微型计算机有个缺点,一遇停电,内存中的程序全部丢失,特别是在建立数据库等需要大量输入数据时,这个问题显得尤为突出。本文向大家介绍一种不间断电源。
本电源用施密特触发器和双向可控硅等元件组成全电子切换开关,能保证计算机在运行过程中不受停电的影响。
实践证明,苹果-Ⅱ等微型计算机遇停电10ms以上即不能正常工作,但它对电压的适应范围较宽,主机在160V~250V之间都能正常工作。根据以上要求,笔者试制了本电源,它的切换时间小于5ms,功率200VA,输出电压220V可调,如配120Ah电瓶,可供苹果Ⅱ微机连续使用10小时以上。也可用于功率小于200VA的电子设备作为应急电源。
本电源由逆变器、切换电路、充电电路和指示电路四部分组成。
逆变部分由变压器B\(_{1}\)、晶体管BG6~BG\(_{17}\)及外围元件组成。BG6、BG\(_{7}\)组成多谐振荡器,由两管的集电极输出相位相反的方波。BG8~BG\(_{1}\)0、BG11\(_{13}\)是复合管作为推动级,给末级电路BG14~BG\(_{17}\)提供约1A的推动电流。BG14、BG\(_{15}\)及BG16、BG\(_{17}\)两管并联工作,由多谐振荡器的方波控制它们轮流导通,把12V直流电能转换为50Hz交流电能。并经B1提升为220V后馈送给负载。
市电与逆变切换电路由B\(_{2}\)、BG1~BG\(_{5}\)、晶体闸流管(可控硅)SCR1~SCR\(_{2}\)组成。B2初级直接与市电相接,次级有三路输出,L\(_{4}\)的输出用控制SCR1的导通与截止,当市电供电时,SCR导通,市电通过SCR\(_{1}\)送到负载端,并加到B1的初级供电瓶充电用。L\(_{2}\)端的电压经D1~D\(_{4}\)桥式整流后通过R1送到BG\(_{1}\)基极,使BG1工作在深饱和状态,只有当交流信号过零时BG\(_{1}\)退出饱和区。在集电极输出一个正向窄脉冲(脉宽1ms左右),经C1滤波后,脉冲的幅度为1V左右。这时BG\(_{2}\)、BG3组成的施密特触发器输出低电位(5.5V左右),BG\(_{4}\)、BG5截止。多谐振荡器得不到12V电压,所以逆变部分不能工作。
如遇停电,B\(_{2}\)次级三个绕组均无电压,SCR1、SCR\(_{2}\)首先被关断,充电回路以及与市电的通路都被切断,BG1截止。C\(_{1}\)两端电压将按指数规律上升。当C1两端的电压达到施密特触发器的阀值电压(4V)时。触发电路翻转,BG\(_{3}\)输出高电平,使BG4、BG\(_{5}\)导通。多谐振荡器起振,整个电源进入逆变工作状态。12V直流电压被转换成50Hz、220V交流电压送到A′B′供负载继续使用。整个转换过程约为3ms。
当电网恢复供电时,L\(_{3}\)、L4上的电压将SCR\(_{1}\)、SCR2开通、电网电压又加到A′、B′和B\(_{1}\)上。同时BG1饱和导通,C\(_{1}\)通过BG1的c、e极迅速放电,施密特触发器再次翻转,使BG\(_{4}\)、BG5截止,切断多谐振荡器的电源,使逆变电路停止工作。
充电部分由D\(_{9}\)、D10、SCR\(_{2}\)组成全波整流充电电路。转换K1可以改变充电电流。K\(_{3}\)是手控充电开关。D13、K\(_{4}\)、W1、R\(_{23}\)及表头V组成电压指示电路,通过K4转换可用表头指示电瓶电压和电网电压安培表A经改装后用来指示充电电流和放电电流。
调试及元件的选择:焊接完毕后,断开BG\(_{5}\)的集电极,接通市电和电瓶,用示波器观察C1上的波形,脉冲峰值应小于2V。然后断开D\(_{1}\)~D4任意一只二极管,观测C\(_{1}\)两端电压上升到4V的时间。如果在2ms~3ms之间可不必调整,如果时间不对,可以适当改变C1的容量。
逆变部分调整比较简单,用示波器观察B\(_{1}\)次级的波形,改变R11、R\(_{12}\)的阻值,使方波对称,周期为20ms左右即可。
表头V用100μA的表头,刻度需重新绘制:第一栏为0~300V,用来指示交流电压,第二栏为0~15V,用来指示电瓶电压,指示校准用万用表即可。
安培表A可用25A小型安培表改制,分流器不变,表头串入一个等于表头内阻的电阻,重绘刻度,中间为“0”,向左为0~+25A,指示充电电流;向右为0~-25A,指示放电电流,将指针调至中心“0”即可。
如无直流安培表,也可用微安表头加漆包线分流器代替(当然如有康铜片作分流器更好)。如:内阻2kΩ,灵敏度100μA的表头,可取φ1.5mm、长320mm的漆包线作分流器,但漆包线电阻随温度变化较大,指示只能作为参考。
SCR\(_{1}\)用3A/600V双向可控硅:SCR2用20A/50V单向可控硅;D\(_{1}\)0、D11为10A/100V;D\(_{1}\)~D8200mA/50V;BG\(_{14}\)~BG17选用I\(_{CM}\)≥10A、β≥20(大电流时)VCEO≥100V的大功率硅管,也可用4只3DD15C并联代替。BG\(_{1}\)的β值应大于50,R25为8.2Ω、20W珐琅电阻。Re用0.21漆包线在长6cm在1W碳膜电阻上绕制。如果开关管用3DD15C,则漆包线用φ0.14的即可。B\(_{1}\)初级500匝,1~6每个抽间隔20匝,用φ0.59漆包线,次级52匝,留中心抽头,线圈两头4匝处再抽两个头,用φ2.02漆包线。B2用10VA的电源变压器改制。(周方君)
