U2达林顿驱动电路MC1413P为双列16脚七组功率驱动门组件,各脚功能:①、②、③、④、⑤、⑥、⑦脚是输入,16、15、14、13、12、11、⑩脚是对应的输出,⑨脚为钳位端,⑧脚为接地端。与MC1413P可以互换的电路有:KID65003AP、LB1233、M54523P、ME5503、SN7568、TD621303P、ULN2003A、XR2203、UPC2003C。
二、电路原理分析
该UPS电源电路主要由启动、供电转换控制、自动稳压、逆变驱动、自动保护关机等电路组成。
1、启动电路
接通电源开关K后,蓄电池E(12V/7Ah)通过开关K、C12、R28给Q2 b极一个触发信号,Q2立即导通,05也跟着导通,蓄电池通过Q5 e-c极向后续各个电路供电。其中一路通过D12、R29等元件向Q2的b极供电,以确保Q2可靠导通,从而保证Q5能稳定地向后续电路供电。蓄电池还通过开关K、R22、R21等进入U1 25脚,至此,启动过程结束,UPS电源开始进入工作状态。另外,此机还有一个特点,就是不接通电源开关,只要将其电源插头插入市电供电插座,其电路照样能启动,蓄电池照样被充电,但是这种状态不具有后备功能。工作过程是:市电电压经R88~R89、R65、R55、R64分压限流后,将ZD1击穿导通,Q3、Q5也随之导通,蓄电池通过Q5向后续电路供电,电路转到市电供电工作(无后备功能)状态。
2、+5V供电电源的形成
+5V供电电源的形成由精密可调电压基准芯片U3、外围限流电阻R52、分压电阻R42、R41、滤波电解电容C13等元件完成。U3输出电压Vk=2.5(1+R42/R41)即为5V。+5V电源主要向微处理器芯片U1、光电耦合器U7(P521)等电路供电。
3、蓄电池充电电路
在市电供电状态下,电源变压器B的①-②绕组电压经D26~D29、C20整流滤波、U5稳压后,通过R47、D11向蓄电池E充电,充电电压为:V0=1.25(1+R53/R54)即为17.5V。当蓄电池E充满电时,电池电压检测信号通过Q5 e-c极、R12、R11等元件进入U1⑤脚,经其处理后,从其⑥脚输出高电平,使三极管Q6导通,充电电压变为:Vo=1.25(1+0/R54)为1.25V,D11反偏,从而使U5停止对蓄电池E供电,充电结束。
4、UPS自动保护关机电路
当电路出现逆变功率管短路、电池电压过低等异常情况时,U1⑨脚输出高电平。并通过R15使Q4导通,从而使Q2、Q5截止,阻断蓄电池向后续电路继续供电,UPS电源停止工作。
5、蓄电池电压过低保护检测电路
逆变过程中。当蓄电池E电压过低时,原来一直处于导通状态的Q8截止、Q7导通,Q7 c极的低电平通过D6将U1 16脚电平拉低;同时还通过D13~D15分别将Q11、015、Q13的栅极信号旁路掉,逆变器停止工作。UPS无输出。RL3处于释放状态,其触点1-4通、1-3断,市电暂时不向变压器B供电。当市电供电电压恢复到电路设计值时,市电电压经R88、R89、R65、R55、R64分压限流后,将ZD1击穿导通,紧跟着Q3、Q2、Q5也随之导通,此时,U1根据检测到的市电供电正常信号,马上恢复到正常工作状态,电路转到市电供电工作模式,并向蓄电池充电。
7、驱动MOS管短路保护电路
此电路由R17、R16、R31、R32、C9、D19、D20等元件组成。在逆变工作状态,Q11、Q15轮流导通,U1的④脚电压维持在一个固定值上。一旦Q11、Q15短路,U1的④脚电压将迅速下降,这一变化经其内部处理后,马上启动故障保护电路,使⑨脚输出高电平,Q4导通,Q2、Q5截止,UPS自动关机停止工作。实测U1④脚为频率为100Hz的方波电压。也就是说只要逆变管中的任一臂出现短路,其方波电压波形、频率就会改变,就会引起UPS自动关机。
8、供电转换控制电路
U4A及其外围元件组成的转换控制电路。将市电的正弦波信号变为同频率、幅度为10V的方波信号,并从其①脚输出。当市电供电中断时,U4A①脚输出转换的10V直流电压,经R48、R45等送入U1 15脚,由U1处理后,由其13脚输出高电平信号,再经R9进入U2③脚,由U2 14脚输出低电平信号,经R35、R34送入Q13的栅极,此时Q13截止,RL3处于释放状态,其触点1-4通、1-3断,UPS电源转换为逆变工作状态。或虽有市电,但市电电压太低(低于165V)时,U1根据其②脚市电输入电压检测信号幅度变化情况,经综合处理后,也从其13脚输出高电平信号,UPS电源同样处于逆变工作状态。当市电恢复供电且电压高于185V时,U1的13脚输出低电平,进而U2的14脚输出高电平,Q13导通,RL3吸合,其触点1-4断、1-3通,UPS电源处于市电供电工作状态。在市电供电工作状态,U1的11、12脚将一直输出高电平,Q9、Q11、Q12导通,Q11、Q15栅极被短路,逆变器停止工作。
9、自动稳压控制电路
当UPS电源处于逆变工作状态时。只要蓄电池供电电压不低于极限工作点(10.5V),UPS电源都能向负载提供有效值稳定的交流电源。但当UPS电源处于市电供电工作状态时,为使UPS输出电源不致于出现大的波动,电路工作过程是:市电供电电压通过R87~R89、R63等送入反相比例放大器U4B⑥脚,经其放大,再经U4C组成的电压跟随器后,变成频率为100Hz的单向脉动电压,其中一路送入U1的②脚。作为市电输入电压检测信号;另一路经R24、D8等送入Q13的栅极。U1根据其②、15脚信号电压的变化情况,从其20、18脚输出自动稳压调控信号,送入U2的①、②脚,并从U2的16、15脚输出驱动信号,控制RL1、RL2吸合与释放。从而达到自动稳压的目的。实测当市电供电电压从低上升至185V左右时,U1 13脚输出低电平0V,RL3吸合,逆变停止,电路进入市电供电工作状态;当市电供电电压继续上升至208V左右时,RL2吸合。其触点3-1通,市电供电电压经RL1的4-1触点、从RL2的3-1触点输出:当市电供电电压从208V左右下降至200V左右时,RL2释放,市电供电电压经RLl的4-1触点进入B的⑥脚,经其自耦升压后,从RL2的4-1触点输出;当市电供电电压上升至240V左右时,RL1、RL2均吸合,其触点3-1通,市电供电电压经RL1的3-1触点进入B的④脚,经其抽头⑤、⑥脚降压后,从RL2的3-1触点输出,向负载供电;当市电供电电压下降至235V左右时,RL1释放,RL2吸合,UPS输出电压等于市电供电电压。
10、状态指示电路及尖峰吸收回路
状态指示电路由NORMAL(正常)、BACKUP(后备)、FAULT(故障)显示电路组成,它们分别与U1的⑦、⑧、21脚相连;报警鸣叫电路由U1的22脚、U2的④、13脚及外围电路组成。市电输入端尖峰吸收回路由压敏电阻MOV1、C31组成。其作用是把叠加在市电220V上的高压尖峰所造成的瞬间大电流短路并导引到零线上。当电网上的高压干扰消除后,MOV1又恢复到它的正常特性,对市电电网不产生任何分流作用;UPS输出端的尖峰吸收回路由R79、C30、D32~D35、R80、R81、Q16、U7、U1的⑩脚等组成。R79、C30组成UPS电源方波输出回路的消振缓冲电路;D32~D35、R80、R81、Q16等组成尖峰吸收回路,目的是使UPS电源的方波输出波形不产生振荡和畸变,使UPS输出波形为标准的矩形脉冲波形。实测当UPS电源处在逆变供电状态时,U1的⑩脚输出频率为100Hz的方波信号;当UPS电源处在市电供电状态时,U1的⑩脚将一直输出高电平。
本文关键字:UPS电源 稳压-电源电路,单元电路 - 稳压-电源电路