UPS для низковольтных потребителей - модуль бесшовного переключения источников питания на мосфетах
- Цена: $7.5 на Али ($4.5 на Тао и ₽500 на Озон)
- Перейти в магазин
Всем привет!
Приглашаю на обзор очень интересного модуля с тонкой настройкой, который позволяет переключать источники питания для Вашей нагрузки с минимальной задержкой (0.1мс) ↓
Предыстория
До данного модуля, у меня работал такой переключатель нагрузки:
Он максимально простой, основа — реле. Когда на входе есть основное напряжение — на нагрузку идёт оно, когда основное пропадает, реле переключает на резервное, что подтверждается характерным щелчком. Но вот незадача — этой секунды хватает, чтобы вся низковольтная электроника (в моём случае — ONU-терминал, роутер, сервер, жёсткие диски в мини-nas) ушли в перезагрузку. В месте, где я нахожусь, электропитание очень нестабильное и отключения на короткое время (даже меньше минуты) — не редкость. Но данный модуль меня очень выручал во время продолжительных отключений света, так как не приходилось всё вручную переключать на аккумулятор. Всё это делал этот переключатель. Но на просторах китайского маркетплейса, мне случайно попался данный модуль:
По правде говоря, тщательно искал информацию в youtube и в поисковике, но подробной информации или обзора на данный модуль я не нашёл. Пришлось разбираться, основываясь на пробах и ошибках, а так же на подсказках ИИ.
У меня в посылке был не только этот модуль. Я сначала подумал, что его не положили, настолько он оказался компактным.
Характеристики, которые заявляет производитель:
- Рабочее напряжение:6-36V.
- Максимальный ток нагрузки: 15А
- Время переключения: <0.1мс
- Потребление платы: 6мА
- Диапазон рабочей температуры: -40 — 105℃
- Размер:46*32*15мм
- Основа модуля:8bit MCU и моп-транзисторы (мосфеты).
Детализированные фото элементов:
Настройка:
Как видим по фото, на плате есть два синих резистора подстроечных (потенциометра) W104. А так же два контакта возле них — UVP и Vstart.
Это система гистерезисного управления.
UVP — это минимальное значение напряжения на основном источнике питания. Когда оно опускается ниже данного значения — идёт переключение на резервное питание.
Vstart — это напряжение на основном источнике питания, при достижении которого — идёт переключение на основной источник питания.
Это сделано для того, чтобы при коротких импульсах, а так же при просадках напряжения от нагрузки, не происходило ложное переключение туда-сюда.
Один щуп мультиметра подключаем к минусу, а вторым — настраиваем UPV и Vstart, путём подстройки потенциометров. Минус у всех контактов — общий.
Напряжение на данных контактах — это целевое напряжение, уменьшенное в 5 раз.
Я установил напряжение переключения — 10.5v (2.1*5), а напряжение возврата — 11.5v (2.3*5).
Тест:
Тест с лампочкой не получился эффектным, так как падение напряжения на 0.5v даёт иллюзию, что свет моргнул. На самом деле — он просто стал тусклее.
При подключении основного источника — горит красный светодиод, при переключении на резервный — зелёный.
Вся низковольтная электроника переключается абсолютно бесперебойно. Ничего не уходит в перезагрузку, продолжает работать. Моя пиковая нагрузка составляет порядка 6-7А, в таком режиме данный модуль не греется совсем.
В общем я очень доволен. Теперь, как при кратковременных, так и при длительных отключениях света, я больше не жду, пока всё перезагрузиться ну и конечно не сокращаю данными перезагрузками срок службы моего оборудования. Так, что если у вас есть аккумулятор и вы так же хотите низковольтный бесперебойник за вменяемую цену, однозначно рекомендую данный модуль!
Если обзор понравился и оказался полезным — поставьте лайк, мне будет приятно :) Если остались вопросы — пишите, постараюсь ответить.
Всех хорошего настроения, позитива, добра и мира!
UPD: на ОЗОН — ₽503 (спасибо ув. dens17за ссылку). На Taobao — $4.5 (но + доставка)
| +30 |
2611
129
|
| +86 |
4099
94
|
| +125 |
4366
71
|
Вещь интересной аыглядит, но не могу придумать как её использовать, в контексте сети, а второго источника батареи, и почему не сразу нормальный ббп, как я привел в пример?
Но в том приборе, как я вижу, то зарядки 1А. Это очень мало. Для условий постоянных отключений и питания чего-то большего, чем сигнализация, это не подходит. У меня, к примеру, зарядка для Lifepo4 имеет зарядный ток 8А, следовательно заряжает мой аккумулятор 4S 30А (~380W) менее, чем за 4 часа. С током 1А он будет заряжаться 30 часов. В моих условиях периодических веерных отключений, когда скажем может быть такое, что 3 часа свет есть, а потом 3-6 часов — нет, мне ток заряда в 1А конечно же не подойдёт, потому, что за 3 часа он зарядиться всего на 1/10.
У меня связка такая: 4 банки литий-железо-фосфата выходят на BMS. На BMS есть вход — к нему идёт зарядка и выход. Он идёт на автомобильный инвертор (220v) и на данный переключатель нагрузки. Всё вместе — это уже уровень какого-нибудь аккумулятора, по типу Ecoflow (ну я конечно преувеличил, но плюс-минус принцип схож). Но цена такого готового решения на ~380W в разы выше моих 4 банок, зарядки, инвертора, переключателя нагрузки и BMS. Когда батарея заряжается, на выходе напряжение есть! Ведь по сути зарядка работает по принципу CC/CV, плюсовой контакт общий, от батареи, минусовой на BMS от зарядки и от нагрузки разный, хотя в инструкции к BMS писалось, что можно подключить и нагрузку и зарядку к одному контакту. Поэтому при отключении света, даже, если аккумулятор был на зарядке, идёт без проблем переключение, потому, что на контактах всегда напряжение есть.
Модуль чувствителен к колебаниям выходного напряжения. Когда модуль работает, есть определенное время с падением напряжения выше 0.3 В, которое, как правило, не превышает 0.7 В, Данное состояние составляет около 2% от всего рабочего времени, то есть Для 100 секунд падение напряжения будет больше 0.3 В в течение примерно 2 секунд»
Плюс как вам поможет диод, если напряжение резервной батареи больше входного?
несколько раз перечитал
ну как бы при duty cycle 98% таки 2 секунды из ста, но можно было выразиться более понятно
то не мой текст
резервную батарею подключаем через понижайку с максимально высоким кпд, выход понижайки на XL74610, с нее питаем нагрузку
мне почему-то кажется, что Вы и без рисунка все прекрасно понимаете, правда ведь?
но обычно напряжение резерва выбирают ниже основного, тут как раз 74610 сотоварищи вполне к месту
youtu.be/s_4QmhJjJyU
Автор, я думаю в вашем случае дешевле будет использовать обычные диоды. Если при переключении на резерв небольшая просадка напряжения не критична, то это самое простое решение. Главное, чтобы основное питание было на 0.5-1 Вольт больше, чем резервное.
Вот пример схемы на 5 вольт. С другими напряжениями будет аналогично.
Идеального, простого и дешевого решения тут нету. В каждом из вариантов будут свои недостатки.
Тут ведь не импульсный преобразователь, а просто переключатель с одной линии на другую. Так что всякие там паразитные емкости или токи утечки при высоких частотах переключения тут роли не играют.
А вот прямое падение напряжения при больших токах будет действительно не самыми маленьким. В зависимости от модели диода это может быть 0.5-1 Вольт.
Ну и/или про «идеальный диод» вместо шотки тоже выше писали.
Но да — это только если напряжение источника выше напряжения батареи
Тогда и нагрева не будет и просадки большой.
это не эффективно. Не нужно тратить энергию батареи на тепло. Плюс напряжение резервной батареи может быть больше источника
Почти в любом блоке питания на выходе имеется какая-то емкость. И во входных цепях питания у роутеров и других устройств из обзора тоже есть конденсаторы. Т.е. задержка 0.1мс уже была получена при наличии какой-то емкости, которая возможно даже больше, чем предложенные вами 670мкФ.
Напряжение на входе просело, плата отключает Out от Uin1, подключает Out к Uin2. В момент пока Out уже отключен от первого входа и еще не подключен ко второму, нагрузка питается от конденсатора.
С другой стороны если питаемое устройство уходит в ребут при пропадании питания на 0.1мс, то вопросы скорее к этому устройству — где у него фильтрующие емкости по питанию, которые просто обязаны быть: либо давно уже все повздувались, либо это полный фейл проектировщика, ИМХО.
upd.: 0.1мс — значение не измерялось, скорее заложенная в прошивке абстрактная величина «dead time» (чтоб при перезаряде емкости затворов не было сквозного тока между Uin1 и Uin2).
Ну нет, я не буду в третий раз убеждать некомпетентных в том, что ёмкость в данном случае бесполезна.
Было 12В, внешнее питание отключилось, напряжение на БП просаживается, на отметке 11В плата переключает нагрузку на резервный источник, за время переключения за счет конденсатора напряжение просаживается до 10В, а не падает до нуля, после переключения ползет вверх до планки резервного источника.
Да убеждать никто не просил, вопрос был показать хотя бы один реальный пример полноценного устройства с внешним БП без емкости по питанию, некомпетентный ты наш.
Скажи, гений, что будет между точками 2 и 3 без C2?
Куда вы собираетесь прилепить конденсатор? Прям на нагрузку? Если да, то зачем, ведь параллельно уже сидит источник питания, и пока на нём (и читай как на нагрузке вместе с этим конденсатором) напруга не просядет — переключения не произойдет. А если оно просядет, то и переключение в эту миллисек всё также произойдёт.
Не на нагрузку конденсатор ставить предлагаете? А куда и какой смысл тогда? Диодиком отделить, чтоб заряд на конденсаторе не улетал обратно в источник, а только на нагрузку?, ну а тогда зачем вообще эта плата?
Топология платы такая, и ничего с этим не сделать, единственное, что есть — чем выше ток, чем быстрее падает напряжение основного источника, тем чувствительнее переключение на резервный источник. То есть при малых токах переключение будет выглядеть как провал напряжения на 0.5-1 вольт в этих милисек, а при больших токах это будет реально падение до нуля.
Да да да, ага. А как это у вас напряжение на Out просело, а на конденсаторе нет, если они параллельно друг другу сидят? Загадка…
Всё работает без проблем и никаких провалов при переключении.
затем, что бы минимизировать индуктивность линии питания лучше ставить максимально близко к потребителю
давайте подумаем сначала головой. Условия задачи (условные, но приближенные к реальности). Напряжение 10 вольт. Ток нагрузки 10А (возьмем побольше). Задача — обеспечить на конденсаторе падение напряжения не более 0.5 вольт (естественные ограничения — на АКБ оно и так будет падать в процессе разряда) при времени переключения 100uS (наш девайс). Посчитаете емкость конденсатора? При желании можно посчитать нужный ESR. Я посчитал. И никаких там супер емкостей не надо
в общем случае вы понятия не имеете о поведении источника питания. Может там питание сразу пропадает? Любое допущение — это не универсальный совет
1 как универсальное решение
2 для настройки гистерезиса
минусы — диод, как вы сами заметили. На хорошем мосфете падение напряжения меньше. Для резерва не надо тратить энергию в тепло. Второй минус — при разряженной батарее весь ток пойдет через диод на зарядку батареи без ограничения (он может быть большой). И вообще тут нет никакого контроля заряда
ps: сейчас возник вопрос — вы под 'супер-диодом' что понимаете? Шоттки какой-то или схему на мосфетах? Если второе — там же тоже включение не мгновенное. Что если у вас батарею 9530 отключит раньше, чем включится 'супер-диод'?
Никакого переключения на резерв не будет, пока входное напряжение не опустится до определенного порога.
Через открытый мосфет у обозреваемого устройства выходная сеть связанна с входной. Поэтому где бы вы не ставили конденсатор, он будет привязан ко входу. И какая бы у него не была емкость, он будет разряжаться до порога переключения. А порог этот может быть и 10 вольт и 5 вольт, а может быть только пару вольт. Тут нужны конкретные тесты.
если я пишу — 'ставить возле нагрузки', то логично, что 'конденсатор привязан ко входу' :)
с чего вы это взяли? Я выше писал — вы не знаете логики работы в конкретном случае. Пропасть напряжение источника, как вариант, может сразу. Тогда данный девайс переключит напряжение на батарею через 100uS. И с учетом конкретного тока вам нужно подобрать емкость на нагрузке для задачи 'падает напряжение не более чем на...'. В вашем варианте медленного падения напряжения до переключения на батарею — просто подберите порог отключения такой, что бы падение напряжения на конденсаторе за время переключения обеспечило работу девайса. В этом и плюс регулируемых устройств
Предположим я подключу конденсатор 1000000 Фарад (не микроФарад, а Фарад!!!). Пока вся эта емкость не разрядится до порога переключения, резервное питание не подключится, Вам не емкость конденсатора подбирать надо, а настроить порог переключения так, чтобы резервное питания подключалось, когда входное напряжение станет скажем 10 Вольт.
ps: emtec92, можете проверить?
Вход и выход обозреваемого модуля связаны за счет открытого мосфета. Поэтому пока конденсаторы с выхода (возле нагрузки) не разрядятся до определенного порога, на входе модуля будет напряжение, которое модуль будет воспринимать как активное основное питание.
Я конечно детальной схемы этого модуля не видел и могу ошибаться, но открытый мосфет ведет себя не как диод. Из-за этого и получается вся свистопляска.
тоже верно. Но о работе девайса надо судить исходя из схемы. Для меня было бы не логично так делать. Допустим на входе нагрузки ионистор. Т.е. переключение на резерв не будет до того момента, пока ионистор не разрядится ниже порогового значения. Это странная логика. А вообще пусть автор проверит. Там ничего сложного
диодуконденсаторунадо растянуть вот это падение на один вольт.Он сложнее чем мой, но при включении резервного питания, в вашем варианте не будет дополнительных потерь и нагрева как в случае с простым диодом.
Ну а диод по линии основного питания можно посадить на радиатор (если ток нагрузки большой), а за потери можно не париться, так как все равно основное питание идет от сети.
Так как это всего лишь схема для ввода резервного питания без прерывания питания — зарядку акб предусматривайте сами, со всеми своими cc/cv, балансирами и прочим — это другая тема.
замечательно. В IRF9530 встроенный диод никак не смущает? Через который на разряженную батарею (у которой импеданс может быть очень низкий) потечет ток заряда от источника. Большой ток. Дальше описать ситуацию или сам?
нет, это та же тема. У вас обратный ток _на батарею_ никак не ограничен (я жду уже следующую фразу. Даже знаю какую)
Эту проблему можно решить, заменив мосфет на обычный полевой транзистор. Параметры у полевиков наверно будут хуже чем у мосфетов, но лучше чем у диодов.
Или можно подобрать входное напряжение так, чтобы после входного диода оно было совсем немного больше, чем резервное. Тогда паразитный диод у мосфета будет закрыт. Хотя в реальности там могут продолжать течь паразитные микротоки.
Пробовал ставить мосфет вместо диода — это работало лучше, в сумме дешевле, но дофига обвязки.
И в итоге знакомый дал какой-то «супер диод» собранный из четырёх мосфетов, типа на 400 ампер, поставил, он без радиатора даже на 12 ампер не греется.
Преимущество вашей схемы является замена диода по линии батареи. Тут жаловались на потери заряда батареи при использовании диода. А в вашем случае мосфет с минимальной обвязкой решает эту проблему.
Параллельно поставил диод Шоттки, чтобы умощнИть паразитный диод транзистора.
В таком варианте, на АКБ не идет ток зарядки от сетевых 5 В.
Схема исправно работает уже пару лет.
В момент пропадания сетевого питания, напряжение на выходе кратковременно идет через диод, с соответствующей просадкой.
Но, через какую-то долю секунды, диод шунтируется транзистором.
Других существенных для меня недостатков не заметил.
Естественно, схема работает при условии что максимальное напряжение на АКБ чуть ниже (0.3-0.6 В), чем на сетевом питании.
Для 5 В и Li-Ion это условие соблюдается.
Про TL431 на тот момент не подумал. С ним должно быть еще лучше. Можно подстроить порог так, чтобы была минимальная просадка, но исключить открытие транзистора, когда напряжение сетевого питания чуть выше, чем на полностью заряженном АКБ.
PS. Извините, не прочитал предыдущие замечания, а вопрос удалить уже не могу.
Но настойчиво советуют всё выкинуть и сделать самоделку их диодов и резисторов. Зачем ему это нужно?
У кого есть Озон — могут там ПРИОБРЕСТИ модуль и немного сэкономить
Да, это точно! К слову, чтобы паять самоделки, нужно быть в этом компетентным (а я таковым не являюсь). Для таких людей, как я, специально обученные люди всё уже сделали и продают. А такие люди, как я, с удовольствием делятся своим опытом в их использовании)
sl.aliexpress.ru/p?key=LXTTVHG
Слаботочную UPS на 5 Вольт из модулей я делал 4 года назад. youtu.be/hJIJLefYoKg Позже сделал мощный блок. Видео youtu.be/s_4QmhJjJyU
но вот способность выдавать на выход пониженное напряжение на некоторой стадии разряда проблемы может создавать.
Что касается платы LX2-BUPS — это плата маломощного ON-LINE UPS и «обзорщикам» надо по мозгам персонально и оптом кувалдой настучать чтоб вправить, но аккуратно дабы последние остатки выделенных им крох разума не вышибить. Пишут бред сивой кобылы в расчёте что не проверят и радуются своей безграмотности. А добрая половина сей публики «одипломленные» — купившие дипломы за деньги, но знаниями не отягощённые…
По осциллографу время переключения данной платы на батареи и обратно порядка 50 мкс, раз, второе — плата построена на микросхемах XySemi XR2981 и XySemi XB7608AJ и искать тут популярный ТР4056 не надо, а то я видел «заключение специалиста» — "Поскольку на плате LUX2-BUPS нет микросхемы ТР4056 Вам надо использовать внешнее зарядное устройство для её аккумуляторов и вручную контролировать напряжение на них."
Микросхема XR2981 требует входное напряжение 2,8V — 6,5V, и естественно, что в ней нет схемы защиты от низкого напряжения источника питания ибо это не её задача. Просто при входном напряжении ниже допустимого её схема не запустится, а задачу управления аккумуляторами на плате решает иная микросхема XB7608AJ и как раз в ней реализованы все защиты — выписка из даташита:
Не факт что он будет работать как ожидается при нагрузке более 0.5А.
Схемку бы его увидеть, или реальные замеры токов на входе, выходе, аккуме…
на ютубе давно эти модули вдоль и поперёк разобраны
Если ток больше 600мА, то когда высадит аккумулятор не начинает его заряжать при подаче напряжения. Вобщем нормально работает только на нагрузках до 600мА. Потестил, написал гневный отзыв, оформил возврат половины стоимости.
a.aliexpress.com/_EIpkjeI
ток там поменьше, и
по качеству, конечно, скорее всего будет хуже, но там посмотрим. Больше переживаю за защиты
Или искать «DIY Power Bank Box diymore»
Чем данная плата лучше диода в моем случае? У меня токи максимум 4-5А, падение 0.35-0.4В (сдвоенный ДШ в ТО-220).
5s это либо 21В для li-ion или 18,2В для LFP в первом случае сборка при применение диодной развязки никогда не будет заряжена полностью, а вот если использовать что-то подобное как у ТС то вполне можно и её использовать на всю емкость.
Да и вообще каждый вибирает свой путь, что по нраву одному в корне не применимо для другого.
БП Lenovo, там 20.5В, получается 4.1 на элемент. Зарядка — через резистор параллельно диоду 5W 2R7. Да, долго. Но исключительно надежно и просто.
Более того, я эту тему собрал как дешевый и простой вариант ИБП. На 10 минут хватает и ладно.
Я бы на 14500 сделал — в угоду компактности. Но 18650 из-за в разы бОльших тиражей стоили существенно дешевле, так что пришлось собирать на них.
Неттоп работает стабильно вплоть до 16.5в, что составляет 3.3в на элемент. В принципе, там уже почти емкости нет, так что с преобразователем на 19в заморачиваться не стал.
Детали уже не покупаю, все запасы раздал/продал/выбросил. Дом не склад.
Да! И я тоже к этому пришел!
Мне тут понадобилось «задерживать» на несколько секунд (настраиваемо) +12В после пропадания сигнала. И две штуки. Хотел собрать на макетке, полез на «Озон»… А там за 129 уже плата, микроконтроллер, MOSFETы, экран, кнопки, готовая программа… Дешевле точно не сделать.
Так что тут тоже есть нюансы.
Мне вот всегда приезжает то, что я заказываю.
Но то же самое: хоть я и поменял кулер на тихий и «приделал» плавный старт, но хочется чего-то совсем бесшумного.
Задумался о Back UPS или online-interactive UPS низкой мощности без кулера.
Задумал собрать батарею LiFePo4 6S, чтобы напрямую питать мелкий комп, монитор, а через DC-DC — роутер, коммутатор и т. д. И как раз думал о схеме «ввода резерва».
Вот, к примеру, это для чего? И на остальных тоже самое…
А вот где- Модуль питания ИБП постоянного тока
Никаких trickle charge, никаких попыток подзарядить на пол-процента. Тогда имеем много циклов и простую логику работы.
но да, если бы эти пороги можно было бы регулировать, то я бы сделал возобноление заряда при более низком напряжении.
А вообще есть хороший обзор этой платы, там много чего расписано.
Не встречали с выходом помощнее? Мне 12В 5А скорее нужен.
Вот на 150 Вт там свой бп нужен, отдавать будет то же, что на входе. Цену видел за 8 минимальную. Для домашних серверов самое оно. Там даже приложуха для телефона есть, мониторить можно что там на каждой банке аккумулятора.
Не, ну это красный флаг скорее наоборот. Там прям в отзывах уже какие-то белые списки устройств у продавца фигурируют.
Хотя похоже там какой-то не то USB, не то серийный протокол есть, может даже NUT если повезёт.
Выглядит интересно, изучу, спасибо.
sl.aliexpress.ru/p?key=gNzTV5x
Четыре 18650 в параллели держат кинетик больше 4 часов.
Ещё года три назад покупал такое изделие, но оно было неисправно, делал сам на тл341.
А если аккум на 7Ач, ток заряда 0.5А, а нагрузка, условный роутер, потребляет 1А? Ваш аккум никогда не зарядится. Ну ок, тоже, но ток заряда 1.5А. Вроде всё сходится, 1А роутеру, 0.5 аккумулятору, все довольны..., а если роутер в перегруз пошёл и вдруг стал кушать не 1 ампер а 2? А вдруг он глюканул, или нет задач и он стал потреблять 0.2А переизбыток попёр в аккумулятор?
Вобщем, чтоб не гадать и не надеяться на «вдруг» — зарядное устройство должно заряжать аккумулятор так, как ему предписано, и чтобы оно могло нормально выполнять свои функции к нему должны быть подключены только аккумуляторы и ничего другого, всё другое должно во время заряда питаться от другого источника.
Зарядка не понимает, сколько кушает нагрузка а сколько аккумулятор, не разделяет этого.
Говорят, что иногда думать не просто полезно, а необходимо.
И второй момент: в вариант с двумя диодами напряжение БП должно быть выше, чем акб, иначе о новным источником будет аккум(чего не хочется), это порой не удобно, т.к. БП должен быть вольт на 15. (ибо даряженный акб это 14). А с данной платой может БП 12 ( серверный БП), а аккум 14, и все ОК. Так же???
На выходе автомобильная галогенка на 90W. Ток на выходе модуля получился 6.45А. На входе напряжение 12.00В. Разница напряжений вход/выход 80mV при токе 6.45А, то есть не трудно посчитать, что на модуле рассеивается примерно 0.5W тепла, что не плохо. Модуль слегка тёплый. Давал ток 14А при тех же 12В, через 10 минут модуль существенно прогрелся до обжигания пальцев.
Я в своих кейсах не использую прямое питание нагрузки от аккумуляторов, всё через DC/DC, поэтому у меня нет никаких плавных снижений напряжения, оно либо есть, либо при наступлении низкого порога отрубается. В таком кейсе, при резких отключениях осциллограф фиксирует провал чуть менее 0.1мс (100 микросекунд) до нуля вольт:
И если у вас на основном источнике напряжение больше на 0.5В чем на резервном, то на резервном потребление тока 0. Если поровну, то нагрузка питается от основного, но потребление от резервного 3-5мА, а этого достаточно, чтоб за некоторое время подразрядить аккум.