怎樣構(gòu)建12V UPS

步驟1：變壓器

12V UPS使用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)變壓器，所有領(lǐng)先的安全設(shè)備供應(yīng)商均可使用。變壓器輸出應(yīng)在16至17 V AC之間，并且額定最大3A。我總是喜歡過(guò)分設(shè)計(jì)，因此我將設(shè)計(jì)這種2A UPS，使其最大額定電流為3A。

一些供應(yīng)商已經(jīng)將變壓器安裝在外殼中，并具有過(guò)流和浪涌保護(hù)功能。

步驟2：穩(wěn)壓電源

UPS必須能夠連續(xù)提供額定電流以額定輸出電壓供電，而無(wú)需依靠備用電池的幫助。因此，第一步將是設(shè)計(jì)12V電源。

一個(gè)好的開始是使用LM317穩(wěn)壓器。在查看設(shè)備的額定電流之前，讓我們先從穩(wěn)定的輸出電壓開始。盡管我們都習(xí)慣于指12V系統(tǒng)，但實(shí)際上通常是13.8V系統(tǒng)。此電壓是標(biāo)準(zhǔn)SLA電池的充滿電電壓。因此，對(duì)于所有計(jì)算，我將使用13.8V。

要計(jì)算組件值，請(qǐng)參閱LM317數(shù)據(jù)表。它指出：

Vout = 1.25（1 + R2/R1）+ Iadj x R2

，并且Iadj通常限制為50uA。

首先，我選擇R1值為1Kohm，所以

Vout = 1.25（1 + R2/R1）+ Iadj x R2

13.8 = 1.25（ 1 + R2/1K）+ 50uA x R2

13.8 = 1.25 + 1.25/10E3 x R2）+ 50E-6 x R2

12.55 = 0.00125 R2 + 0.00005 R2

12.55 = 0.0013 R2

R2 = 9.653Kohm

但是9.653Kohm的值不是標(biāo)準(zhǔn)電阻值，因此我們有使用多個(gè)電阻來(lái)接近該值。最好的解決方案是將兩個(gè)電阻并聯(lián)放置。并聯(lián)的任何兩個(gè)電阻的總電阻始終比最低電阻低。因此將電阻R2a設(shè)為10Kohm。

1/R2 = 1/R2a + 1/R2b

1/9.653K = 1/10K + 1/R2b

1/9.653K-1/10K = 1/R2b

R2b = 278Kohm

R2b為270K

R2 = 9.643Kohm ，足夠接近我們的需要。

1000uf電容器并不嚴(yán)格，但這是一個(gè)很好的值。 0.1uf電容器可降低輸出電壓的振蕩

我們現(xiàn)在有了一個(gè)13.8V電源，根據(jù)數(shù)據(jù)表，該電源的額定值為1.5A。

步驟3：電池充電器

要將我們的電源用作電池充電器，我們需要限制電池的充電電流。電源只能提供最大1.5A的電流，因此下一步將著眼于將電池連接到輸出的電路。隨著電池電壓的升高（充電），充電電流將減小。對(duì)于充滿電的13.8V電池，充電電流將降至零。

輸出端的電阻將用于將電流限制為L(zhǎng)M317的額定值。我們知道LM317的輸出電壓固定為13.8V?？盏腟LA電池電壓約為12.0V?，F(xiàn)在計(jì)算R很簡(jiǎn)單。

R = V/I

R =（13.8V-12V）/1.5A

R = 1.2ohm

現(xiàn)在，電阻器中的功耗為

P = I ^ 2 R

P = 1.5 ^ 2 x 1.2

P = 2.7W

步驟4：電流加倍至3A最大

我選擇使用標(biāo)準(zhǔn)LM317，而不是使用額定為3A的較昂貴的穩(wěn)壓器。為了增加UPS的額定電流，我簡(jiǎn)單地將兩個(gè)電路加在一起，從而使額定電流加倍。

但是將兩個(gè)電源連接在一起會(huì)出現(xiàn)問題。盡管計(jì)算得出它們的輸出電壓完全相同，但是組件的變化以及PC板的布局將導(dǎo)致一個(gè)電源始終占用大部分電流。為了消除這種情況，組合的輸出采用限流電阻之后的電壓，而不是穩(wěn)壓器本身的輸出。這樣可以確保兩個(gè)調(diào)節(jié)器之間的電壓差被輸出電阻吸收。

步驟5：最終電路

我無(wú)法提供1R2、3W電阻，因此我決定使用多個(gè)電阻來(lái)組成1R2電阻。我計(jì)算了不同的串聯(lián)/并聯(lián)電阻值，發(fā)現(xiàn)使用六個(gè)1R8電阻會(huì)產(chǎn)生1R2。正是我所需要的?，F(xiàn)在已用六個(gè)1R8 0.5W電阻器代替了1R2 3W電阻器。

該電路的另一個(gè)附加功能是掉電輸出。存在市電時(shí)，該輸出為5V；在市電故障時(shí)，該輸出為0V。此附加功能使將UPS連接到也需要電源狀態(tài)信號(hào)的系統(tǒng)更加容易。該電路還包括一個(gè)板上狀態(tài)LED。

最后，在UPS的12V輸出上添加了保護(hù)保險(xiǎn)絲。

步驟6：PC板

在這里不多說(shuō)了。

我設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的使用Eagle的免費(fèi)版本的PC板。 PC板的設(shè)計(jì)使得可以將非絕緣的快速斷開接線片焊接到PC板上。這樣就可以將完整的UPS板安裝在電池的頂部。

請(qǐng)確保在兩個(gè)LM317調(diào)節(jié)器上增加尺寸合適的散熱器。
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