Плата UPS, автоматичний перемикач джерела живлення UPS-1034-20 (Ver 1.6), DC 10-32V/20А, з функцією управління заряджанням 16.8V/8A

UPS-1034-20 – це DC UPS-модуль, спеціально розроблений для зарядки літієвих акумуляторів та призначений для застосувань, які потребують резервного джерела постійного струму.

Коли підключено вхідне джерело постійного струму, вихідна напруга дорівнює вхідній напрузі, одночасно здійснюється зарядка акумулятора. У разі відключення вхідного джерела постійного струму або коли його напруга стає нижчою за поріг перемикання, живлення забезпечується від акумулятора, і вихідна напруга дорівнює напрузі акумулятора. Це забезпечує безперервне живлення завдяки безшовному перемиканню. Вихід цього модуля не стабілізований, тому вихідна напруга змінюється разом із напругою акумулятора (або вхідної напруги).

Частина модуля, що відповідає за зарядку, має функцію автоматичного підвищення та зниження напруги та забезпечує повноцінне управління зарядкою. Навіть якщо вхідна напруга вища або нижча за напругу зарядки акумулятора, модуль зможе заряджати його. Наприклад, якщо використовується акумулятор з 4 послідовно з’єднаними літієвими елементами, його кінцева зарядна напруга становить 16.8V, і модуль може заряджати його при вхідній напрузі в діапазоні 10V-32V, адаптуючись до вхідної напруги.

Модуль має вбудовану функцію захисту від розряду акумулятора. При низькій напрузі акумулятора вихід живлення автоматично вимикається, що запобігає його надмірному розряду та можливому пошкодженню.

Особливості продукту:

• Діапазон вхідної напруги: DC 10-32V
• Максимальний вхідний струм: 20A
• Безшовне перемикання живлення: при відключенні вхідного живлення автоматично перемикається на акумулятор для забезпечення безперебійного живлення. При відновленні нормальної вхідної напруги живлення автоматично перемикається на вхід.
• Регульовані параметри перемикання: напругу перемикання при відключенні живлення та напругу відновлення можна налаштовувати для адаптації до різних умов напруги
• Вихід без стабілізації: модуль не має функції стабілізації вихідної напруги. Якщо потрібна стабілізація, підключіть додатковий стабілізуючий модуль
• Споживання струму при холостому ході:
  • 10 mA (при вхідному живленні, без підключеного акумулятора і навантаження)
  • 5 mA (при живленні від акумулятора, без підключеного навантаження)
  • 4 mA (у режимі очікування, при живленні від акумулятора, SW підключено до землі)
• Автоматичне управління зарядкою: підтримує літієві акумулятори з 1–7S елементів
• Режим зарядки: високоефективна синхронна автоматична зарядка з підвищенням/зниженням напруги, ефективність зарядки понад 95%
• Етапи зарядки: м’яка зарядка (для сильно розряджених акумуляторів), постійний струм, постійна напруга, автоматичне припинення зарядки при повному заряді, запобігання надмірному заряду. Для розряджених акумуляторів зарядка починається з малого струму для активації, а потім переходить на більший струм
• Зарядна напруга: доступні варіанти 8.4/12.6/16.8/21/25.2/29.4V. В даному випадку за замовчуванням – 16.8V.
• Зарядний струм: доступний вибір від 1 до 8А. В даному випадку за замовчуванням – 8A. Максимальна потужність зарядки залежить від вхідної та зарядної напруги. При вхідній напрузі 12V, зарядна потужність не повинна перевищувати 100W, при вхідній напрузі 24V – не більше 150W.
• Критерій завершення зарядки: зарядка припиняється, коли зарядний струм стає меншим за 4% від заданого значення (за замовчуванням – менше 0.04А)
• Точний багатовитковий потенціометр на платі: дозволяє вільно регулювати напругу перемикання основного живлення та напругу відновлення, зручний для різних умов
• Захист від розрядження акумулятора: поріг налаштовується, червоний індикатор блимає при низькому рівні заряду
• Ізоляція між вхідним і вихідним струмом при живленні від акумулятора: заряд акумулятора не повертається на вхід
• Дизайн PCB: плата з 4-ма шарами
• Додаткова інформація
• Відсутність захисту від зворотної полярності: при зворотному підключенні модуля можливе його пошкодження
• Робоча температура: -40 до +85 °C
• Габарити: 100 мм x 45 мм x 22 мм (довжина x ширина x висота)
• Вага: без радіатора – 45 г, з радіатором – 66 г

Сфери застосування

• Забезпечення резервного живлення для комп’ютерів з живленням на 12V
• Резервне живлення для систем контролю доступу та охоронних систем
• Резервне живлення для промислових систем управління

Визначення контактів:

1. Vout – вихідний позитивний контакт, підключається до навантаження.
2. GND (вихід) – вихідна земля, підключається до навантаження.
3. GND (вхід) – вхідна земля, підключається до негативного полюса вхідного джерела живлення.
4. Vin+ – вхідний позитивний контакт, підключається до позитивного полюса вхідного джерела живлення.
5. Bat- – підключається до негативного полюса акумулятора.
6. Bat+ – підключається до позитивного полюса акумулятора.

Елементи управління та індикація:

Потенціометри:

• VR2: потенціометр для регулювання напруги перемикання на основне живлення. Коли напруга основного джерела стає нижчою за встановлене значення VR2, основне живлення вимикається, і модуль автоматично перемикається на резервне живлення від акумулятора.
• VR1: потенціометр для регулювання напруги відновлення основного живлення (VSTART). Коли напруга основного джерела перевищує значення, встановлене VR1, і зберігається понад 3 секунди, відбувається автоматичне вимикання резервного живлення від акумулятора, і модуль повертається на живлення від основного джерела.
• VR3: потенціометр для регулювання порогової напруги захисту від розрядження акумулятора. При живленні від акумулятора, якщо напруга акумулятора падає нижче встановленого порогу і зберігається більше 3 секунд, вихід вимикається, і червоний індикатор LED3 починає блимати (1 секунда увімкнений, 1 секунда вимкнений).

Індикатори:

• LED1 (синій): індикатор вхідного джерела живлення. Світиться при підключенні вхідного джерела живлення та гасне, коли живлення перемикається на акумулятор.
• LED2 (червоний): індикатор живлення від акумулятора. Світиться при живленні від акумулятора.
• LED3 (червоний): індикатор завершення зарядки. Світиться при повному заряді, вимикається під час зарядки. При живленні від акумулятора, якщо напруга знижується нижче захисного рівня, LED3 блимає.
• LED4 (зелений): індикатор зарядки. Світиться під час зарядки, гасне при повному заряді.

Примітка: Якщо акумулятор не підключений, LED3 і LED4 блимають по черзі.

J1 піни:

• SW: Порт для підключення вимикача живлення, який дозволяє керувати ввімкненням або вимкненням вихідного живлення ззовні. За замовчуванням вихід ввімкнено
  • Розімкнено: вихід увімкнено
  • На землю: вихід вимкнено
• GND: Земля
• RED: Вивід для зовнішнього підключення індикатора LED4
• VCC: Живлення 5V
• GRN: Вивід для зовнішнього підключення індикатора LED3

Інструкції щодо підключення зовнішніх LED індикаторів:

Для підключення зовнішніх індикаторів LED3 та LED4 використовується цей роз’єм. На платі вже встановлені обмежувальні резистори на 4.7 kOm, тому достатньо просто підключити LED до відповідних виводів. Рекомендується використовувати світлодіоди високої яскравості з прямою напругою приблизно 2-3V. Підключення зовнішніх LED не впливає на роботу встановлених на платі індикаторів.

Вимоги до зарядки та налаштування:

1. Максимальна зарядна потужність
   Відповідно до різних вхідних напруг, максимальна зарядна потужність змінюється:
   • Для вхідної напруги 12V, зарядна потужність не повинна перевищувати 100W.
   • Для вхідної напруги 24V, зарядна потужність не повинна перевищувати 150W.
2. Зарядний струм в залежності від ємності акумулятора
   Зарядний струм залежить від ємності акумулятора:
   • Швидка зарядка: 0.3-0.5 від ємності акумулятора.
   • Повільна зарядка: приблизно 0.2 від ємності акумулятора.
   • Наприклад, для літій-іонного акумулятора ємністю 10aH:
     • Швидкий заряд: 10aH × 0.4 = 4A, час зарядки приблизно 2.5 години.
     • Повільний заряд: 10aH × 0.2 = 2A, час зарядки приблизно 5 годин.
   • Конкретні значення зарядного струму слід перевіряти у специфікаціях виробника акумулятора.
3. Перевірка зарядної напруги
   • Підключіть вхідне джерело живлення і за допомогою мультиметра перевірте, чи відповідає зарядна напруга вимогам.
   • Без підключеного акумулятора зарядна напруга буде стрибати, а індикатор зарядки буде миготіти, що є нормальним. Це імпульсна напруга, що генерується зарядним пристроєм для автоматичного виявлення акумулятора, з максимальною амплітудою, яка дорівнює зарядній межі напруги.
   • Вимкніть вхідне джерело, підключіть акумулятор, а потім увімкніть вхідне джерело. Якщо спочатку підключити вхід, а потім акумулятор, це може призвести до неправильного виявлення акумулятора та неможливості заряджання. Необхідно спочатку підключити акумулятор, а потім вхідне джерело.
4. Налаштування напруги перемикання основного живлення
   • Коли напруга основного живлення нижча за задану VR2, основне живлення відключається, і переключається на резервне живлення акумулятора.
   • Напруга перемикання основного живлення (VUVP) є в п’ять разів більшою за напругу на точці тестування TP2:
     • $VUVP=VTP2\times 5$ (V)
   • Наприклад, якщо ви налаштуєте потенціометр VR2 так, щоб напруга TP2 дорівнювала 2.1V, тоді VUVP = 2.1 × 5 = 10.5V. Основне живлення буде відключено, коли напруга опуститься нижче 10.5V. За замовчуванням, напруга перемикання дорівнює 10.5V.
5. Налаштування напруги відновлення основного живлення
   • Коли напруга основного живлення перевищує задану VR1, резервне живлення акумулятора вимикається, і живлення відновлюється з основного джерела.
   • Напруга відновлення основного живлення (VSTART) є в п’ять разів більшою за напругу на точці тестування TP1:
     • $VSTART=VTP1\times 5$ (V)
   • Наприклад, якщо ви налаштуєте потенціометр VR1 так, щоб напруга TP1 дорівнювала 2.3V, тоді VSTART = 2.3 × 5 = 11.5V. Основне живлення відновиться, коли напруга перевищить 11.5V. За замовчуванням, відновлення напруги становить 11.5V.
6. Налаштування захисту від низької напруги акумулятора
   • BATVUVP – це напруга, при якій, якщо напруга акумулятора опуститься нижче BATVUVP протягом більше ніж 3 секунд, вихід вимикається. У цей момент червоний індикатор миготітиме (включається на 1 секунду, вимикається на 1 секунду).
   • BATVUVP є в п’ять разів більшою за напругу на точці тестування TP3:
     • $BATVUVP=VTP3\times 5$ (V)
   • Для налаштування VR3 слід спостерігати за напругою TP3, щоб досягти потрібного значення. Наприклад, для 3 серій літій-іонних акумуляторів, значення BATVUVP потрібно встановити на 9V, налаштувавши VR3 так, щоб TP3 дорівнювало 1.8V, що відповідає: 1.8 × 5 = 9V.
7. Напруга запуску акумулятора (BATVSTART)
   • BATVSTART – це напруга, при якій акумулятор має бути більшою за BATVSTART протягом більше ніж 3 секунд, інакше вихід буде вимкнено. За замовчуванням, адаптується для 3 серій літій-іонних акумуляторів на 9.6V.