我在宿舍做了个不间断电源！300W！啥都能充！
2025-04-25 16:41:47阅读量：1029
做了个300W大功率宿舍UPS电源！
纯正弦波输出，不伤害任何电器，不挑任何电器！
目前本项目已开源！
在分享其【功能】和【硬件设计方案】前，我一定想和大家分享一下，我制作这个不间断电源的心路历程！！
事情是这样的！
由于学校寝室晚上限电，我就希望有个电源，能在晚上解决打瓦供电需求。
一开始，我用的是一个1000W的修正波逆变器，除了用的时候会逆变器发热，其他都正常。但缺点是，需要来回切换，不仅麻烦，而且电瓶充电有一定危险性。
于是就诞生了我的第一代UPS控制器，也就是本项目的前身▼
又一个但是来了。
这个电源用了一段时间后，发现体积太占空间，而且隔三差五就坏。。。。。。
这能忍？！
于是我忍到了寒假……
到了寒假，我开始重新制作一个小体积大功率且具有高稳定性的UPS电源。正好手里有一个报废的开关电源的铝外壳，于是便以这个外壳为基础进行设计，最终成品如下
可以上下滚动的图片
好滴！接下来，就分享一下这个UPS电源的——功能(第1章)、硬件设计方案(第2-3章)、DIY成本(第4章)、开源入口(第5章)
-
支持自动充电控制，充满自动关机
-
市电断电后自动开机
-
带有过充过放保护和充放电温度保护功能
-
可以长期并入市电运行
-
总输入功率：500Wmax
-
充电功率：200Wmax
-
输出功率：300Wmax
-
逆变输出功率：300Wmax
-
逆变部分转换效率：约80%
-
适用电瓶：12V铅酸电瓶（容量越大续航时间越长）
-
保险管规格：F2A250V，5x20mm
学校宿舍等经常定时停电的场合。
注意咯，该UPS电源为有缝切换，因此不适用于需要无缝切换的场合。
且逆变电路有输出短路保护，市电输入模式下没有短路保护！！！
实际使用情况如下▼
这是寝室断电模式下的工作状态。
这是寝室正常来电状态下的工作模式（此时电瓶是快充满状态，充满会自动关机但不影响市电输出）
项目由4块板子组成——铅酸电瓶充电电路板、主控板、300W纯正弦波逆变器、SG3525逆变器前级驱动板。
主电原理图
PCB图
充电与控制电路
辅电电源
继电器切换和EMI滤波电路
PCB图
升压电路
正弦波后级
防反接电路和接线端子
延时输出继电器
PCB图
原理图
PCB图
本章节，旨在分享4块板子的设计注意事项、原理、安装说明等。
它能实现更快的充电速度？
一般市面上常见的汽车电瓶充电器在12V输出下功率最大也就120W左右。
这个板子最大功率可达200W！可以更快速将电瓶充满电。
设计注意事项
-
这个板子只有防倒灌功能没有防反接功能，大家接线时一定注意不要接反！
-
这个充电电路板开关管旁边预留了一个2P排针焊盘，这个是用来焊10K负温度系数热敏电阻的，可以用来检测开关管温度，实现主动过温保护。
-
热敏电阻可以选装，因为在主控板上面也集成了充电温控检测电路，无需调节装好就可以直插工作。而这个选装的热敏电阻过温保护电路是需要调试的。
-
变压器型号为EI33，绕制方法参考第5章指引前往开源资料学习。
这个主控板主要实现了市电与逆变功能切换控制，充放电控制和过流短路保护功能。和充电电路板一样，只需一把螺丝刀即可完成接线。
这个主控板是需要手动调节的！
上面有两个电位器，多圈电位器是用来调节充电电路切断电流的，就是当主控板检测到充电电流小于一定电流时主控板会切断充电电路的电源实现停止充电。
调节方法很简单！
当充电电流减小到一个你认为合适的电流时调整这个电位器直到充电电路断电（这里我设置的是500mA）
第一次可以快点调。
第二次调节速度一定要慢！
这个电路非常灵敏，只要检测到充电电流小于阈值电流主控板会立马断开充电继电器。要想恢复充电必须手动重启。
为什么设置一个充电保护电路？
为了安全！
因为铅酸电瓶有一个漏电流，不管你怎么充始终达不到充电器输出电压，只能无限接近。新电瓶会好一点，旧电瓶漏电流会更大。
其实电瓶已经是充满电的，如果一直通着电不管时间长了电瓶会发热，甚至损坏电瓶会出现安全事故，所以设置了这个电路，这样就可以实现自动充电控制了。
推荐使用UPS专用蓄电池！
当然汽车电瓶也可以，不过电压会低一点，还有耐用性也要差一点不如UPS蓄电池，尤其二手汽车电瓶，我已经用坏三个了……以旧换新几次的价格都够我买一块全新电瓶了！！
后来干脆咬咬牙直接买的二手全新UPS专用蓄电池，用了挺长时间了再也没出现过电瓶问题。果然省下的钱，最后都会以另一种形式花出去吗……
辅电变压器为EE13卧式，绕制方法见开源资料！
参数
-
输入9-15VDC
-
输出220VAC
-
设计输出功率300W
这里展示了两种逆变主板，带星火计划logo的是这个UPS电源要用的，这个逆变器历经三代，解决了所有bug，既可以用来制作UPS电源，也可以单独拿出来制作纯正弦波逆变器。不过做逆变器的话，后级输出需要加一个共模电感和安规电容组成的LC滤波器（这个UPS主控板上面已经集成了，如果单独做逆变器需要加上），不然会对负载有干扰。
为什么采用纯正弦波方案设计？
一个是，它不挑电器不伤害任何电器
另一个是如果设计合理使用寿命比修正波逆变器要长
我的第一代UPS就是采用的修正波逆变器，结果带阻性负载和感性负载都没问题，唯独带不了开关电源，一带开关电源就炸，后来实在是没办法才做的纯正弦波逆变器。
大家在做纯正弦波逆变器时一定要用正品管子，不要贪便宜，不然上电就炸。这里整个逆变器所有开关管全部采用立创商城的器件，不管怎么折腾都不炸机。
其他说明
-
这个逆变器还设置了380V母线电压输出，也可以由于母线电压输入，这样就可以实现UPS无缝切换，不过仍然需要飞线改造才可以。
-
这个逆变器还集成了输出保险管和压敏电阻，可以防止短路导致炸机和防止浪涌电流。而且逆变器后级本身就带有电流检测电路，当驱动板检测电路异常工作时主板还有一个过流检测电路（阈值电压比驱动板的要高一些，可以防止误触发导致工作异常），可以使前级停止工作从而实现过流保护防止炸管。
-
这个逆变器还配置了输出延时继电器，可以实现等输出电压正常了继电器接通，从而有效防止启动时候异常保护导致炸管现象（尤其负载是开关电源时更容易出现启动过程中不停地保护导致炸管现象，有一次就是因为管子质量不行然后还是带开关电源启动的，开关电源输出还有负载，结果启动过程中逆变器直接炸了）。
-
这个逆变器还有前级和后级各独立的温控风扇电路，这里我使用的是前级的温控电路，还是用的10K负温度系数热敏电阻。同样有过热自动关断功能。
-
这个逆变器后级电压是需要调整的，具体方法是先把电位器阻值调到最大，然后通电测量输出电压，用示波器测量也可以，然后调整电位器旋钮直到输出电压有效值为220V。
-
该逆变器主板有输入防反接电路，不用担心接反问题。板子背面R120和R121是两个跳线，如果R120短接，则是外部开关或者其他控制电路控制。如果R121短接，则是通电就会启动。
-
推荐两个小板与大板连接时采用排针座，这样既可以方便调试大板也可以方便调试小板。
这个是买到的成品纯正弦波逆变器驱动板
-
主控是EG8010
-
桥芯片是GNVS2113S，可以用IR2113代替
之所以采用这个驱动板一个是容易买到，另一个是资料齐全，无论是制作逆变器还是维修改动都是可以的，大家在设计时候直接抄芯片手册就行。
这里采用的是SG3525+LM339方案
-
带电池电压检测
-
带有输入过欠压保护锁定
-
带温控风扇和过温保护
-
欠压保护：9.5V左右
-
解除欠压保护电压大约在11V左右
-
过压保护：15V左右
-
风扇开启温度：约45度
-
过温保护温度：约60度
这个小板是免调试的，引脚定义详见图纸。
之所以没进行清洗是因为手里没有洗板水了，不过这不影响小板工作。
怎么安装能最大利用空间？
首先，充电板和主控板我采用叠层方式放置并通过接线柱和接线端子连接。
由于原来电压电流表外壳体积太大，所以我就拆了外壳然后用热熔胶把电路板和面板粘到外壳上
逆变器主板为了开关管更好散热，这里将开关管全部贴到外壳底部，同时留出电路板与外壳的空隙方便散热
散热风扇安装方式采用相反方向方式安装，这样可以形成风道循环更有利于散热。由于逆变电路风扇是温控的所以只有检测到开关管温度高了才会启动，充电电路没有温控风扇功能但是充满电主控板会自动切断充电电路板的供电。
200元
本项目已开源！
——想复刻？想给作者点赞？可复制开源网址 前往原文。
开源网址：https://oshwhub.com/huoying123456/high-power-portable-ups-power-su
| L7805CV-DG/线性稳压器(LDO) | 0.5401 | |
| AMS1117-3.3/线性稳压器(LDO) | 0.1237 | |
| BAT54C,215/肖特基二极管 | 0.0335 | |
| LM358DR2G/运算放大器 | 0.345 | |
| CJ431/电压基准芯片 | 0.1147 | |
| LM393DR2G/比较器 | 0.3153 | |
| ADUM4160BRWZ-RL/隔离式USB芯片 | 34.83 | |
| REF3012AIDBZR/电压基准芯片 | 0.9357 | |
| SS8050/三极管(BJT) | 0.035 | |
| 8S005/锡膏/锡浆 | 17.67 |