Модуль LX-2BUPS UPS/ИБП 5V/3A для Li-Ion 18650: Подробное описание и применение

Введение

Модуль LX-2BUPS — универсальный источник бесперебойного питания (ИБП) для маломощных устройств.

Этот модуль, работающий на двух параллельно подключенных литий-ионных аккумуляторах формата 18650. И выпускается в трёх различных вариантах исполнения с выходными напряжениями — 5 В, 9 В или 12 В.

Также, изменяя параметры схемы, можно установить нестандартное напряжение в диапазоне от 5 до 24 В. В статье подробно рассмотрим конструкцию, особенности работы, возможности настройки, а также варианты применения.

1. Принцип работы

Плата LX-2BUPS выполняет три основные функции:

1. Заряд аккумуляторов
   Литий-ионные аккумуляторы заряжаются при подключении внешнего источника питания через контроллер заряда на базе микросхемы XB7608. Она обеспечивает защиту от перезаряда, переразряда и короткого замыкания.

2. Повышающий преобразователь напряжения
   Для стабилизации выходного напряжения используется микросхема XR2981, которая преобразует низкое напряжение аккумуляторов (3,7–4,2 В) в заданное значение (5 В, 9 В или 12 В). Это обеспечивает стабильное питание подключенных устройств.

3. Автоматическое переключение источников питания
   Модуль автоматически переключается между аккумуляторами и внешним источником без задержек, обеспечивая бесперебойное питание.

Применение и особенности подключения цифрового вольтметра-амперметра

2. Конструкция платы

• Микросхема зарядки и защиты: XB7608. Контролирует заряд/разряд аккумуляторов и защищает их от повреждений.

• Повышающий преобразователь: XR2981. Обеспечивает стабилизацию и повышение выходного напряжения до заданного уровня.

• Разъемы для подключения аккумуляторов: Поддерживается подключение двух аккумуляторов 18650 параллельно.

• Индикаторы: Светодиоды, отображающие состояние заряда и работы устройства.

• Резисторы R7 и R9: Позволяют изменить выходное напряжение модуля в диапазоне от 5 до 24 Вольт.

DIY — Электронный лайфхак: Как использовать Цифровой Вольтметр для измерения ТОКА

3. Основные параметры

Характеристики LX-2BUPS 5V/3A:

• Маркировка: LX-2BUPS

• Входное напряжение: 5 В

• Выходное напряжение: 5 В

• Выходной ток: ≤3 А

• Выходная мощность: ≤15 Вт

• Число ячеек для АКБ: 2

• Тип элементов АКБ: Li-ion 3,7 В

• Напряжение заряда АКБ: 4,2 В

• Контроллер заряда: TP4056

• Ток заряда АКБ: ≤1 А

• Выходной повышающий преобразователь: XR2981

• Входной интерфейс питания:

  • разъем USB type-C

  • контактные площадки под пайку

• Выходной интерфейс питания: контактные площадки под пайку

• Микросхема защиты АКБ: XB7608

• Функции защиты:

  • от перегрева

  • от перегрузки

  • от перезаряда АКБ

  • от переразряда АКБ

  • от короткого замыкания на выходе

• Собственное энергопотребление модуля: ≤7 мА

• Индикация LED:

  • красный LED на входе процесс зарядки

  • зеленый LED на входе процесс зарядки завершен

  • красный LED на выходе готовность к работе

• Габаритные размеры модуля (Д×Ш×В): 90×42×23 мм

Назначение выводов на плате LX-2BUPS 5V/3A:

• 5V : вход для источника питания

• 5V–: вход для источника питания

• UPS : выход для питания нагрузки

• UPS–: выход для питания нагрузки

4. Основные модули платы

Плата LX-2BUPS состоит из следующих компонентов:

1. Зарядное устройство аккумуляторов
   Используется контроллер заряда, TP4056, обеспечивающий безопасный заряд литий-ионных элементов с ограничением тока и напряжения.

1. DC-DC преобразователь
   Широкополосный преобразователь повышает напряжение аккумуляторов до 5 В, 9 В или 12 В в зависимости от варианта платы. Обеспечивая стабильный ток на выходе до 3 А. Обычно используется микросхема XR2981 или аналог.

2. Контроллер защиты аккумуляторов
   Модуль защиты включает в себя функции:

   • Защиты от переразряда.

   • Защиты от перезаряда.

   • Защиты от короткого замыкания. В этом модуле часто применяются схемы на базе XB7608.

3. Микросхема автоматического переключения
   Обеспечивает мгновенное переключение между внешним питанием и аккумуляторами без прерывания работы подключенных устройств.

4. Дополнительные компоненты
   Светодиодные индикаторы показывают уровень заряда, подключение питания и работу ИБП. Также присутствуют разъемы для подключения аккумуляторов и внешнего питания.

5. Настройка выходного напряжения

Модуль изначально настроен на одно из трех напряжений (5 В, 9 В или 12 В). Для изменения выходного напряжения в диапазоне от 5 до 24 В необходимо заменить резисторы R7 и R9 на плате модуля.

Модуль LX-2BUPS может быть переделан под другое выходное напряжение путем замены резистора R9 на другой номинал согласно формуле:

R9 = R7 × ( (Vout/1,24) – 1 ) , где R7 = 10 кОм.

Для 5 вольт: R9 = 10 × ( (5/1,24) – 1 ) ≈ 31,3 кОм.

Для 9 вольт: R9 = 10 × ( (9/1,24) – 1 ) ≈ 62,6 кОм.

Для 12 вольт: R9 = 10 × ( (12/1,24) – 1 ) ≈ 86,8 кОм.

Максимальное выходное напряжение определяется характеристиками элементной базы установленной на плате модуля, в частности выходным повышающим преобразователем собранным на микросхеме XR2981. У данного преобразователя выходное напряжение до 24 В, но его КПД с увеличением выходного напряжения уменьшается, например:

• при 5 В КПД преобразования: 90…92%

• при 9 В КПД преобразования: 87…90%

• при 12 В КПД преобразования: 85…87%

• при 20 В КПД преобразования: 75%

Ниже приведена схема из документации и там эти резисторы имеют номера R1 и R2

Формула для расчета нового выходного значения значения

Точные значения резисторов следует уточнить в технической документации на микросхему XR2981.

6. Особенности работы

• Параллельное подключение аккумуляторов:
  Обеспечивает увеличенный запас емкости и стабильное питание при использовании элементов 18650.

• Три стандартных режима:
  Модуль может поставляться в трех вариантах с фиксированными напряжениями: 5 В, 9 В или 12 В.

• Поддержка нестандартного напряжения:
  Возможность настройки до 24 В делает модуль универсальным для различных применений.

7. Преимущества и недостатки

Плюсы:

1. Компактность и низкая стоимость.

2. Простота настройки и подключения.

3. Возможность работы с широким диапазоном выходных напряжений.

4. Подходит для питания устройств с током потребления до 3 А.

5. Безопасная зарядка и защита аккумуляторов.

6. Автоматическое переключение источников питания.

7. Возможность дополнительного использования внешних аккумуляторов

Минусы:

1. Ограничение по выходной мощности — подходит для устройств с потреблением до 3 А.

2. При подключении внешних аккумуляторов существенно возрастает время зарядки

3. Требуется подбор качественных аккумуляторов для надежной работы.

8. Варианты использования

1. Резервное питание для роутеров, модемов и других сетевых устройств.

2. Источник питания для Arduino, ESP и других микроконтроллерных систем.

3. Резервное питание для камер видеонаблюдения.

4. Резервное питание для портативных аудиоустройств и колонок.

9. Заключение

Модуль LX-2BUPS — отличное решение для создания компактного источника бесперебойного питания. Его возможности по изменению выходного напряжения и стабильная работа делают его универсальным выбором для множества проектов, где требуется питание 5–24 В.

Развертывание Unitized Pallet Structure (UPS) и Deployable Tower Array (DTA) у телескопа James Webb

Космический телескоп Джеймса Уэбба завершил два своих последних испытания в Нортроп Грумман в Редондо-Бич, Калифорния. Инженеры развернули носовые и кормовые поддоны, которые удерживают солнцезащитный щит Уэбба во время запуска. Затем инженеры развернули центральную башню Уэбба, подняв зеркала и приборы Уэбба. Теперь телескоп готов к следующему этапу испытаний — развертыванию самой чувствительной части космического корабля — солнечного щита.

Music Credit: Urgent Response,»Copyright»,2019,Atmosphere Music Ltd,Gresby Race Nash

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

Michael P. Menzel (AIMM): Lead Producer

Aaron E. Lepsch (ADNET): Technical Support

Michael P. Menzel (AIMM): Lead Videographer

Michael McClare (KBRwyle): Videographer

Michael P. Menzel (AIMM): Video Editor

Download this video: https://svs.gsfc.nasa.gov/13785

Лицензия

Лицензия Creative Commons – Attribution (разрешено повторное использование)