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.
Загляните на мой Телеграмм КАНАЛ Азбука РадиоСхем
1. Принцип работы
Плата LX-2BUPS выполняет три основные функции:
- 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. - 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. - 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
Неплохой и дешовый Модуль LX-2BUPS для создания UPS/ИБП на 2 Li-Ion 18650 аккумулятора
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:
- Зарядное устройство аккумуляторов
Используется контроллер заряда, TP4056, обеспечивающий безопасный заряд литий-ионных элементов с ограничением тока и напряжения.
- 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. - 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.
- Микросхема автоматического переключения
Обеспечивает мгновенное переключение между внешним питанием и аккумуляторами без прерывания работы подключенных устройств. - 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:
- Компактность и низкая стоимость.
- Простота настройки и подключения.
- Возможность работы с широким диапазоном выходных напряжений.
- Подходит для питания устройств с током потребления до 3 А.
- Безопасная зарядка и защита аккумуляторов.
- Автоматическое переключение источников питания.
- Возможность дополнительного использования внешних аккумуляторов
Минусы:
- Ограничение по выходной мощности — подходит для устройств с потреблением до 3 А.
- При подключении внешних аккумуляторов существенно возрастает время зарядки
- Требуется подбор качественных аккумуляторов для надежной работы.
8. Варианты использования
- Резервное питание для роутеров, модемов и других сетевых устройств.
- Источник питания для Arduino, ESP и других микроконтроллерных систем.
- Резервное питание для камер видеонаблюдения.
- 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.
