隨著各種電子電力設備的發展

，不間斷電源的作用也越來越重要。從事不間斷電源設計的從業人員也越來越多
，市麵上售賣的UPS電源功率較大
，並不是合適初學者來進行拆解和DIY，今天小編為大家帶來一款小功率的100W不間斷UPS電源的製造
，原理圖參照EG8010
、EG4313等手冊
，總體來說還是比較好完成的。

 

此款UPS不間斷電源的設計要求是，輸入12V/20AH的鉛酸電池，輸出一組220V/50Hz/50W和一組110V/50Hz/50W。帶有短路、過流、過放電保護，根據是否有市電接入，220V輸出可以在逆變和市電之間切換。

 

整機的主體結構是SG3525準閉環推挽升壓+EG8010全橋逆變+EG4318充電控製
，使用了一顆帶8位AD的MCU作電量指示、過放電自動關機控製、單鍵輕觸開關機控製以及市電/逆變切換，同時在電池側使用了高邊電流檢測方式，電池測電流超過15A時自動關機。

 

整版的結構比較緊湊，因此使用了常用的字母板結構，由於輸出功率很小
，選用廉價的IR2106作為高低邊驅動。推挽部分使用EI33變壓器，瞬間功率可以超過200W

，但實際功率受到推挽部分散熱限製
，因此通過高邊電流檢測限製在120W左右確保可靠性。兩路spwm濾波電感均采用廉價的EE25鐵氧體磁芯氣隙電感。

　　

下麵重點講解眾多初學者的迷惑
，在設計製造UPS不間斷電源時的一些常見問題。

 

　　

shouxianwomenyaogaoqingchu，tuiwanshuyuzhengjilei

，womenyaozuodeshiyigezhenzhengyiyidebianyaqi，erbushifanjilimiandediangan
，suoyiyinggaiyonggaocidaolvdecixinyizengdachujidiangan，jiangdilicidianliu。suoyicixincailiaoyibanyongtieyangti，zhiyujiegou，keyiyongnenggouxiangxiangderenhejiegou，baokuocihuan。

　　

　　

zhegewentiwoganjiaoqueshihenfuza。cixindaxiaowanquanqujueyulianggetiaojian

，yishicixinrenheshihoubunengbaohe
，zhejiuyaoqiucixinyaoyouyidingdejiemianjinenggourongxiazugoudezashu(也就是窗口麵積);二是溫升，包括磁芯的溫升以及銅線溫升。磁芯的溫升受頻率，detaB影響，而detaB同樣取決於截麵積和匝數，不考慮趨膚效應的話，銅線溫升又取決於電流密度。歸一而論，最後磁芯的截麵積Ae和窗口麵積Aw決定了磁芯能夠做到的功率。

　　

duiyuchuxuezhe，gerenganjiaomeiyoubiyaotongguojisuandefangfaxuancixin，genjugonglv，zhazhaqianbeimendeshiyongjingyan，gaiyongduodacixinyejiuxinliyoushu。ruguoshizuoshiyan，keyidadandibacixinyongxiao


，ergeikehuzuochanpin，jiujinkenengyongdayidiande，liuzuyuliang。

　　

　　

匝數的計算，最終的目的有兩個：一是使峰值磁通密度Bmax小於飽和磁通密度Bsat
，防止磁芯飽和，PC40材質的鐵氧體100攝氏度下Bsat=0.39T;二是使磁通密度擺幅detaB控製在一定範圍內，通常對於單向擺幅的正激
、反激類，detaB取在0.2到0.25之間，對於雙向擺幅的推挽
、半橋和全橋類，detaB取在正負0.2以內。

　　

下麵介紹推挽的怎麼算。首先我們要搞清楚推挽的工作頻率。對於SG3525，振蕩頻率計算方法如下：

　　

fosc=1/(Ct*(0.67Rt+3Rd))

　　

千萬記住
，這個頻率是振蕩頻率
，SG3525輸出的兩路互補方波頻率是振蕩頻率的一半。如果我們取Ct=2.2nF
，Rt=10K，Rd=47歐的話，fosc=66KHz，那麼輸出兩路方波的頻率就是33KHz，占空比為0.5(死區就忽略了)。

　　

對於正激類的變壓器
，磁芯是工作在斷續模式的，因此可以直接用獨立電壓方程計算匝數：

　　

N=Von*Ton/(Ae*detaB)

　　

假設使用的是12V電池

，那麼最高電壓接近14V

，因此Von=14V，

Ton=0.5/f=0.5/33=0.015ms=15us，選用EI33磁芯，Ae=107mm^2，detaB選正負0.16，即0.32
，那麼：

　　

N=14*15/(107*0.32)=6T

　　

所以
，初級繞組我們就采用6+6的結構。

 

jiexialaikanciji。cijiyouliangzhongraofa
，zhongchoutoujiechengquanbozhengliudexingshihuozhedanraozujiechengqiaoshizhengliudefangshi。yinweidierzhongfangfabianyaqicixinliyonglvgenggaoqiejiegougengjiandan
，yincicaiyongdierzhong。

　

考慮到效率不為1帶來的損失及逆變部分占空比的限製
，對於220V輸出這組
，取最低母線電壓為220V交流正弦峰值的1.1倍
，即310*1.1=340V
，這個點對應電池電壓接近過放電關機電壓10.8V時獲得，取電池電壓11V，那麼匝比為：

　

n=Vbuik_min/Vbat_min=340/11=31

　　

因此，次級繞組匝數為6*31=186V，以此類推可以得到110V輸出繞組的匝數。

　　

按照以上匝比，14V輸入時，母線電壓為14*31=434V

，如果做成準閉環結構

，我們可以設定閉環電壓在430V附近

，防止空載和輕載下電壓過高
，這樣就可以使用450V耐壓的電解電容作為母線濾波電容。

　　

　　

準閉環在正常負載下其實是開環
，開環的話，占空比為50%，輸出電壓紋波小，不需要儲能電感。同時
，開環下，動態響應不受環路帶寬限製。

　　

　　

duiyuzhunbihuanhuozhekaihuandetuiwan
，ruguobukaolvsiqu，lilunshangkeyibuyaozhegechunengdianrong
，danshishijishangzhegedianrongyoulianggeyongtu


，yishibaochisiqushidedianya
，congzheyidiankaolv
，tashichunengdezuoyong。ersiquwangwangshihenxiaode
，yinci，zhegedianrongwanquanbuxuyaohendaderongliang，juwoshice，1W用個0.1uF應ying該gai是shi足zu夠gou了le。同tong時shi這zhe個ge電dian容rong承cheng受shou的de紋wen波bo電dian流liu也ye是shi很hen小xiao的de，可ke以yi從cong仿fang真zhen直zhi接jie看kan，也ye可ke以yi從cong實shi測ce溫wen度du看kan。第di二er點dian，這zhe個ge電dian容rong需xu要yao處chu理li部bu分fen的de高gao頻pin尖jian峰feng以yi及ji工gong頻pin紋wen波bo
，也ye就jiu是shi退tui耦ou的de作zuo用yong。選xuan得de太tai小xiao的de話hua，初chu級ji測ce的de工gong頻pin紋wen波bo會hui很hen大da，增zeng大da了le變bian壓ya器qi的de應ying力li

，同tong時shi變bian壓ya器qi也ye容rong易yi發fa聲sheng。

　　

一般考慮1uF=3W，電(dian)容(rong)小(xiao)了(le)也(ye)可(ke)以(yi)工(gong)作(zuo)，但(dan)前(qian)級(ji)濾(lv)波(bo)壓(ya)力(li)大(da)了(le)，更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)一(yi)點(dian)是(shi)要(yao)兼(jian)顧(gu)幹(gan)擾(rao)
，電(dian)容(rong)小(xiao)幹(gan)擾(rao)就(jiu)會(hui)明(ming)顯(xian)。足(zu)夠(gou)多(duo)的(de)容(rong)量(liang)也(ye)保(bao)證(zheng)了(le)足(zu)夠(gou)低(di)的(de)母(mu)線(xian)內(nei)阻(zu)。