Микро-UPS на ионисторах

[edeldm]

Не увидел в тексте ответ на самый главный вопрос.
После устнановки и запуска, сколько же времени держит и при каком потреблении?

[mickvav]

Ну, энергии там — CU^2 — в районе 50 Джоулей. При токе в 1 ампер на 5 вольтах — не больше 10 секунд, вестимо. Автор, моя оценка близка к реальным ТТХ?

[CrazyRoot]

USB 2.0 Навряд ли там больше 0.5А

[lonelymyp]

Девайс питается от UBS 2.0 порта, так что ток раза в 2 меньше.

[GreenStore]

Для справки. 50 джоулей — энергия, равная упавшей на ногу гири массой 5 кг с высоты 1 метра.

[zomby]

А если на голову, то все 500.

[Potok]

Поправочка: CU^2/2 всё же.

[kuzmuk]

У ионисторов есть большая беда – кривая разряда совсем не плоская.

Сколько фактически мА*ч получается снять с этих 10Ф? Очень интересно.

Мы когда-то думали о похожем решении аналогичной задачи. Но у нас получалось что все устройство должно состоять из ионисторов. Поэтому используем LiPo аккумулятор.

[SvSh123]

кривая разряда совсем не плоская

Эти микросхемы как раз и предназначены для того, чтобы ее «выровнять». Хорошая штука, но дороговата. :)
Экспериментировал со схемой на одном ионисторе и повышающем преобразователе MCP1640. Решение от LT, конечно, намного удобнее и более универсально.

[VladSMR]

А чем мешает неплоская кривая при наличии специализированного контроллера с индуктивным StepUp-StepDown преобразованием? Всё равно практически весь заряд будет выпит… Выходное напряжение при этом стабилизировано.
LiPo, конечно же, не конкурент, только мысль о пожаре в ЦОДе приводит в шок и трепет. Вы лично готовы расписаться, что этого не случится? Не термистор поставить, а ГАРАНТИРОВАТЬ деньгами возможный ущерб?

[VladSMR]

По-хорошему, E=C/2*(5.4**2-0.8**2)
При 0.8В 3110 перестаёт преобразовывать.

[VladSMR]

По ощущениям — не похоже.
При потреблении процессорного модуля 300мА на 3.3В времени работы хватает пройти вдоль коридора нашего НИИ от демо-зала до туалета, метров 70, сесть за стол, почесать репу и включить осциллограф. Если коллегам интересно — могу померять.

[Jmann]

Похожая ситуация возникла с системой на Raspberry Pi B+. В очередной раз, после некорректного отключения (выдернул шнур питания), упал Raspbian. Взял на заметку идею. Спасибо!

[Visphord]

я с малиной в домашних условиях решил вопрос проще — купил повербанк со сквозной зарядкой и получил «UPS» на много часов работы. Правда да, мониторить этот источник питания приходится «вручную» (но я его ни разу так полностью и не высаживал).

[sirocco]

А готовые платы на LTC3110 встречаются? Что-то не на эбеились.

[SvSh123]

Нет.
Да и микросхемы этой фирмы у нас попадаются заметно реже, чем TI или ON Semiconductor, например.

[Lordi]

А у нас разве что-то вообще покупают? Все адекватные люди ушли на маузер, даже с доставкой 20 евро дешевле выходит и доступно намного больше позиций. И кстати 80% продукции TI на территории РФ не доступны вообще, например, найти UCC28510 оказалось нереальной задачей — никто не мог привезти быстро, а сроки 2-3 недели это конечно кошмар.

[SvSh123]

Покупают, еще как.
У нас сумма заказа не всегда достигает этих 20 евров, так что Мышер — не для нас. :)

[Costic]

На линии VUSB вижу два конденсатора C1 и C2 по 22 мкФ. Есть мнение (стандарт USB) что на входе емкость не должна превышать 10 мкФ. Но меня больше волнует гальваническая развязка, страшно такие конденсаторы к USB подключать. Может быть трансформатор на вход и стабилитрон?

[avost]

В смысле, вы зарядный блок трансформаторым хотите сделать? А то трансформатор постоянного тока ещё не изобрели :). А мощность стабилитронов, которые могли бы безопасно для себя разрядить 10-и фарадный конденсатор уже прикинули :). Да и бессмысленно это всё, там напряжение 5.4 вольта максимальное.

[VladSMR]

Действительно, стандарт USB ограничивает входную ёмкость, однако он же ограничивает отдаваемый ток. Обычно стоят специализированные ИМС. Теоретически при перегрузке они выдают в вышележащую схему сигнал OVERLOAD. Возможных отрицательных последствий вижу два: успеет возникнуть OVERLOAD и порт USB из 0.1А не перейдёт в 0.5А, или вообще отключится. Если мы такое видим — придётся С1+С2 привести к 10 мкФ. Правда, такая схема будет отклоняться от рекомендованной для ST1S10. Второе: входное питание стабилизируется на пару миллисекунд позднее (чем с 10 мкФ) без других нежелательных последствий.

[VladSMR]

Гальваническая развязка трансформатором на постоянном токе?
Откройте любой 200-рублёвый хабчик USB2.0 и взгляните на конденсатор на входе — Ваши страхи превратятся в ужас.

[vvzvlad]

Ёмкость – в фарадах, число циклов заряда-разряда как бы не ограничено, вольт правда маловато – 2.7 максимум на одну ячейку, а каскадируются они не очень просто.

М? Что не так с каскадированием?

[Zolg]

Балансировка заряда
При последовательном включении из-за различий в реальных характеристиках двух деталей с одной и той же маркировкой 5В могут распределиться, например, как 2,8 и 2,2 В что приведет к преждевременной кончине того, который 2,8.

ps:
ионисторы бывают далеко не только на 2,7В
5,5В также очень распространены.

[vvzvlad]

Хм, странно. Все ионисторы, которые я видел на 5 вольт, были составные из двух 2.7, типа таких:

Как в них решается проблема балансировки?

[Zolg]

если последовательно соединять совершенно одинаковые ионисторы, то описанной проблемы не возникнет. Естественно, на фабрике это сделать несколько проще, чем купив два «одинаковых» ионистора в магазине.

[klirichek]

Ну, это у вас. А в тех же макитовских аккумах для шуриков пять последовательных банок вполне живут без всякой балансировки.

[Ezhyg]

Там балансир стоит. Вскройте и убедитесь.

[klirichek]

Именно, что вскрывал. Там есть контроль температуры и контроль заряда, подключенный к одной из пяти банок. Остальные четыре просто сварены последовательно, без каких-либо подключений к точкам сварки.

[Ezhyg]

Брехня! («Не верю», ага). Без пруфов — это в соседнюю дверь :P.

[klirichek]

Ну да, ну да.
Если что, аккумулятор BL1815 (вдвое ёмче — BL1830).
По запросу PCB BL1830 гугль выдаёт кучу картинок с платой защиты (они продаются отдельно). И там можно хорошо разглядеть, что к батарее ведут всего три провода, из них два — силовые.

Специально разбирать свой аккумулятор ради подобных снимков не буду, ничего нового там не увижу.

ЗЫ. А вам минус. Могли бы сами легко нагуглить и посмотреть, раз так заинтересовало.

[Zolg]

PCB BL1830

Почитал. Много думал. Это просто восхитительно.
Я начинаю верить в теорию заговора запланированного устаревания.

Краткое содержание:

• 'плата защиты' в батарейке содержит eeprom, мк и общается с зарядкой
• в случае, если платой защиты в поведении батареи обнаружены аномалии (скорее всего по алгоритму Uобщ != 5*Uоднойбанки), зарядка прерывается и сей факт заносится в eeprom
• после трех неудачных зарядок в eeprom заносится флаг 'батарея неисправна' и дальнейшая зарядка невозможна.

Просто гениальный ход. С одной стороны безопасность обеспечивается. С другой — 5S батарея рано или поздно (скорее рано) разбалансируется, внезапно умрет и пользователь побежит за новой, т.к. 'на системе'.
При этом все банки внутри могут быть вполне себе OK.

ps: было бы здорово, если бы вы модель батареи указали до того как разбрасываться минусами за негуглинг. Ну просто, чтоб предмет для гугленья был.

[Zolg]

Это скорее вопрос к китайским банкам.
Самодельную батарею на панасониковских банках 2P4S балансирую где-то раз в 30 циклов, причем из общей стройной картины по факту только одна банка выбивается.

ps:
Очень, очень, сильно удивлюсь, если в макитовских аккумах действительно 5 последовательных литиевых (никеля пожалуйста, сколько угодно) банок без балансировки. 99%, что отсуствие балансного разъема означает наличие балансирующей схемы внутри самой АКБ.

[klirichek]

Именно так. Пять банок сварено последовательно. К одной(!) подключена схема с контроллером. Ну и где-то между банок вклеен термодатчик. Никаких других подключений к отдельным банкам нет.

[Zolg]

Точно литий? Точно оригинальная макита?
Черт с ней с балансировкой, но отсутствие побаночной защиты — это бомба.

[Ezhyg]

Есть подозрение… единственные банки на 5 элементов, для Макиты, которые я нашёл, были NiMH. Именно в таком формфакторе — пачка «батареек», внутри термопредохранитель, два провода, всё…

[klirichek]

а зачем она такая нужна, 6-вольтовая?

Нормальный 18-вольновый аккум на 1500mAh. пятибаночный.
Разбирать пришлось по причине перегоревшего предохранителя (у них два вывода — один для зарядки и питания маломощной нагрузки, вроде подсветки в дрели/шурике, а второй — высокотоковая нагрузка на основной мотор. И там предохранитель). Тогда-то и обратил внимание на странную для лития схему, где какой-то провод помимо крайних выводов батареи подключён только к одной из банок, и совершенно ничего нет на остальных.

[Ezhyg]

Ах… до меня дошло про какие аккумуляторы речь. Вы же про 18-вольтовый сказали (надо было сразу поискать, вспомнил бы о чём речь). Там где 5 банок, «защита» только на плате в аккуме, а зарядка «умная» (и тоже с типа «защитой»).

Виноват, да :(. Сомнения развеяны, речь про Makita BL1815.

это УГ(рёбищное) поделие вообще недостойно звания марки, но… теперь там и 1830 (и 14-вольтовые аналогично) парами меряются, умирают пачками, теперь это совсем-совсем расходник :(.

ну вот, пока я обедал, вы и выше указали, о чём речь… раньше надо было! :P

[Mad__Max]

А вот LiFePO4 из одной партии срабатывает. Несколько батарей таких последовательно набранных из 4-6 ячеек вообще без балансировки работают, так даже после десятков циклов заряд-разряд отличий в напряжениях больше 0.1 В между всеми банками (т.е. между минимальным и максимальным напряжением из всего набора, а не средний разброс) найти так и не удалось.

Последний год в работе еще батарей из литий-марганцевых элементом без балансира. Первые циклы без балансировки тоже напряжения идеально совпадают. Надо будет еще разок проверить когда хотя бы 100 циклов наберется.

[danyaShep]

У нормального повербанка на литии шансов загореться почти нет. А ресурс батарейки сейчас даже не знаю кого может беспокоить. Через 3 года воткнуть новую банку 18650 за $4. У неё ёмкость даже лет через 5 будет намного больше, чем у ионисторов.

Использую в электромеханическом замке ml-102. Дешевой банки лития из какой-то отбраковки хватило на 2 года работы. Теперь поставил качественную банку и надеюсь забыть про неё еще на несколько лет.

[rodial]

От заряда током менее 500mA при наличии контроля перезаряда шанс загореться у литиевой 18650 нулевой.
Боитесь возгорания — возьмите LiFePO4. Цена за ту же ёмкость примерно в 2 раза выше обычного лития, но и плюсы есть: не боится длительного переразряда, да и срок службы при приемлемой потере ёмкости больше.

[Mad__Max]

Плюсую за LiFePO4 для подобных схем. 1 банка по размеру и весу как раз примерно как 2 таких ионистора. Емкость хоть и намного ниже обычного лития (минимум в 2 раза если это настоящий LiFePO4 и емкость указана честно, а не китайская подделка с китайскими миллиамперами или перемаркированным литий-кобальт элементом внутри), но все-равно минимум в десятки раз выше чем у ионисторов. А цена наоборот ниже.

Ресурс высокий(скорее всего переживет железку в которую его поставили) и сжечь аккумулятор даже специально сильно издеваясь над ним практически невозможно.

Хотя теперь когда работа проделала и схема разработана и готова проще инисторами дальше пользоваться.

[Wan-Derer]

Мелкие придирки с изображению схемы:

• линии GND надо заканчивать значками GND, а не собирать в кучу. Меньше линий — лучше читаемость схемы;
• перемычка показана в положении "сервис", а надо бы показывать в положении "ворк".

А схемка интересная, положу ка её в "избранное" :)

[Dioxin]

А почему если АКБ то сразу литий? Чем старый добрый металгидрид не устроил?
Не таскать же его. Вполне безопасная вещь.

[SvSh123]

а) Саморазряд (если только это не Sanyo Eneloop и иже с ними)
б) Эффект памяти (не такой заметный, как у Ni-Cd, но имеется)
в) Количество циклов (литий по этому параметру точно лучше)

[Dioxin]

а) постоянный подзаряд это решит даже с обычными элементами.
б) и в) тоже не волновался бы, режим работы в данном случае такой что
на несколько лет хватит точно.
Зато ничего не загорится.

[SvSh123]

Вот как раз постоянного подзаряда Ni-MH не любят, НЯЗ. Им лучше подходят циклы полного заряда — разряда.
Зато в таком режиме хорошо работают обычные свинцовые аккумуляторы. SLA — наше фсё. :)

[Dioxin]

НА моей практике вполне нормально подзарядка себя показала.
А свинец это уж совсем экстрим, не для этой задачи.

[cpcat]

Но ведь получается, что с резервным питанием уже нет препятствий выдёргивать шнур USB — работа всё равно будет завершена корректно. Это повод убрать пищалку.

[br0x]

У меня сервер на Raspberry Pi 1 Model B вертится круглосуточно уже больше двух лет. RAM диск и SD карта в режиме read-only, вот и весь секрет. Никакие внезапные отключения не страшны. Тем не менее, сама идея UPS интересна

[VladSMR]

У Уважаемого Заказчика есть один оооочень пытливый инженер. Ему было не в ломину спаять прерыватель питания и за пару месяцев несколько ДЕСЯТКОВ ТЫСЯЧ раз включить-выключить устройство, причём со случайной задержкой. И предъявить результат :-)

[GreenStore]

Пытливому инженеру — респект :-)

[VladSMR]

Безусловно.

[Mad__Max]

А мне это анекдот про японскую бензопилу и русских мужиков напомнило.

[SvSh123]

Мимо.
Только так и испытывают технику, от которой может зависеть жизнь человека, например.

[sim31r]

Даже крошечные аккумуляторы типа 2032 имеют емкость около 200 мАч, или 720 ампер-секунд, что больше чем несколько ампер-секунд у ионисторов (пропорционально емкости в фарадах). Не загораются ввиду малых размеров и запасенной энергии.
Достоинства ионисторов понятны. Но выбирая между крошечными аккумуляторами или ионисторами тут выбор не однозначный. Если автор боится возгорания как у Samsung Galaxy там емкости другие, 5500 мАч, большие зарядные и разрядные токи, все возможные ошибки пользователей (вода, деформации, удары, левые зарядки, перегрев, переохлаждение, намеренное вредительство) при тиражах в миллионы устройств.
По долговечности вопрос тоже спорный, у меня есть ноутбук с Windows 98, аккумуляторы кое-как но работают. В условиях микр-UPS где им не нужно выклыдываться на 100%, а скорее на 0.5% они могут быть вечные, ни перезаряда, ни переразряда…

[Zolg]

Аккумуляторы 2032 с емкостью в 200 мА*ч? звучит как фантастика.
Батарейки, да, возможно. Но ток они отдают весьма слабый, для питания PRi никак не хватит.

[mark_ablov]

А почему 2 ионистора, а не один более емкий?

[SvSh123]

Особенность микросхемы. Она заточена именно под 2 последовательно соединенных ионистора.

[VladSMR]

Не совсем так. Микросхема позволяет включить и один ионистор, и три по схеме 2+1. Просто энергия в джоулях не зависит от схемы соединения, а вот нижний предел напряжения, после которого 3110 останавливается, составляет 0.8 В. При параллельном соединении ионисторов на них обоих останется по 0.8, а при последовательном — по 0.4 на каждом.

[kdekaluga]

вместо радующего жёлтого и зелёного цветов индикатора коробочка моргала режущим глаз красным и мерзко верещала пару минут, прежде чем успокаивалась и начинала грузиться.

Это просто вредоносное поведение. Представьте, что Windows вела бы себя также. В какой момент мы бы начали её ненавидеть? А что если никто не выдергивал «коробочку», а произошло аварийное отключение питания всего ПК?

p.s. решение интересное, и я считаю, что разработчики обязаны решать проблемы нештатного отключения именно так, а не вредоносным поведением.

[D_EL]

Интересное решение.
Искал информацию о тестировании и не нашел.
Уважаемый Автор, Вы снимали разрядные характеристики ионисторов при номинальной нагрузке данного блока питания?

[VladSMR]

На осциллографе с развёрткой 20 сек на деление и на реальной нагрузке, которую в процессе не измерял — мне этого было достаточно.

[MarSoft]

И всё же, если не секрет, чем занимается эта пресловутая коробочка? Заинтриговали прямо...

[VladSMR]

:-(
Без комментариев, поймите меня правильно…