在這篇文章中，我們了解了一個簡單的在線不間斷電源（UPS）的制作，由于沒有繁瑣的轉換開關或繼電器，它保證交流電源無縫傳輸到負載的逆變器電源。

什么是在線不間斷電源

顧名思義，在線UPS系統保持連續在線，甚至一瞬間都不會離線，因為無論市電交流情況如何，UPS逆變器的電池電源都是連續連接的。

在市電交流輸入可用期間，它首先轉換為直流并降壓到電池電平。

該直流電為電池充電，并且由于其額定功率高于電池，因此也優先于電池同時為逆變器供電。逆變器將此直流電轉換回市電交流電，為連接的負載供電。

如果交流電源發生故障，降壓的交流到直流電源將被切斷，并且電池連續在線連接，現在開始無縫地為逆變器供電，而不會中斷負載的電源。

在線不間斷電源與離線不間斷電源

在線 UPS 和離線 UPS 之間的主要區別在于，與離線 UPS 不同，在線 UPS 不依賴于機械轉換繼電器或轉換開關，用于在交流電源故障期間從交流電源轉換為逆變器電源交流（如下所示）。

另一方面，離線式UPS系統如下面的框圖所示，在沒有市電交流電源的情況下，依靠機械繼電器將UPS傳輸到逆變器模式。

在這些系統中，當市電交流電可用時，電源通過一組繼電器觸點直接提供給負載，電池通過另一組繼電器觸點保持在充電模式。

一旦交流電源發生故障，相關的繼電器觸點就會停用并將電池從充電模式切換到逆變器模式，并將負載從電網交流切換到逆變器交流電。

這意味著在從電網主電源切換到逆變器電源時，傳輸過程往往涉及輕微的延遲，盡管以毫秒為單位。

這種延遲雖然很小，但對于敏感的電子設備（如計算機或基于微控制器的系統）可能至關重要。

因此，在所有類型的電器從電網交流到逆變器交流的轉換過程中，在線UPS系統在速度和平穩性方面似乎比離線UPS更有效。

設計簡單的在線UPS/逆變器電路

如上一節所述，制作一個簡單的在線UPS實際上看起來很容易。

為了簡單起見，我們將忽略EMI濾波器，也因為我們設計中的逆變器將是基于低頻（50 Hz）鐵芯變壓器的逆變器，并且SMPS已經包括內置EMI濾波器以進行必要的整流。

我們將需要以下材料進行基本的在線UPS設計：

現成的電源交流轉直流 14 V 5 安培 SMPS 模塊。

具有恒流充電器電路的電池過充電切斷系統。

電池過放電截止電路級。

電池 12 V / 7Ah

本網站的任何簡單逆變器電路。

電路圖和平臺

建議的在線UPS電路的各個電路級可以從以下詳細信息中了解：

1） 電池截止電路：下面的電路顯示了圍繞幾個運算放大器級構建的非常重要的電池過充電切斷電路。

左側運算放大器級配置為控制電池的過充電。運算放大器的引腳#3與電池正極連接，用于檢測其電壓電平。當引腳#3處的電池電壓超過相應的引腳#2齊納值時，運算放大器輸出引腳#6變為高電平。

零件清單

電阻為 1/4 瓦 5%

1K = 3

10K = 2

10K 預設 = 2

限流電阻 = 0.6 / 最大逆變器電流

遲滯電阻 = 47K 或根據實驗值

半導體

齊納二極管 4.7 V 1/2 W = 2

紅色 LED = 2

整流二極管 10 A = 1

整流二極管 1N4007 = 1

BC547 晶體管 = 2

場效應管 IRF540 或 IRF3205 = 1

IC 741 = 2

繼電器 12V，10 A = 1

開關電源 14V 10 安培 = 1

這通過 BC547 驅動晶體管激活繼電器，導致繼電器觸點從常開變為常閉，從而切斷電池的充電電源，防止電池過度充電。

左側運算放大器引腳#6和引腳#3兩端的反饋遲滯電阻導致繼電器鎖存一段時間，直到電池電壓降至低于遲滯保持閾值的水平，這導致引腳#3變低，相應地引腳#6也變低，關閉繼電器。繼電器觸點現在切換回常閉，恢復電池的充電電源。

過放電切斷電路

右側運算放大器控制電池的過放電限值或低電量情況。只要該運算放大器的引腳#3電壓保持在引腳#2基準電平以上（由引腳#3預設設置），運算放大器輸出就會繼續保持高電平。

引腳 #6 處的這種高輸出使連接的 MOSFET 能夠保持導通模式，從而允許逆變器通過負線導通。

即使電池被逆變器負載過度耗盡，運算放大器引腳#3電平降至引腳#2基準電壓以下，導致IC的引腳#6變低，從而切斷MOSFET和逆變器。

電流控制級

與MOSFET相關的BJT構成在線UPS的電流控制電路，允許電池通過恒定電流水平充電。

必須計算R2以設置電池和逆變器的最大電流控制電平。可以使用以下公式實現：

R2 = 0.7 / 最大電流

2）逆變電路：在線UPS系統的逆變電路，需要與上述電池控制器電路連接如下所示。

零件清單

電阻為 1/4 瓦 5%

47K = 1

10K = 1

1K = 3

100K = 1

100K 預設 = 2

電容器

330nF 陶瓷 = 1

10nF 陶瓷 = 1

220pF 陶瓷 = 2

半導體

1N4148 = 3

1N4007 或 1N4004 = 2

27V 1 瓦齊納二極管 = 2

IC 555 = 1

BC547 晶體管 = 1

場效應管 IRF540 = 2

使用 1N4007 二極管的橋式整流器 = 1

變壓器 9-0-9 V 10 A / 220V

為了簡單起見，我們選擇了基于IC 555的電路，并確保足夠的功率輸出范圍。

只要充電器電路和電池保持功能，該逆變器將保持在線狀態，并且電網交流電源通過額定值為 14V、5 A 的交流到直流 SMPS 電路或根據系統的特定額定功率（完全可定制）適當地饋送到系統。

逆變器 MOSFET 柵極上的 BJT 反饋確保逆變器的輸出電壓永遠不會超過安全水平，并以受控方式饋電。

我們簡單的在線UPS電路設計到此結束，該電路設計可確保為任何交流負載提供連續不間斷的在線電源，無論輸入交流電可用性如何，該負載都需要不間斷地運行。