近二十年以來,PC從古老的8086/8088到的Pentium4、Athlon64.其間經(jīng)歷了若干次大大小小的架構(gòu)升級,就連電腦開關(guān)電源也從最初的100~200WAT開關(guān)電源升級到目前的400W ATX開關(guān)電源.這些淘汰下來的舊電腦配件棄之未免可惜.本文介紹的家用在線式UPS本著廢物利用的原則,將制作成本降至,同時性能也有保證.有興趣的朋友不妨一試.
　　家用在線式UPS的原理結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示.220V、50Hz的市電經(jīng)過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為幾十伏的低壓直流電.經(jīng)二極管D1對鉛酸蓄電池組充電的同時,還為逆變器供電.然后由升壓變壓器B1將逆變器輸出的低壓交流電升為220V.當(dāng)外界停電時,開關(guān)電源無輸出電壓,D1截止,鉛酸蓄電池組由充電狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)為放電狀態(tài).在轉(zhuǎn)換過程中沒有后備式UPS那種繼電器（繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路),通常應(yīng)用于自動控制電路中,它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種"自動開關(guān)".故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用.）的切換,杜絕了供電瞬間中斷的現(xiàn)象,保證了電能的持續(xù)不間斷供應(yīng). 
　　普通家用電腦主機(jī)和顯示器加在一起功耗為400-500W,因此UPS功率應(yīng)該為600W以上.要達(dá)到這個要求,就必須使用2個300W以上的開關(guān)電源或者3個200W左右的開關(guān)電源.當(dāng)然讀者也可以制作更大功率的UPS以滿足自己的需要.考慮到AT開關(guān)電源目前已完全被淘汰,舊貨市場里多的是,本文就以200W通用AT開關(guān)電源為例來進(jìn)行說明:
　　原高頻變壓器次級電路如圖2所示.圖中+5V輸出分為兩路:一路經(jīng)R1、VR1分壓后給PWM IC TL494第①腳提供2.5V左右的輸出取樣電壓;另一路提供給四比較器LM339以產(chǎn)生POWER GOOD信號.電源散熱風(fēng)扇直接并接在+12V輸出電壓上.具體改造步驟為:將高頻變壓器B1的次級繞組全部拆下來重新繞制,在拆除過程中應(yīng)記下各輸出電壓所對應(yīng)繞組的匝數(shù).換算出13.5v電壓所需的匝數(shù)后,按照14.8A(200W)的規(guī)格選擇合適線徑的漆包線進(jìn)行多線并繞.整流濾波電路可利用原+12V通道,但整流二極管D3、D4容量偏小,需要把+5V整流二極管（整流二極管一般為平面型硅二極管,用于各種電源整流電路中.   選用整流二極管時,主要應(yīng)考慮其整流電流、反向工作電流、截止頻率及反向恢復(fù)時間等參數(shù).   普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管,對截止頻率的反向恢復(fù)時間要求不高,只要根據(jù)電路的要求選擇整流電流和反向工作電流符合要求的整流二極管即可.）D1、D2拆下來以替換原+12V整流部分.電壓取樣分壓電阻R1從+5V改接到+13.5V上,并且把阻值增大2~3倍.原-12V/-5V整流濾波電路及LM339已無任何作用,因此將-12V/-5V通道中的元器件全部拆除,TL494第8、4、14腳通往LM339周邊電路的銅箔也需要切斷.改造完成后的電路如圖3所示.3臺開關(guān)電源依次改造完畢后,就可以進(jìn)行調(diào)試了:接上幾十瓦的假負(fù)載(12V汽車用燈泡,大功率線繞電阻,電爐絲均可,總消耗
　　功率接近200W),開機(jī)微調(diào)VR1,使輸出電壓為13.5V即可.
　　選擇鉛酸蓄電池組的電壓為36V,容量為20Ah,可滿負(fù)載維持1個小時左右的放電時間.蓄電池組與開關(guān)電源并聯(lián)在一起,工作干長期浮充狀態(tài).選擇正確的浮充電壓是保證UPS正常工作的關(guān)鍵;浮充電壓過高容易形成過充電;浮充電壓過低又導(dǎo)致蓄電池充不滿.按照鉛酸蓄電池維護(hù)手冊選擇浮充電壓為每單體2.25V,共40.5V.3個開關(guān)電源串聯(lián)在一起,則每個開關(guān)電源輸出電壓應(yīng)為13.5V.由于AT開關(guān)電源輸出電壓為±12V、±5V四組,其中+5V輸出功率,占總輸出功率的50%以上.這些輸出電壓及電流與上述要求不符,因此需要將AT開關(guān)電源進(jìn)行局部改造.

 
 
　　ATX開關(guān)電源與AT開關(guān)電源大同小異.主要區(qū)別為:一是取消了傳統(tǒng)的市電開關(guān).增設(shè)了軟件開關(guān)機(jī)的輔助電路,通過+5VSB、PS-ON控制信號的組合來實現(xiàn)電源的開關(guān);二是增加了一組供CPU、內(nèi)存、顯卡的+3.3V大電流輸出.關(guān)于其改造方法讀者可參照AT開關(guān)電源自行完成.
　　逆變器電路原則上應(yīng)該輸出正弦交流電,領(lǐng)實屬不易.其實還有一種方法可以輸出正弦交流電:利用50Hz正弦波振蕩器輸出的正弦波信號經(jīng)過D類功率放大器放大后即可得到足夠功率的正弦交流電.從原理上來講,正弦波振蕩器配合D類功放與SPWM電路并沒有實質(zhì)上的區(qū)別:兩者都是通過PWM方式控制末級開關(guān)管的工作狀態(tài),效率都在90%以上,只不過兩者的應(yīng)用范圍不同而已.在實際制作過程中應(yīng)當(dāng)注意:市場上出售的D類功放IC主要是為音響領(lǐng)域而開發(fā)的,輸出功率不可能做得很大,一般在200w以下,對UPS來說并不適合.故應(yīng)選擇D類功率控制器(如LM4651)外接功率MOSFET的形式來制作逆變器.此外如果對輸出波形要求不高的話也可以采用方波逆變器,實際上1kVA以下的家用商品UPS大多為方波輸出.方波逆變器電路原理如圖4所示.電路比較簡單.這里不再贅述.