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。

 

　　

首(shou)先(xian)我(wo)們(men)要(yao)搞(gao)清(qing)楚(chu)
，推(tui)挽(wan)屬(shu)於(yu)正(zheng)激(ji)類(lei)

，我(wo)們(men)要(yao)做(zuo)的(de)是(shi)一(yi)個(ge)真(zhen)正(zheng)意(yi)義(yi)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)，而(er)不(bu)是(shi)反(fan)激(ji)裏(li)麵(mian)的(de)電(dian)感(gan)，所(suo)以(yi)應(ying)該(gai)用(yong)高(gao)磁(ci)導(dao)率(lv)的(de)磁(ci)芯(xin)以(yi)增(zeng)大(da)初(chu)級(ji)電(dian)感(gan)

，降(jiang)低(di)勵(li)磁(ci)電(dian)流(liu)。所(suo)以(yi)磁(ci)芯(xin)材(cai)料(liao)一(yi)般(ban)用(yong)鐵(tie)氧(yang)體(ti)，至(zhi)於(yu)結(jie)構(gou)，可(ke)以(yi)用(yong)能(neng)夠(gou)想(xiang)象(xiang)的(de)任(ren)何(he)結(jie)構(gou)，包(bao)括(kuo)磁(ci)環(huan)。

　　

　　

這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)我(wo)感(gan)覺(jiao)確(que)實(shi)很(hen)複(fu)雜(za)。磁(ci)芯(xin)大(da)小(xiao)完(wan)全(quan)取(qu)決(jue)於(yu)兩(liang)個(ge)條(tiao)件(jian)，一(yi)是(shi)磁(ci)芯(xin)任(ren)何(he)時(shi)候(hou)不(bu)能(neng)飽(bao)和(he)
，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)磁(ci)芯(xin)要(yao)有(you)一(yi)定(ding)的(de)截(jie)麵(mian)積(ji)能(neng)夠(gou)容(rong)下(xia)足(zu)夠(gou)的(de)匝(za)數(shu)(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。

　　

對dui於yu初chu學xue者zhe

，個ge人ren感gan覺jiao沒mei有you必bi要yao通tong過guo計ji算suan的de方fang法fa選xuan磁ci芯xin，根gen據ju功gong率lv
，查zha查zha前qian輩bei們men的de使shi用yong經jing驗yan，該gai用yong多duo大da磁ci芯xin也ye就jiu心xin裏li有you數shu。如ru果guo是shi做zuo實shi驗yan

，可ke以yi大da膽dan地di把ba磁ci芯xin用yong小xiao，而er給gei客ke戶hu做zuo產chan品pin，就jiu盡jin可ke能neng用yong大da一yi點dian的de，留liu足zu餘yu量liang。

　　

　　

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。

 

接(jie)下(xia)來(lai)看(kan)次(ci)級(ji)。次(ci)級(ji)有(you)兩(liang)種(zhong)繞(rao)法(fa)，中(zhong)抽(chou)頭(tou)接(jie)成(cheng)全(quan)波(bo)整(zheng)流(liu)的(de)形(xing)式(shi)或(huo)者(zhe)單(dan)繞(rao)組(zu)接(jie)成(cheng)橋(qiao)式(shi)整(zheng)流(liu)的(de)方(fang)式(shi)。因(yin)為(wei)第(di)二(er)種(zhong)方(fang)法(fa)變(bian)壓(ya)器(qi)磁(ci)芯(xin)利(li)用(yong)率(lv)更(geng)高(gao)且(qie)結(jie)構(gou)更(geng)簡(jian)單(dan)

，因(yin)此(ci)采(cai)用(yong)第(di)二(er)種(zhong)。

　

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。