历经5个月的制作与编辑，最终终于可以结项了。

由于附件内容实在是太多，所以需要附件的请到开源广场下载。

 

工程发布时间：2025-02-08                                              

· 请勿私自变更此模块中所使用的物料，因私自变更物料导致的模块不工作或无法正常运行的，一律不提供技术支持

· 此项目仅供DIY和学习使用，禁止用于任何形式的商业用途，或以商业用途的其他形式开发，一经发现后果自负！！！

· 未经作者授权，禁止转载

    官方的宣传链接：  

https://mp.weixin.qq.com/s/L7MttPaUpvhjy6ASSJeYqQ

· 项目制作背景

由于学校寝室晚上限电，白天课程又太多，所以没有时间去设计电路，于是便把之前制作的1000W修正波逆变器带来使用，发现除了逆变器发热，其他都正常。

但是来回切换不仅麻烦，而且电瓶充电有一定危险性。

于是做了我的第一代UPS控制器

 

用了一段时间发现不仅体积太大占空间，而且隔三差五就坏，就这样一直对付用了一个学期。。。。。。

好不容易等到了寒假，于是我便开始计划重新制作一个小体积大功率而且高稳定性的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

 

 

· 项目简介

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。

温馨提示：

逆变电路有输出短路保护，市电输入模式下没有短路保护！！！

· 适用范围

学校宿舍等经常定时停电的场合。该UPS电源为有缝切换，因此不适用于需要无缝切换的场合。

· 产品参数

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

下面是各接口功能介绍

上面图片左边还有两个接线柱，那两个是接铅酸电瓶的。充电与放电均通过这两个接线柱实现。

下面是测试图片和视频链接：

测试链接

https://www.bilibili.com/video/BV1x3oiYhEo8?t=30.4

 

https://www.bilibili.com/video/BV14rA2eGEav?t=15.7

测试图片（这个是逆变器功能测试图片）

 

下面是内部结构展示

由于尺寸和空间限制，这里充电板和主控板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，这样可以节省空间。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。

 

下面是各个主板的展示

1.铅酸电瓶充电模块

实物展示

 

主要参数

输入参数：AC220V   2Amax。

输出参数：DC12-14.2V   16Amax

输出功率：200Wmax

保护电路：有输出过流保护、短路保护、过温保护。

主要功能：可以为电瓶实现快速充电。

接线说明：详见下图

板子简介

这个是铅酸电瓶充电电路板，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。

具有防倒灌电路，可以防止充电器断电后电瓶通过充电器进行放电。

补充说明

.注意输出没有防反接保护！！！接线需要注意正负极！！！

.变压器型号为EI33.绕制方法见底部资料。

.电路板背面开窗的地方需要加锡以保证可以过大电流。

.开关管旁边预留了一个2P排针焊盘，这个是用来焊10KNTC热敏电阻的，可以用来检测开关管温度，实现主动过温保护。这个热敏电阻可以选装，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。

联动控制

散热风扇插在该小板散热风扇插座上面（注意正负极），板子上面外置风扇供电需要连两根线到逆变器主板散热风扇插座上（同样注意正负极）。

10A电压电流表三根细线按照接线图连接即可（细黑线一般去掉不接），粗黑线接输出负极，此时粗红线既可以作为输出负极，也可以接在UPS主控板充电负极端口上（同理输出正极接在UPS主控板充电正极端口）。

其他用途

可以单独作为锂电池或者铅酸电瓶充电器使用（更推荐作为汽车电瓶充电器），输出电流比市面上常见的充电器更大，可以更快速的将电瓶充满电而不损伤电瓶，体积小巧，制作成本不高。

复刻难点

需要具备一定的开关电源设计制作的基础知识，其余参数均在附件和原理图中给出，复刻时直接照抄就行。需要注意的是变压器为反激变压器，磁芯中间需要留1mm左右的气隙。

 

2.UPS主控板

下面是整个UPS电源的核心————主控板。

实物展示

 

主要参数

输入参数：AC220V2A

输出参数：AC220V2A

逆变器输入参数：AC220V2A

辅电输出：DC12V300mA

充电输入：15A/14.4V

电瓶输出：80Amax

交流充电电路控制端子：2A250VAC，2A30VDC

主要功能：市电与逆变器的切换控制，充电电路控制，充电器温度监测控制，电瓶输出保护控制。

接线说明：见下图

板子简介

集成了市电与逆变功能切换控制，可以实现自动切换。

独特的铅酸电瓶充放电控制电路，有效保护电瓶不会过充过放。

可调节充电器关断充电电流，新旧电瓶都能使用，还能根据电瓶寿命进行调整，从而有效延长电瓶寿命。

电瓶输出可调节过流短路保护，最高支持80A电流输出。

手动/自复位电瓶输出过流保护，杜绝安全隐患。

补充说明

交流输入：AC220V，最高支持500W输入。

接逆变器启动开关：引脚1和引脚2正常接开关即可。

12V辅电输出：一般不接，也可以接其他模块实现联动控制。

充电电路交流输入控制：最高支持2A电流，注意没有短路保护！！！该端口还集成了充电模块过温保护控制和充电电流阈值关断控制。

其余接口：按照接线图连接即可。

和前面的充电电路板一样，只需一把螺丝刀即可完成接线。

该主板为有缝切换，不适用于需要无缝切换的场合。

充电负到电瓶负的康铜丝电阻阻值为10mR，可以从电动车控制器里面拆。电瓶负到输出负的康铜丝电阻也是10mR，安装时装两颗电阻即可。

电瓶+到输出+的保险管换成两个40A的，确保可以保证逆变模块正常工作。

变压器绕制方法详见附件。

联动控制

可以与逆变模块与市电联动实现UPS切换。

可以与充电模块联动实现充电电路控制，支持充电电路阈值调整。

板子上面有温度监测插座，可以监测充电器温度，防止过热损坏充电器。热敏电阻型号为10KNTC热敏电阻。

可调电瓶输出保护控制可以调整保护电流，防止意外短路烧毁设备。

按键旁边支持连接外部按钮，实现手动复位，如果短接这个插座可以实现自复位，不过不推荐使用，因为会有损坏主控板的风险。

其他用途

可以与其他成品逆变器和电瓶充电器组合，同样可以实现UPS功能。温度监测功能还可以监测电池温度，不过需要改一下原理图R39,R41的阻值。

复刻难点

板子上集成辅电开关电源，需要对开关电源有一定基础，还有就是辅电电源芯片容易买到假货，也是复刻过程中的一个难点。

然后就是运放芯片，尽量用正规厂家生产的芯片，不然后期调试很麻烦，甚至导致板子无法正常工作。

板子上面的充电电流阈值设置电路和短路保护电路均需要调节测试，以确保能够在正常范围内工作。其中充电电路调节麻烦一点，需要等到充电电流小到合适的数值（我设置的是500mA），再调整电位器，直到充电器交流控制继电器断开，反复调试几次直至正常工作。

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。调节方法也很简单，就是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，然后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。

说一下为什么设置一个充电保护电路，那是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。

另外说一下这个UPS电源推荐使用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。

辅电变压器为EE13卧式，绕制方法见底部资料。

 

3.300W纯正弦波逆变主板

实物展示

 

主要参数

输入参数：10-15VDC  40A

输出参数：DC380V  300W，AC220V 300W

输出波形：纯正弦波

保护电路：输入防反接保护，交流输出短路保护和过流保护，以及前后级温度保护。

接线说明：详见下图

板子简介

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。

采用EG8010设计，结构简单价格实惠原材料易得。

该逆变器主板有输入防反接电路，不用担心接反问题。

采用纯正弦波方案设计，不挑电器不伤害任何电器。另一个是纯正弦波逆变器如果设计合理使用寿命比修正波逆变器要长。

设置了380V母线电压输出，可以联动其他模块控制。

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。

有前级和后级各独立的温控风扇电路,都具有过热保护功能。

带有双重电流检测电路，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。

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）。

补充说明

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。

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。

该逆变器不支持24V电压输入，前级预留的排针焊盘不用短接。仅支持12V电瓶电压输入。

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。

复刻制作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，不管这么折腾都不炸机（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）。

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，大家制作时可以前后级都加上温控电路，这里我没加是因为管子功率大内阻低所以发热比前级低。

逆变器后级电压需要调整，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。

变压器绕制方法详见附件。

制作后级电感时一定要用铁硅铝磁环，就是正激电源输出的那个磁环，差不多需要用0.51mm漆包线绕180T左右，电感量为3.3mH，后级电容容量2UF即可，推荐2.2UF，剩下的直接抄EG8010手册就行。

这里后级驱动板我也是采用的成品板子，自己做驱动板也可以，但是成本差不多够买一个新的驱动板了，而且全新原装驱动板质量也非常好也不容易出问题，免去了繁琐的调试过程。

安装驱动板时注意方向不要插反，否则会导致主板和驱动板烧毁。

驱动板后面多出来的排针需要剪掉并做好绝缘处理（见下图），不然很有可能会刮破后面的电容的绝缘皮造成短路。

 

这个就是可以购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。

联动控制

用在UPS电源时主功率正极输入接UPS主板功率输出+上，功率负接在前面与主控板输出负连接的分流器的另外一端。不需要联动控制直接接电瓶即可。

板子上面的10KNTC热敏电阻插座需要连接一个热敏电阻，同时热敏电阻温度探头需要紧贴散热片。风扇插座在连接风扇时需要注意正负极，当然可以与充电电路板实现联动控制，连接时也要注意正负极，接线就是将连接风扇的位置用线连到充电电路板的风扇输入接口上面即可（前后级只需要连接开关管发热大的那部分电路即可，一般都是前级发热大）。

开机控制接在主控板开机控制端口1上即可。不需要联动控制只需要接一个开关到功率输入正极即可。

交流输出接在主控板上面可以实现UPS切换控制，如果不需要UPS功能需要加一个共模抗干扰电路，然后输出端接插座即可。

如果需要修正波输出，需要改431的分压电阻，同时短接电感焊盘，然后就是将纯正弦波驱动板换成修正波驱动板即可。

其他用途

可以单独制作纯正弦波逆变器，无需改动板子上面的参数。

复刻难点

需要对逆变器有一定设计了解，制作完成后需要通电调试直至输出电压正常即可。

欠压保护为10V，解锁欠压保护为11.5v ,只要在这个范围内（允许误差±0.5V以内）就算正常。前级风扇开启温度约50度，过温保护约70度，可以用电烙铁加热前级温度探头测试。

需要制作变压器，匝数比和其他参数已经在附件中给出，按照附件制作即可。

 

4.逆变器前级驱动板

 

实物展示

 

 

主要参数

输入参数：10-15VDC 

输出频率：47/110kHz

输出波形：互补方波

保护电路：输入防反接保护，过欠压保护，过温保护以及其他外部输入保护。

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。

引脚定义：详见下图

板子简介

这个是上面的逆变器的前级驱动板，采用的是SG3525+LM339方案，带电池电压检测，带温控风扇和过温保护。

同样这个小板也是免调试的。引脚定义详见图纸。

带有指示灯，可以轻松观察板子工作状态。

带有输入过欠压保护锁定，可以防止过压输入损坏开关管和电瓶放空亏电。

带有指示灯，正常工作绿灯亮，保护电路工作时转为红色指示灯，解除保护后继续恢复绿灯。

软启动设计，有效抑制瞬间大电流，防止瞬时电流过大损坏其他器件或模块。

补充说明

元器件参数在调试时已经在原理图中修改完成，请勿私自更改，否则会导致工作异常。

该模块不支持24V电压输入，请注意！！！

模块单独上电测试时需要将电压采样接到电源正极上，否则驱动板直接保护无输出。

联动控制

本模块需要与前面的纯正弦波逆变器模块配合使用，也可以用在我以前开源的400W纯正弦波逆变器上。

其他用途

暂无。也可以作为自制逆变器的前级驱动板。

复刻难点

暂无。按照原理图参数复刻即可，一般无需调试即可正常工作，需要注意甄别芯片质量，避免使用假芯片。

 

 

.UPS制作测试与接线图

 

另外说一下如果在学校用最好在输入端接一个2A空开，可以防止意外情况导致寝室跳闸。

以上就是整个UPS电源内部所有小板的介绍了，剩下的连接图以及电气原理图会放在底部资料里，供大家参考。

如果哪部分资料缺失或者不完整还会不断地完善。

现在只是初步结项，后面如果哪部分升级了还会继续更新直到大赛结束评比。

 

最后再来几张实际应用图片

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，左边是充电状态，右边是充满状态）

）

 

下面是这个UPS电源的电气原理图

使用了一段时间，发现除了给手机充电时会有干扰，还有就是用数位板时数位板根本用不了（逆变模式下会有干扰，市电模式下完全正常）。经过我的不断分析，最终觉得将逆变模块的输出端其中一根线接地应该可以消除干扰，但是如果这样市电模式就无法正常使用，如果输入端零火线是反过来的后果可想而知。所以，再经过我的不断分析，再结合开关电源的抑制共模干扰的电路，最终决定在整个UPS的输出的零火线上面各接一个Y电容（我用的是报废开关电源电路板上面拆的，新的也可以），这里我用的容量是2.2nF，电容外壳上面印的是222.虽然不加Y电容并不影响使用，但是会对电子设备有轻微干扰（我一开始还以为是手机或者充电器坏了，查了好久才发现是UPS自身干扰导致的），这种干扰用示波器也不好捕捉，但是加上了效果立竿见影，自此手机也不会受到干扰了，不过要想让抗干扰功能发挥最大化，整个UPS电源必须要有接地线，而且要确保接地良好。不仅是防止外壳漏电造成人身事故，同时还能抑制逆变模式下产生的高频干扰。下面是接线过程，想偷懒的可以按照我这个方法，当然也可以飞线焊到电路板输出端上面，之所以没有在电路板上加这两个Y电容主要还是电路板没有空间了，不过这并不影响使用，而且效果都是一样的，就算你直接在插线板上面接效果都是一样的。

 

可以看到这里我包了一层又一层，主要就是防止漏电，正常应该使用热缩管包裹，但是手里没有所以就用高温胶带包的，同时也建议大家如果没有热缩管也用高温胶带包裹，尽量不要用电工胶带，质量不好的时间长了会开胶，万一和哪里短路了后果可想而知。

下面是用塑料防水盒制作的过程（这里就不一一介绍了）

 

下面是这个防水盒的购买链接和尺寸大小

 https://e.tb.cn/h.6lTW89CzDyUuIcC?tk=9TE3VecvByy 

 

这里我用的铣刀来对外壳进行开孔，特别好用，下面是我找到的性价比高的可以用在电磨笔上的铣刀

https://e.tb.cn/h.6lVaNUMK8RTfYJJ?tk=8coLVect5Ou

下面是组装好的样子

 

 

 

 

————完————