자작 자동차용 MiniUPS 회로도

the촌놈   
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이건 개인적인 목적으로 자작한 회로도입니다.

원리는 간단합니다만 아래 OPAMP를 사용한 부분은 확실한 동작을 위해 마이컴으로 대치하였습니다.

원래 블랙박스의 상시전원을 대치하기 위해 설계하였으나 슈퍼캡의 가격에 좌절하고 소용량 제품으로 대치하여

네비게이션이나 블랙박스의 2중부팅을 방지하고 만일 사고가 발생한 경우라도 최소 30초 정도는 영상이 저장될 수 있도록 커패시터의 용량을 산정해 보았습니다.

 

1. key-on 이후 전원선에서 입력전원에 연결하면 key-on 이후 입력 다이오드를 통하여 슈퍼캡에 전력이 충전된다.

2. 슈퍼캡에 충전된 전력은 출력다이오드를 통해 부하에 흐를 수 있으나 이 경우는 입력이 차단된 경우이다.

3. 따라서 입력이 존재하면 슈퍼캡에 충전된 전력은 입력전원이 사라지지 않는 한 저장되어 있고 입력전원이 사라지면 부하에 전력을 공급하는 UPS 기능을 수행한다. 부하에 전력을 공급하는 시간은 슈퍼캡의 용량에 따라서 다른데 통상 슈퍼캡의 용량은 그 전류로 1초간 방전했을 때 전압이 1/2로 강하하는 것과 동일하다.

즉, 12V가 충전된 10F짜리 슈퍼캡을 10A로 방전한다면 6V까지 강하하는 데 1초가 걸린다는 것이다. 만일 1A로 방전한다면 10초가 걸리는 것이고 0.1A방전이면 100초가 걸린다는 것이다. 하지만 이건 이론이고 실제로 시험해 보면 시간이 약간 다르다.대략 시간을 계산할 수 밖에 없으며 부하가 소비하는 전류도 상황에 따라 다르기 때문에 약간 넉넉하게 용량을 산정해야 한다.

 

다이오드를 통과한 후 저항을 통과하여 슈퍼캡에 충전되는 회로는 슈퍼캡의 용량이 크기 때문에 돌입전류를 제한하고 퓨즈를 보호하기 위한 부분입니다. 이는 슈퍼캡의 용량에 따라서 충전되는 시간이 다르므로 저항값과 허용전력을 적절하게 산정해야 하는데 3~6옴/5W 저항이면 충분합니다.

 

자작용 부품을 판매하는 사이트에서 구입할 수 있는 대용량 슈퍼캡을 사용하여 자동차용 오디오의 전원을 보강하는 분도 계시고 블랙박스나 네비게이션용 UPS로 활용하는 분도 많이 있습니다.

 

8핀자리 8bit 마이컴 하나면 ADC를 활용하여 다양한 기능을 추가할 수 있습니다.

제 경우는 충전 시 10V 이상에서 출력FET를 on하고 방전시 9V이하로 전압이 강하하면 부하측 FET를 차단하고 잔여전력 방전용 FET를 도통시켜 남은 전력을 순식간에 저항열로 날려버립니다. 사실 불필요한 부분일 수 도 있으나 저전압으로 하강하는 속도가 느린경우 네비나 블랙박스가 이상동작을 하는 경우도 있기 때문에 부족한 PCB공간에 우겨넣었습니다.

 

 

용도에 필요한 분이 있다면 얼마든지 수정하여 활용하시기 바랍니다.

1~2A정도의 소전력용입니다만 슈퍼캡의 용량을 늘리고 출력FET에 방열판을 추가하면 20W정도의 대전력에도 대응할 수 있습니다. 즉 구성에 따라서 차량용PC의 UPS로도 활용할 수 있습니다.

- You only live once -
짧은글 일수록 신중하게.
어니스트 2010-09
최고의 아이디어내요.
강태욱 2010-09
저두 15년 전에 전자를 쫌 해봤는데...슈퍼캡패시터 용어가 낫설군요 자세히보니 마이크로패럿->구냥 패럿이군요 전에는 그런 캡패시터 소자가 없었는데 말이죠 잘보구갑니다^^
봐도 모르는 전직 약쟁이 1인 입니다.
김정욱 2010-09
감사합니다. 우선 부품부터 구입해 봐야 겠네요.
blueMango 2010-10
UPS의 원리가 궁금했었는데
한번 들여다 보겠습니다.
감사합니다.




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