Дипломная работа: Источник бесперебойного питания
Узел управления работой ИБП выполнен на микроконтроллере DD1-ATTiny 261. Функциональная схема контролера приведена на рис. 1.4.4.
Рис. 1.4.4. Функциональная схема ATTiny26.
Для синхронизации работы ИБП с сетью используется измерительный трансформатор T4, у которого выходной сигнал выпрямляется и подается на входы АЦП микроконтроллера. Для измерения тока, который потребляется нагрузкой, используется трансформатор тока T5. Его выходной сигнал выпрямляется и подается на вход АЦП микроконтроллера. Общий алгоритм работы МК вписывается в алгоритм работы всего ИБП.
После включения включателя SA1 (“Вкл”) на вход DA6 поступает постоянное напряжение с аккумулятора. DA6 формирует на выходе +5В, которые необходимы для питания микроконтроллера.
Микроконтроллер, после подачи на него питания, начинает проводить измерение напряжения аккумуляторной батареи, а также включает реле K2, тем самым подсоединив ИБП к сети. Дальше МК измеряет напряжение сети. Если напряжение сети не в пределах нормы, то МК дает команду на переключение на работу от аккумулятора. Когда же ни напряжение аккумулятора, ни напряжение сети не удовлетворяет нормам, то МК осуществляет полное отключение нагрузки от сети.
При нормальном функционировании от сети МК постоянно следит за сетью и подгоняет фазу выходного сигнала от инвертора к фазе сигнала сети. Это нужно для того, чтобы в случае исчезновения напряжения сети, переключение на работу от АБ прошло с наименьшими потерями.
Соответственно при возобновлении напряжения в сети, МК сначала делает подгонку фазы выходного сигнала с инвертора к сигналу электросети, и только потом происходит переключение на работу от сети.
Для предотвращения попадания помех с ИБП в сеть предназначен сетевой фильтр C54, C55, C56, L5, C58.
Связь микроконтроллера с ПК осуществляется через стандартный интерфейс RS-232 (Com port). Интерфейс выполнен с оптоизоляцией, что увеличивает электробезопасность при работе с ИБП.
Для индикации режимов работы ИБП используются индикаторы HL1 – “Сеть”, HL2 – “~220В”, HL3 – “АБ 10.5В”.
1.5. Разработка и расчет отдельных узлов схемы электрической принципиальной.
1.5.1. Электрический расчет схемы зарядного устройства.
За базовую схему для зарядного устройства возьмем схему однотактного обратно-ходового преобразователя напряжения.
Рис. 1.5.1 Принципиальная схема зарядного устройства.
Это целесообразно тем, что нужна относительно небольшая мощность Рвых.=100Вт для того, чтобы заряжать аккумуляторы. Также эта схема привлекательная простотой и дешевизной, сравнительно с такими схемами как полумостовая или прямоходная. Воспользуемся методикой расчета, представленной в [5].
Выходные данные для расчетов Таблица 1.5.1.
| Параметры | Обозначения | Значение |
| Минимальная переменная вх. напряжения |  | 85В |
| Максимальная переменная вх. напряжение |  | 270В |
| Частота сети |  | 50Гц |
| Максимальна вых. мощность |  | 100 Вт |
| Минимальна вых. мощность |  | 1Вт |
| Выходное напряжение |  | 13,8В |
| Пульсации выходного напряжения |  | 0,05В |
| Напряжение первичной обмотки |  | 100В |
| Прогнозируемый КПД |  | 0,84 |
| Пульсации вх. постоянного напряжения |  | 10В |
| Напряжение питания ИМС |  | 12В |
| Количество оптопар |  | 1 |
Рассчитаем характеристики входного диодного моста и конденсатора.
Максимальна входная мощность:
;
Найдем максимальное значение тока, протекающего через диодный мост VD1:
;
Рассчитаем максимальное значение напряжения на диодном мосте:
;
Найдем параметры входного конденсатора C6:
;
,
где: VDCminPK минимальное амплитудное значение входного напряжения, VDCmin минимальное значение входного напряжения с учетом пульсаций.
Найдем время разряда конденсатора C6 за половину периода:
;