电路的正常工作。
2. 整流器：整流器将输入的交流电源转换为直流电源，并通过充电电路为电池组充电。
整流器的设计应考虑到转换效率和功率因数的问题。
3. 电池组：电池组是单相在线式不间断电源的重要组成部分，它能够在电网电源中断时提供稳定的电力输出。
电池组的选择应考虑到容量、工作温度范围和寿命等因素。
4. 逆变器：逆变器将直流电源转换为输出的交流电源，保证输出电压的稳定性和波形质量。
逆变器的设计应考虑到转换效率和输出电压稳定性等因素。
5. 输出滤波器：输出滤波器用于滤除逆变器输出的高频噪声和干扰，保证输出电源的质量。
三、具体设计方案：基于以上基本原理，下面给出一种单相在线式不间断电源的具体设计方案。
1. 输入滤波器：采用LC滤波器结构，通过合理的选取电感和电容参数，实现对输入电源的滤波和干扰抑制。
2. 整流器：采用交流整流桥式整流电路，通过控制整流桥的导通和截止，将交流电源转换为直流电源。
为了提高转换效率，可以采用功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）技术。
单相在线式不间断电源的设计方案
单相在线式不间断电源的设计方案单相在线式不间断电源（UPS）是一种常见的电源设备，它可以为电子设备提供稳定的电力供应，在电网供电中断或电压波动时起到保护作用。
本文将从设计方案的角度出发，介绍单相在线式不间断电源的工作原理、主要构成和设计要点。
一、工作原理单相在线式不间断电源采用了双变换器拓扑结构，主要由输入变压器、整流器、逆变器和电池组等组成。
其工作原理如下：1. 当电网供电正常时，输入变压器将电网电压调整为适合整流器的电压，并将电能传输给整流器。
整流器将交流电转换为直流电，并通过电池组为逆变器提供直流电源。
2. 逆变器将直流电转换为交流电，并通过输出变压器将电能传输给负载设备。
3. 同时，逆变器还会将一部分电能通过电池组充电，以备电网断电时使用。
二、主要构成1. 输入变压器：将电网电压变换为适合整流器的电压。
2. 整流器：将交流电转换为直流电，并为逆变器提供直流电源。
3. 逆变器：将直流电转换为交流电，并为负载设备提供稳定的电力供应。
4. 输出变压器：将逆变器输出的电能变换为适合负载设备的电压。
5. 电池组：为逆变器提供直流电源，并在电网断电时为负载设备提供持续的电力供应。
三、设计要点1. 输出功率容量选择：根据负载设备的功率需求确定UPS的输出功率容量，以确保UPS能够稳定供电。
2. 电池容量选择：根据负载设备的工作时间要求和电网恢复时间确定电池容量，以保证UPS在电网断电时能够持续供电。
3. 逆变器输出电压稳定性：逆变器输出电压的稳定性对负载设备的正常工作至关重要，设计时要考虑逆变器的控制策略和电路设计，以保证输出电压的稳定性。
4. 整流器效率和功率因数：整流器的效率和功率因数直接影响UPS 的能耗和对电网的影响，设计时要选择高效率和高功率因数的整流器，以减少能耗和对电网的污染。
5. 保护功能设计：UPS在工作过程中需要具备过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护等功能，设计时要考虑这些保护功能的实现方式和逻辑。
自制小型直流UPS电路
自制小型直流UPS电路这种小型不中断电源(UPS)可以提供5V、9v和12v直流电源．供给电流最大可达1A。
在主电源中断时可无延时地对负载供电。
对使用12v电源的设备来说，当电池电压降低至10.5V时，电路就立刻将负载断开，以避免电池的深度放电。
在电池电压充满后．用LED1发光给出指示。
在夜间电源发生故障期间，两只白色LED2和LED3小型发光二极管可作为应急照明。
当主电源接通肘．二极管D3获正偏，使电池充电，R1用来限制充电电流。
10k电位器VR1和晶体管T1一起作为电压比较器．以指示电压电平。
VR1应调整得使LED1在充电阶段保持熄灭．只有在电池充满后才发光，这时电池电压为12V。
若主电源发生故障，D3变成反偏，而D4变成正偏，此时电池就自动对负载继续进行供电，没有丝毫延时。
当电池电压或输入电压低至10．5v时，由R3、ZD1、VR2和T2构成的“切断”电路马上就阻止电池的深度放电。
如果电压在12v以上，则T2导通。
但如果电池电压减少至低于10.5V时．稳压二极管ZD1就截止，T2基极电位变正．进入截止模式，阻止了输出级的电流。
VR2应调整得使他在电池电压高于10.5V时．其射一基电压保持在0.6v使T2工作。
在主电源恢复供电后，所有输出电压又可对其负载正常供电。
但要记住，当主电源发生故障后．则只有在电池电压充足(LED1发光)的情况下才能对负载供电。
对于部分充电的电池，只有9V和5v可用，12V是无法再用了。
还有，如果电池电压低于10.5V．则12V、9V和5V三种电压都无法再用。
如果电池电压处于10.5v和13v之间，则输出端子“A”处的电压范围只是在10.5v和12V之。
停电应急电源自制方案
停电应急电源自制方案停电是我们日常生活中经常遇到的问题之一，特别是在恶劣天气或突发事件中，停电可能会导致各种不便和意外。
为了应对这种情况，我们可以自制一些简单的应急电源，以确保我们在停电时还能维持一定的用电需求。
首先，我们可以考虑使用一些便携电源，如充电宝或汽车电瓶。
充电宝是一种小型便携式电源，可以通过电源适配器或USB接口进行充电，然后供电给手机、平板电脑等小型电子设备。
充电宝容量越大，提供的电力就越持久。
此外，汽车电瓶也可以作为应急电源。
当停电发生时，我们可以使用适配器或直流转换器将汽车电瓶的电能转换为交流电，供应给家庭电器和灯具使用。
虽然汽车电瓶的容量有限，但对于一些小型电器或低功率灯具来说，已经足够供电。
另外，一些户外运动用品也可以成为应急电源的备选方案。
例如，太阳能充电器是一种利用太阳能将光能转换为电能的设备。
我们可以将太阳能充电板放置在光照充足的位置，如户外阳台或露天场所，然后使用充电宝将太阳能转换成的电能储存起来，供我们在停电时使用。
最后，我们可以为家庭购置一些可以存储大量电能的设备，如备用电池或发电机。
备用电池可以储存大量的电能，一旦停电发生，我们可以将备用电池连接到家庭电路中，以维持一段时间的家庭用电需求。
而发电机则是一种可以通过燃烧燃料产生机械功而转换为电能的设备。
发电机的功率和电能储存量较大，可以供应大型家电和照明设备使用。
总之，停电时自制应急电源是保障我们基本生活需求的重要方式。
通过合理利用充电宝、汽车电瓶、太阳能充电器、备用电池或发电机，我们能够在停电时依然能够维持一定的用电需求，确保正常生活不受影响。
当然，在自制应急电源时，我们也需要注意安全问题，防止因不当使用电源设备引发其他意外。
在线式UPS逆变电路的设计
在 线 式 ＵＰ Ｓ系 统 的 基 本 构 成 是 整 流 器 、 电 池 组 、 Ｃ 蓄 Ｄ 如图 ２ 示。 所 Ｄ Ｃ变 换 器 、 变 器 、 态 转 换 开 关 和 充 电 器 如 图 １所 逆 静 在 图 ２中 ， 制 电 路 芯 片 Ｓ ３ ２ 控 Ｇ ５ ４产 生 Ｐ ＷＭ 信 号 ， 提 示。 供 输 出 波 形 给 驱 动 电 路 ， 而 使 全 桥 电路 交 替 导 通 ， 降 压 从 经 在 图 １中 ， 池 组 是 作 为 在 停 电 时 逆 变 器 工 作 的 供 电 电 变 压 器 后 ， 现 交 流 输 出 ， 成 整 个 电路 逆 变 的 实 现 。 实 完 电 源 ； Ｃ Ｄ 直 流 变 换 器 是 将 蓄 电 池 的 直 流 低 电 压 提 升 到 Ｄ ／Ｃ Ｓ ５ ４由 ＋ １ Ｖ 稳 压 电 源 提 供 电 压 ， Ｇ３ ２ ２ ６脚 和 ７脚 的 电 完 全 符 合 逆 变 器 输 入 所 要 求 的 较 高 电 压 ； 变 器 是 用 来 将 阻 Ｒ３和 电 容 Ｃ 逆 １构 成 振 荡 器 外 接 电路 ， １ 输 出 ５ 电 压 ， 脚 ６ Ｖ 直 流 转 换 为 正 弦 交 流 （ 滤 波 后 输 出 为 低 失 真 度 的 正 弦 波 经 经 Ｒ１和 Ｒ ２组 成 基 准 电 压 分 压 器 。 Ｄ ／ Ｃ 变 换 采 用 单 相 ＣＡ 电压） 。充 电器 是 给 电池 充 电 的 。静 态 转换 开 关 Ｓ １和 Ｓ 是 ２ 输 出 ， 桥 逆 变 形 式 ， ４个 Ｉ Ｆ ４ 全 由 Ｒ ５ ０构 成 桥 式 逆 变 电 路 。 用 来 切 换 逆 变 器 供 电 电 流 的 ， 电 网 供 电 正 常 时 ， ｌ和 Ｓ 即 Ｓ ２ 利 用 三 极 管 ９ １ 、 ０ ２给 ＭＯＳ Ｅ 管 提 供 稳 定 的 控 制 电 ０３ ９１ ＦＴ 同 时 闭 合 ， 力 给 逆 变 器 和 电 池 充 电 ； 网 供 电 出 现 故 障 压 ， 而 驱 动 两 组 ＭＯ Ｆ Ｔ 管 交 替 饱 和 导 通 。 由 于 电 电 从 ＳＥ 时 ，２闭 合 ， 时 电池 提 供 电 力 至 逆 变 器 ； 当 逆 变 器 故 障 Ｓ 此 而 Ｓ ５ ４的 输 出 驱 动 波 形 的 Ｄ＜ ５ ， 证 逆 变 的 驱 动 方 波 Ｇ３ ２ Ｏ 保 无 输 出 时 ，１和 ｓ ｓ ２同 时 打 开 ， 载 的 电力 由旁 路 供 给 。 负 有 共 同 的 死 区 时 间 。 最 后 经 降 压 变 压 器 后 ， 现 了 整 个 电 实 路板 或电池欠 压造成混乱 ， 须对 系统 进行初 始化 清 除 ， 必 清 除 前 应 注 意 做 好 数 据 拷 贝 记 录 ， 初 始 化 后 故 障 仍 无 法 排 若 除 ， 进行硬 件诊断 。 则 ３ ２ 更 改 参 数 、 序 更 正 法 ． 程 系 统 参 数 是 确 定 系 统 功 能 的 依 据 ， 定 错 误 就 会 造 成 设 干 扰 可 以采 用 电 容 滤 波 法 ， 过 这 些 预 防 性 措 施 来 减 少 电 通 源板 的故 障。
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自制家用在线式UPS
近二十年以来，PC从古老的8086/8088到最新的Pentium4、Athlon64。
其间经历了若干次大大小小的架构升级，就连电脑开关电源也从最初的100～200WAT开关电源升级到目前的400W ATX开关电源。
这些淘汰下来的旧电脑配件弃之未免可惜。
本文介绍的家用在线式UPS本着废物利用的原则，将制作成本降至最低，同时性能也有保证。
有兴趣的朋友不妨一试。
家用在线式UPS的原理结构框图如图1所示。
220V、50Hz的市电经过开关电源转换为几十伏的低压直流电．经二极管D1对铅酸蓄电池组充电的同时，还为逆变器供电。
然后由升压变压器B1将逆变器输出的低压交流电升为220V。
当外界停电时，开关电源无输出电压，D1截止，铅酸蓄电池组由充电状态迅速转为放电状态。
在转换过程中没有后备式UPS那种继电器的切换，杜绝了供电瞬间中断的现象，保证了电能的持续不间断供应。
普通家用电脑主机和显示器加在一起功耗为400-500W，因此UPS功率应该为600W以上。
要达到这个要求，就必须使用2个300W以上的开关电源或者3个200W左右的开关电源。
当然读者也可以制作更大功率的UPS以满足自己的需要。
考虑到AT开关电源目前已完全被淘汰，旧货市场里多的是，本文就以200W通用AT开关电源为例来进行说明：
选择铅酸蓄电池组的电压为36V，容量为20Ah，可满负载维持1个小时左右的放电时间。
蓄电池组与开关电源并联在一起，工作干长期浮充状态。
选择正确的浮充电压是保证UPS正常工作的关键；浮充电压过高容易形成过充电；浮充电压过低又导致蓄电池充不满。
按照铅酸蓄电池维护手册选择浮充电压为每单体2.25V，共40.5V。
3个开关电源串联在一起，则每个开关电源输出电压应为13.5V。
由于AT开关电源输出电压为±12V、±5V四组，其中+5V输出功率最大，占总输出功率的50％以上。
这些输出电压及电流与上述要求不符，因此需要将AT开关电源进行局部改造。
原高频变压器次级电路如图2所示。
图中+5V输出分为两路：一路经R1、VR1分压后给PWM IC TL494第①脚提供2.5V左右的输出取样电压；另一路提供给四比较器LM339以产生POWER GOOD信号。
电源散热风扇直接并接在+12V输出电压上。
具体改造步骤为：将高频变压器B1的次级绕组全部拆下来重新绕制，在拆除过程中应记下各输出电压所对应绕组的匝数。
换算出13.5v电压所需的匝数后，按照14.8A(200W)的规格选择合适线径的漆包线进行多线并绕。
整流滤波电路可利用原+12V通道，但整流二极管D3、D4容量偏小，需要把+5V整流二极管D1、D2拆下来以替换原+12V整流部分。
电压取样分压电阻R1从+5V改接到+13.5V上，并且把阻值增大2～3倍。
原-12V/-5V整流滤波电路及LM339已无任何作用，因此将-12V/-5V通道中的元器件全部拆除，TL494第8、4、14脚通往LM339周边电路的铜箔也需要切断。
改造完成后的电路如图3所示。
3台开关电源依次改造完毕后，就可以进行调试了：接上几十瓦的假负载(12V汽车用灯泡，大功率线绕电阻，电炉丝均可，总消耗功率接近200W最好)，开机微调VR1，使输出电压为13．5V即可。
ATX开关电源与AT开关电源大同小异。
主要区别为：一是取消了传统的市电开关。
增设了软件开关机的辅助电路，通过+5VSB、PS-ON控制信号的组合来实现电源的开关；二是增加了一组供CPU、内存、显卡的+3.3V大电流输出。
关于其改造方法读者可参照AT开关电源自行完成。
逆变器电路原则上应该输出正弦交流电，专业领实属不易。
其实还有一种方法可以输出正弦交流电：利用50Hz正弦波振荡器输出的正弦波信号经过D类功率放大器放大后即可得到足够功率的正弦交流电。
从原理上来讲，正弦波振荡器配合D类功放与SPWM电路并没有实质上的区别：两者都是通过PWM方式控制末级开关管的工作状态，效率都在90%以上，只不过两者的应用范围不同而已。
在实际制作过程中应当注意：市场上出售的D类功放IC主要是为音响领域而开发的，输出功率不可能做得很大，一般在200w以下，对UPS来说并不适合。
故应选择D类功率控制器(如LM4651)外接功率MOSFET的形式来制作逆变器。
此外如果对输出波形要求不高的话也可以采用方波逆变器，实际上1kVA以下的家用商品UPS大多为方波输出。
方波逆变器电路原理如图4所示。
电路比较简单．这里不再赘述。
最后，UPS外壳可采用废旧电脑机箱进行改制。