Alimentation sans interruption 12 V, 2 A : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

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Qu'est-ce qu'une alimentation sans interruption ?

Extrait de Wikipédia

Une alimentation sans coupure, également une source d'alimentation sans coupure, un onduleur ou une batterie de secours, est un appareil électrique qui fournit une alimentation de secours à une charge lorsque la source d'alimentation d'entrée ou l'alimentation secteur tombe en panne. Un onduleur diffère d'un système d'alimentation auxiliaire ou de secours ou d'un générateur de secours en ce qu'il fournira une protection quasi-instantanée contre les interruptions d'alimentation d'entrée, en fournissant de l'énergie stockée dans les batteries.

Notez qu'un onduleur n'est qu'une solution à court terme et que la disponibilité de l'alimentation dépendra de la charge connectée à l'onduleur.

Pourquoi un onduleur 12V ?

La plupart des équipements électroniques modernes dans et autour de nos maisons dépendent uniquement de l'alimentation électrique du service public. Lorsque le courant est coupé, tous nos équipements électroniques modernes font de même. Il y a des cas où cela n'est pas souhaitable, pour n'en citer que quelques-uns:

• Systèmes d'alarme
• Systèmes de contrôle d'accès
• Connectivité réseau
• Systèmes téléphoniques
• Sécurité / Éclairage de secours

Tous ces systèmes fonctionnent généralement sur 12V et peuvent être facilement connectés à un onduleur 12V.

Composants d'un onduleur

Un onduleur se compose de 3 parties:

1. Transformateur
2. Alimentation régulée
3. Chargeur de batterie
4. Batterie de résérve

Je vais passer en revue chaque étape, en expliquant comment construire un onduleur 12V fiable en n'utilisant aucun composant spécial.

Étape 1: Le transformateur

L'onduleur 12 V utilise un transformateur standard du commerce, disponible chez tous les principaux fournisseurs d'équipements de sécurité. La sortie du transformateur doit se situer entre 16 et 17 V CA et jusqu'à 3 ampères. Je préfère toujours trop concevoir, je vais donc concevoir cet onduleur 2A de manière à ce qu'il soit conçu pour un maximum de 3A.

Certains fournisseurs ont des transformateurs déjà installés dans un boîtier, avec une protection supplémentaire contre les surintensités et les surtensions.

Étape 2: L'alimentation régulée

Un onduleur doit être capable de fournir en permanence le courant nominal à la tension de sortie nominale, sans dépendre de la batterie de secours pour l'assistance. La première étape sera donc de concevoir une alimentation 12V.

Un bon début sera d'utiliser le régulateur de tension LM317. Avant d'examiner le courant nominal de l'appareil, commençons par la tension de sortie régulée. Bien que nous soyons tous habitués à faire référence à un système 12V, il s'agit en fait normalement d'un système 13,8V. Cette tension est la tension complètement chargée d'une batterie SLA standard. Donc pour tous les calculs, j'utiliserai 13,8V.

Pour calculer les valeurs des composants, se référer à la fiche technique LM317. Il précise que:

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

et que Iadj est typiquement limité à 50uA.

Pour commencer, j'ai choisi la valeur R1 à 1Kohm, donc

Vout = 1,25 (1 + R2 / R1) + Iadj x R2

13,8 = 1,25 (1 + R2/1K) + 50 uA 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

Mais une valeur de 9,653Kohm n'est pas une valeur de résistance standard, nous devrons donc utiliser plusieurs résistances pour nous rapprocher de cette valeur. La meilleure solution sera de placer deux résistances en parallèle. Deux résistances en parallèle auront toujours une résistance combinée INFÉRIEURE à la résistance de valeur la plus basse. Faites donc la résistance R2a 10Kohm.

1/R2 = 1/R2a + 1/R2b

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

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

R2b = 278Kohm

R2b comme 270K

R2 = 9,643Kohm, assez proche pour ce dont nous avons besoin.

Le condensateur de 1000 uf n'est pas critique, mais c'est une bonne valeur. Le condensateur de 0,1 uf réduisant les oscillations de la tension de sortie

Nous avons maintenant une alimentation 13,8V, évaluée à 1,5 ampères selon la fiche technique.

Étape 3: Le chargeur de batterie

Pour utiliser notre alimentation comme chargeur de batterie, nous devons limiter le courant de charge de la batterie. L'alimentation ne peut fournir que 1,5 ampères maximum, la prochaine étape sera donc de regarder le circuit avec une batterie connectée à la sortie. Au fur et à mesure que la tension de la batterie augmente (charge), le courant de charge diminue. Avec une batterie complètement chargée de 13,8 V, le courant de charge tombera à zéro.

La résistance sur la sortie sera utilisée pour limiter le courant à la valeur nominale du LM317. Nous savons que la tension de sortie du LM317 est fixée à 13,8V. Une tension de batterie SLA vide est d'environ 12,0 V. Le calcul de R est maintenant simple.

R = V / I

R = (13,8V - 12V) / 1,5A

R = 1.2ohm

Maintenant, la puissance dissipée dans la résistance est

P = I^2 R

P = 1,5^2 x 1,2

P = 2,7 W

Étape 4: Doubler le courant à 3A maximum

Au lieu d'utiliser des régulateurs plus chers évalués à 3A, j'ai choisi de continuer à utiliser le LM317 standard. Pour augmenter le courant nominal de l'onduleur, j'ai simplement ajouté deux circuits ensemble, doublant ainsi le courant nominal.

Mais il y a un problème lors de la connexion de deux alimentations ensemble. Bien que leurs tensions de sortie aient été calculées pour être exactement les mêmes, les variations dans les composants, ainsi que la disposition des cartes de circuits imprimés, entraîneront une alimentation électrique prenant toujours la majorité du courant. Pour éliminer cela, les sorties combinées ont été prises après les résistances de limitation de courant, et non sur la sortie du régulateur lui-même. Cela garantit que la différence de tension entre les deux régulateurs est absorbée par les résistances de sortie.

Étape 5: Le circuit final

Je n'ai pas pu me procurer des résistances 1R2, 3W, j'ai donc décidé d'utiliser plusieurs résistances pour constituer la résistance 1R2. J'ai calculé différentes valeurs de résistances série/parallèle et j'ai découvert que l'utilisation de six résistances 1R8 donne 1R2. Exactement ce dont j'avais besoin. La résistance 1R2 3W a maintenant été remplacée par six résistances 1R8 0.5W.

Un autre ajout au circuit est une sortie de panne de courant. Cette sortie sera de 5V lorsque l'alimentation secteur est présente, et de 0V lors d'une panne secteur. Cet ajout facilite la connexion de l'onduleur aux systèmes qui nécessitent également un signal d'état du secteur. Le circuit comprend également une LED d'état intégrée.

Enfin, un fusible de protection a été ajouté à la sortie 12V de l'onduleur.

Étape 6: carte de circuit imprimé

Pas grand chose à dire ici.

J'ai conçu une carte PC simple en utilisant la version gratuite d'Eagle. La carte de circuit imprimé a été conçue de telle sorte que des cosses à déconnexion rapide non isolées puissent être soudées à la carte de circuit imprimé. Cela permet à la carte UPS complète d'être montée sur le dessus de la batterie.

Assurez-vous d'ajouter des dissipateurs thermiques de taille décente aux deux régulateurs LM317.