Бесперебойник 5 вольт: Лучшее мини ups 5 вольт для надежного и стабильного энергоснабжения

Два миниатюрных UPS модуля на 5 Вольт и 1 Ампер.

Всем привет! Я уже делал ранее обзор на стабилизатор 5 Вольт, в этот раз посмотрим еще на одну мелкую платку — бесперебойник от того же производителя. По названию понятно, что она служит для поддержания стабильного напряжения на выходе при прерывании внешнего питания. В качестве резервного источника может использоваться любой аккумулятор с напряжением от 3.3 до 5 Вольт.

Если вкратце — работает, но есть нюансы, о которых можно почитать под катом.

В комплекте поставляется две платы, с поинтами вышло чуть дешевле, чем в заголовке.

Характеристики

Входное напряжение: 5V
Входной ток: ≥1A
Выходное напряжение: 5V
Выходной ток: MAX 1.2A
Защита от переразряда: 3.3V
Рабочая температура: MAX 90 degrees
Размер: 15.5 мм x 25 мм (без учета разъема)
Вес: 5 грамм

Распаковка и внешний вид.

Черный пакет средних размеров

Сверток пенополиэтилена вдвое меньше

Два мелких индивидуальных пакетика

Сама плата очень мелкая. microUSB напаян, по фото в магазине это не явно указано.

С обратной стороны есть подсказка о назначении, указан производитель и информация о назначении контактов.

Тестирование.

Все чаще люди начинают жаловаться на размер моих обзоров, поэтому постараюсь в этот раз сэкономить траффик по максимуму. Собрал вот такой испытательный стенд дабы было видно сразу всё )

Как вы могли заметить на фото крупным планом, есть два индикатора, которые оповещают о текущем состоянии. Правда расположены они довольно близко и оба красные, так что получается не особо информативно. В корпусе со световодами должно стать интереснее, но можно было сделать разный оттенок. При отсутствии аккумулятора индикатор «сети» подает определенный сигнал, периодически затухая наполовину и вспыхивая

Сразу о грустном. При питании от внешнего источника при 1А нагрузки напряжение на выходе падает до 4.3В

Но при переключении на резервное питание напряжение, как ни странно, нормализуется.

При переключении источника питания на выходе провалов нет, в том числе под нагрузкой.

Триггер на падение на несколько Вольт при исчезновении основного питания не сработал.

А при восстановлении внешнего источника аккумуляторы начинают заряжаться, индикатор весело моргает.

Заряд продолжается до достижения напряжения 4.160В, ток постепенно падает до 150мА.

При достижении 4.161В заряд прекращается, ток падает практически в ноль.

При внешнем питании ток нагрузки получилось поднять до 4А, напряжение при этом просело до 3.5В

На резервном питании устройство выключается при нагрузке выше 1.2А без просадки напряжения.

Заявлена защита от переразряда аккумулятора. Подтверждаю, напряжение старта преобразователя около 3. 1 В

Защиты рассчитаны на однобаночный аккумулятор, но раз модуля два, проверим максимальное напряжение резервного источника. Да, проверял без нагрузки, возможно при Ампере волшебный дым вышел бы еще на 5 Вольтах, но это не точно )

Пульсации.

Для начала используемый блок. Да, не лучший образец. Вообще осциллограф зараза рушит идеалы )

Внешнее питание, заряжается аккумулятор

Внешнее питание. Нагрузка пол ампера

Внешнее питание. Нагрузка 1 Ампер.

Используется резервный источник, без нагрузки

Резервное питание. Нагрузка пол Ампера

Резервное питание. Нагрузка 1 Ампер.

Итоги.

+ Переключение на преобразователь происходит без провалов на выходе

+ Функция заряда аккумулятора с защитой от перезаряда

+ Защита от переразряда

+ Низкий нагрев. Во время тестов мог держать палец на катушке, диод грелся малость сильнее.

+ Низкие пульсации при работе в режиме преобразователя.

— При использовании внешнего питания, напряжение на выходе заметно проседает даже в пределах заявленной нагрузки. Не критично для ряда устройств, но странно, учитывая, что преобразователь держит около 5 Вольт вплоть до 1.2 А. Возможно стоило вместо microUSB подпитываться напрямую, но я еще не собрал нормальный блок питания, который сможет выдать хороший ток при таком напряжении. Скоро будет =)

Разница напряжения на входе/выходе:

Без нагрузки — 5.1/4.9 Вольта

Нагрузка 1 Ампер — 4.7/4.3 Вольта

Да, шнурок тоже отстойный(блок вытягивал до 8 Ампер без особой просадки), но сейчас microUSB использую для синхронизации фотоаппарата и зарядки пульта от ТВ бокса — не знаю куда делись адекватные образцы, которыми телефоны заряжались.

Еще можно придраться к защите от избыточного напряжения со стороны аккумулятора. Напряжение «отсечек» конечно явно намекает на необходимый формат, но можно было и в характеристиках это указать.

Ну и одноцветные индикаторы малоинформативны. Легко можно понять, что отсутствует аккумулятор, так же если он заряжается. А вот понять какой источник используется в данный момент будет не просто.

Как-то так. Жду конструктивной критики в комментариях. Всем добра =)

ИБП 5 кВт активная мощность 5000 Вт, в наличии

Если техническом задании на ИБП мощность указана в Ваттах, например 5 кВт, 5 килоВатт, 5000 Вт, то модели бесперебойников в названиях которых значится 5ххх Вам не подойдут. Т.к. в маркировке мощность указывается почти всегда в ВольтАмперах, а это не одно и тоже. Что бы ИБП уверенно работал на нагрузку 5 кВт, необходимо смотреть модели от 6 КВА и выше.

Например:

• Энергия Pro-5000 = соответствует мощности в 3.5 кВт




• Stark Country 6000 BA = соответствует мощности в 4.8 кВт




• Lanches L900II 6 kBA = соответствует мощности в 5. 4 кВт

Стоимость ИБП зависит от наличия в нем аккумуляторов.

ИБП без аккумуляторов стоит дешевле. Существуют варианты с встроенными в корпус аккумуляторами и с отдельно стоящими внешними батареями. В первом случае батареи входят в стоимость, во втором не входят и их надо докупать отдельно.

Стоимость ИБП зависит от топологии.

OFF-Line — самые дешевые, затем идут Line-Interactiv, On-Line (ИБП с двойным преобразованием) самые дорогие.
Если в ТЗ не указано какой тип ИБП, то принимать решение по принципу чем дороже, тем лучше не стоит. Необходимо знать какое оборудование будет подключено к бесперебойнику.
Пример:

• Аварийное освещение, пожарные насосы, электроприводы дверей и ворот — применяются OFF — Line ИБП.
• Мед техника, лабораторное оборудование, измерительные приборы — здесь надо применять только On-Line ИБП
• Для компьютерных сетей для защиты групп ПК — принято использовать Line-Interactiv.
• ИБП серий RT RM, в стоку 19″ всегда дороже из-за габарита, и выпускаются всех трех типов.

Для удобства и быстрой навигации по каталогу ИБП сгруппированы по основным направлениям и главным отличительным характеристикам.

Мощные инверторы,установленные в этих ИБП отличаются высокой перегрузочной способностью и поэтому используются на объектах, где есть пусковые токи.

Главное отличие — в настройках можно настроить тип используемых аккумуляторов и ток их заряда, что придает большую универсальность при эксплуатации.

Off-Line топология — самая экономичная, ИБП вступает в работу только когда электроэнергия из внешнего источника пропала. В остальное время они расходуют электроэнергию только на питание электроники контроля и на поздаряд АКБ.

Для работы необходимо подключить в последовательную цепь 2 или 4 аккумулятора. Количество АКБ зависит от модели. Емкость АКБ рассчитывается в зависимости от необходимого времени автономной работы системы бесперебойного питания. Расчет выполняет специалист нашей компании. Для расчета необходимо указать в заявке мощность подключенного оборудования и время, в течении которого ИБП должен обеспечить электропитанем указанное оборудование.

OFF-Line мощные ИБП с внешними аккумуляторами

• 132 510 ₽

• 135 985 ₽

• 142 698 ₽

Важно! Применение ИБП для питания электромоторов (компресоры, насосы, вентиляторы).

Кроме номинальной мощности подключаемого оборудования, необходимо учитывать пусковые токи. И в этой области применения запас по мощности должен равняться кратности превышения мощности при пуске электропривода. Это обычно составляет в 3-5 раз.
Если к источнику бесперебойного питания планируется подключить насос мощностью 1000 Вт, то ИБП необходимо устанавливать на минимум 3000 Вт! во время пуска мотора потребляемая мощность в том числе в режиме работы ИБП от сети, пусть на несколько секунд, но превышает номинальную в три раза. Подробнее об это в статье пусковые токи.

Отличие от Off-Line ИБП:

Полная защита оборудования от любых скачков напряжения в сети

On-Line топология — самая защищающая, достигается это путем двойного преобразования: сначало из входного переменного напряжения ИБП делает постоянное, а затем инвертор ИБП преобразует обратно в переменное 220 вольт. Оборудование, подключенное к таким ИБП питается чистым синусом и ровным напряжением всегда.

Для работы так же необходимо подключить внешние АКБ, но в большем количестве 4 шт для Stark 5000(48) и от 16 до 20шт для других моделей. Емкость АКБ рассчитывается также, исходя их представленных Вами данных. Тип батарей — только AGM, стационарные батареи.

ON-Line (высокоточные) ИБП с внешними АКБ

• 78 325 ₽

• 152 228 ₽

При выборе важно понимать, что ИБП с внутренним расположением батарей применяются для сглаживания кратковременных провалов в напряжении и как барьер для предотвращения повреждения оборудования резкими скачками (перепадами) в сети. Физически невозможно установить в корпус ИБП аккумуляторы большой емкости, обычно в 5 кватных моделях находится 20 или 32 штуки 5-9 Ач батарей. Это позволяет обеспечить работу нагрузки в течении не более 20 минут.
Время автономии зависит только от емкости подключенных аккумуляторов, а допустимая к подключению мощность от инвертора, входящего в состав ИБП.

Модель Stark Country 5000 On-Line имеет самый широкий диапазон по частоте, что важно при работе с генераторами среднего класса. Кроме этого, при активации функции «преобразование частоты» нагрузка будет получасть ровно 50Гц, однако при этом байпас работать не будет.

ИБП с внутренними АКБ рационально использывать между генератором (бензиновым, газовым или дизельным) и домом. Для питания в паузе между пропаданием напряжения и запуском генератора. В этот момент в сети происходят наиболее опасные скачки напряжения.

Отличия ИБП:

При проектировании систем бесперебойного питания надо учитывать габариты и вес ИБП, т. к. в отличии от первых, батареи находятся внутри корпуса, а это прибавляет к весу самого ИБП еще 40-50 кг.

ON-Line ИБП с АКБ внутри корпуса

• По запросу

• 210 300 ₽

• 104 800 ₽

Для питания от аккумуляторов или бортовых сетей оборудования расчитанное на 220 вольт применяются инверторы. Они выпускаются с аппроксимированным либо чистым синусом на выходе.

Отличия инверторов от ИБП:

Инвертор только преобразует напряжение аккумуляторов в переменное 220 вольт.

Мощные инверторы конструктивно требуют 24 или 48 вольт. Батареи должны быть одинаковые по марке и производителю и сроку эксплуатации. Необходимо зарядное устройство на нужное рабочее напряжение.

только инверторы на 4-6 кВт

• 93 400 ₽

• 45 000 ₽

LTC4040 Источник бесперебойного питания (ИБП) 5 В, 2,5 А с портом USB-C — Beyondlogic

Motivation

У меня возникла потребность в резервном копировании небольших устройств с низким энергопотреблением 5 В, таких как камера видеонаблюдения Foscam C1 и Raspberry PI. на базе LoRaWAN концентрато р.

Многие распространенные источники бесперебойного питания 5 В имеют двухчиповую конструкцию с зарядным устройством для литий-ионных аккумуляторов для зарядки резервного аккумулятора и повышающим преобразователем для повышения напряжения аккумулятора до 5 В.

Как и в большинстве моих личных проектов, стоимость не была основным фактором. Я искал элегантное, предпочтительно однокристальное устройство, которое подходило бы для этой цели.

Литий-ионные аккумуляторы могут подвергаться стрессу, если их оставлять полностью заряженными в течение длительного времени. Поскольку большую часть времени ИБП будет оставаться в режиме ожидания с полностью заряженными батареями, устройство, учитывающее это, будет как нельзя кстати.

В конце концов я остановился на LTC4040, устройстве управления питанием от резервного аккумулятора на 2,5 А от Analog Devices.

LTC4040 имеет внешний канал питания, который питает выход непосредственно от входа, когда питание доступно. В случае потери внешнего питания повышающий преобразователь постоянного тока генерирует 5 В от одноэлементной литий-ионной батареи или батареи LiFePO4. Когда доступно внешнее питание, повышающий регулятор работает в обратном направлении как понижающее зарядное устройство.

Завершив простую часть конструкции, пришло время сосредоточиться на сложной части — разъемах.

Соединители

Печатная плата для этого проекта будет крепиться непосредственно к двойному держателю батареи 18650, поэтому не рекомендуется, чтобы сквозные выводы выступали из нижней части печатной платы. Но по-прежнему допустимо иметь регистрационные контакты TH (сквозные отверстия), которые обычно встречаются на разъемах SMD (устройства поверхностного монтажа), при условии, что они не выступают дальше нижней поверхности печатной платы.

Разъемы также должны входить между фиксированными клеммами аккумулятора, расположенными на краю платы. Четыре внутренних монтажных отверстия держателя батареи лишние и могут быть удалены.

У меня было несколько штекеров на 5 В с разъемами постоянного тока 1,3 мм. Таким образом, я подумал, что очевидным выбором будет использование разъема постоянного тока SMD 1,3 мм. Я даже заказал разъем питания постоянного тока Wurth 694103107102 с номинальным током 5А.

И Raspberry PI, и камера видеонаблюдения используют разъемы USB Micro-B для подачи питания.

Поначалу разъем USB Type A казался наиболее логичным разъемом для выхода. Но разъемы типа А имеют репутацию ненадежных при умеренных токах. В таблицах данных для разъемов типа A обычно указан максимальный ток от 1 до 1,8 А, хотя я нашел нечетный номинал 3 А. Многие кабели также имеют плохую токопроводящую способность, что приводит к недопустимым падениям напряжения. Также было бы сложно установить разъем SMD типа A между клеммами аккумулятора.

На этом этапе я временно приостановил проект с просьбой о помощи в выборе разъема, пока работа над следующим проектом завершена наполовину.

«USB C — идеальный разъем»

Вскоре на мою просьбу откликнется сообщество Circuit Maker. Джейсон прокомментировал 11 января: «USB C — идеальный разъем».

Сначала я был настроен скептически. Я беспокоился о том, чтобы найти подходящие и недорогие кабели — под этим я подразумеваю USB-C к USB Micro-B длиной от 30 до 50 см, которые не стоили руки и ноги.

Но Amazon развеял мои сомнения, предложив 30-сантиметровый кабель Fasgear USB-C — USB Micro-B примерно за 6 долларов США. У них даже был 50-сантиметровый кабель Fasgear USB-C к USB-C для нового Raspberry Pi 4 примерно за те же деньги.

Схема

Нажмите, чтобы увеличить

Химический состав батареи и напряжение заряда

Химический состав батареи и напряжение заряда можно настроить с помощью входов F0, F1 и F2. Для литий-ионных элементов можно выбрать регулируемое напряжение заряда 3,95 В/4,0 В/4,05 В/4,1 В. Для элементов LiFePO4 эти пороговые значения изменяются на 3,45 В/3,5 В/3,55 В/3,6 В.

Поскольку батареи используются для резервного копирования, а емкость снижается, когда элементы остаются полностью заряженными, рекомендуется использовать емкость (время безотказной работы) в обмен на срок службы батареи.

Вид снизу на ИБП 5 В с двумя литий-железо-фосфатными элементами (LiFePO4) от A123.

Ток заряда

Постоянный резистор на выводе PROG устанавливает максимальный ток заряда. Текущая конструкция использует резистор 2K для установки зарядного тока на 1А. LTC4040 включает в себя тайм-аут безопасности или примерно 4,25 часа для литий-ионных аккумуляторов и 2,13 часа для LiFePO4.

Токовый шунт (R1) можно использовать для определения приоритета нагрузки системы над током заряда, гарантируя отсутствие перегрузки входного источника питания. В настоящее время шунт 0,01 Ом устанавливает максимальную входную нагрузку 2,5 А (0,025 В/0,01). Это означает, что если нагрузка потребляет полные 2,5 А, зарядное устройство будет почти полностью отключено. Вы можете изменить R1 на 0,007 Ом, чтобы установить ток на уровне 3,5 А. Это позволяет аккумулятору заряжаться током 1А, в то время как нагрузка может потреблять 2,5А.

Резервное копирование / Порог сбоя питания

R16/R15 устанавливает порог отключения питания на уровне 4,6 В. Когда входное напряжение превышает 4,6 В, устройство будет работать в сквозном режиме (через внешний полевой МОП-транзистор Q1), а выходное напряжение будет соответствовать входному. Когда входное напряжение упадет ниже этого порога, преобразователь постоянного тока включится и запитает нагрузку от батареи. В этом режиме выходное напряжение устанавливается через R3/R4 на 5,0 В.

Файлы проекта

Файлы проекта можно загрузить с веб-сайта Circuit Maker. Circuit Maker — это бесплатный инструмент EDA от Altium.

Печатная плата для этой конструкции была изготовлена ​​компанией jlcpcb.com.

ИБП 5 В | Hackaday.io

Посмотреть галерею

Команда
(1)

• Дэн Хулио

Присоединяйтесь к команде этого проекта

аппаратное обеспечение

завершенный проект

UPS

Батарея

источник питания

5В

Этот проект был

создано 08. 04.2016

и последний раз обновлялся 7 лет назад.

Моя точка доступа WiFi удалена от кабельного модема и маршрутизатора. У них есть традиционный ИБП переменного тока (с большими батареями, которые могут питать их в течение нескольких часов). Я также хотел обеспечить резервное питание для точки доступа, но ИБП переменного тока был слишком большим и казался неэффективным. Я нашел старую заметку о приложении от Максима, в которой умело использовал микросхему диспетчера сброса для обнаружения сбоя питания, и сконструировал собственную схему из имеющихся деталей. Схема довольно эффективна и включает локальный преобразователь постоянного тока только при сбое питания. В противном случае он подает питание от оригинального блока питания переменного/постоянного тока точки доступа.

Детали

Схема довольно проста. Основным компонентом является зарядное устройство Sparkfun PowerCell Li-Ion и повышающий преобразователь. U1 — детектор сброса. Он приводит к низкому уровню сигнала сброса, когда его напряжение падает ниже 4,4 В. Этот сигнал управляет n-канальным полевым МОП-транзистором Q1, который выполняет двойную функцию: и отключает проходной транзистор Q2, и включает повышающий преобразователь PowerCell при подтверждении сброса. Q2 — это полевой МОП-транзистор с каналом p, на который подается питание от адаптера переменного тока, когда сброс установлен (высокий уровень) и Q1 включен. Он блокирует обратный поток мощности, когда установлен сброс (низкий уровень). Он подключен в обратной ориентации по сравнению с обычным использованием p-канального переключателя верхнего плеча, поэтому внутренний диод не будет проводить мощность со стороны нагрузки на сторону входа. R1/C1 должны немного замедлить переключение Q2 (хотя я не думаю, что они особенно эффективны с теми значениями, которые я использовал). C2 обеспечивает немного большую фильтрацию для повышающего преобразователя PowerCell.

PowerCell способен подавать до 600 мА при напряжении 5 В, хотя моя точка доступа потребляет от 200 до 300 мА. Он имеет скорость зарядки 100 мА. Аккумулятор заряжается автоматически при подаче питания, и имеется отсечка при низком напряжении 2,5 В (аккумулятор также может иметь отсечку при низком напряжении). Я использую батарею на 2000 мА, которая должна обеспечить несколько часов работы.

Я использовал регулируемый источник питания 5 В, который шел в комплекте с моей точкой доступа, просто отрезал кабель и подключил источник питания к входу моей схемы, а конец к выходу источника питания.

Преимущество этой схемы в том, что ее можно адаптировать ко многим различным компонентам. Я использовал старый супервизор сброса ST, но многие компании производят его. Любой n-канальный МОП-транзистор логического уровня, вероятно, будет работать. МОП-транзистор с p-каналом должен иметь довольно низкий Rds-on (вероятно, 100 мОм или меньше) и выдерживать непрерывный ток 1 А. Также могут работать другие схемы зарядного/бустерного аккумулятора. Просто убедитесь, что схема повышения может работать в обратном направлении, поскольку ее выход напрямую связан с выходной линией 5 В.