UPS за рутер с оловен акумулатор от обикновен UPS

Разбира се, за захранване на рутер може да се ползва обикновен UPS. Но това е неефективно.

На пазара има разни готови решения, но батериите им са доста скромни. И са включени в цената. А много хора имат едни излишни батерии от UPS, които все още могат да се ползват, обаче са сменени за всеки случай (алармата е сигнализирала, че е време за смяна).

На моя UPS я игнорирах и изкарах 5 години с една батерия. Но започна по-често да се включва алармата при включване и ми омръзна да я спирам.

Имаше и подути кондензатори, може и затова да е пищяла алармата. Но все пак смених оригиналния акумулатор с нов от друга марка (по-евтин). Разбира се и кондензаторите смених.

Резултатът от измерването беше „Not great, not terrible“ (470uF се водят, смятайте...):

Не е ефективно да се ползва обикновен UPS за захранване на рутер, защото напрежението от акумулатора (около 12-13V) първо се преобразува в 230V, адаптерът го преобразува в 12V, после вътре има DC/DC преобразователи, които го преобразуват в 5V и 3,3V. Освен това се захранва и цял компютър с USB интерфейс през цялото време (този компютър е свързан с компютъра, който се захранва - за да знае последния колко време му остава на батерия).

Някои разбирачи са пробвали и са установили, че обикновено рутерът работи и при по-ниско от 12V напрежение - даже и с 5V адаптер. Но тогава токът е по-голям, явно проектантите са избрали 12V за да има по-малко загуби в проводниците към адаптера.

Най-близкото стандартно напрежение на кондензаторите е 16V, така че би трябвало да са ползвали поне такива и рутерът да издържи един акумулатор с напрежение 13V и даже малко повече (трудно един акумулатор ще подаде 16 волта или повече).

Така че няма нужда напрежението от акумулатора да се стабилизира, може направо да се подава към рутера (така или иначе напрежението не се ползва за нищо директно, първо се преобразува на 5V или 3.3V).

Най-лесния начин да се свърже е просто с един превключвател. Друг начин е по метода с двата диода (или даже с един - ако не се страхувате да изгорите оригиналния адаптер като му подавате напрежение от акумулатора).

Варианта с превключвателя - изисква някой да се занимава, има downtime, трябва да се зарежда пак ръчно, няма защита от прекалено разреждане на акумулатора, няма защита от претоварване. При варианта с диодите - има загуба на енергия в диодите. Ако сложим реле - всички недостатъци от изброените пак важат, без това, че някой ще се занимава (ще има загуба и в релето, освен в диодите).

Ако просто се свърже акумулатора паралелно на адаптера може адаптерът да изгори (заради големият ток - зарядния плюс товара), няма защита от претоварване, няма защита от прекалено разреждане.

За да изкара по-дълго време акумулатора е добре да се зарежда не до напрежението, до което обикновено се зарежда, а до примерно 13V. Така полезният капацитет пада, но пък акумулаторът ще изкара по-дълго време. И, разбира се, трябва да има защита от прекалено разреждане.

В идеалния случай устройството трябва да има следните функции:

• Термична защита (да изключи акумулатора ако прегрее).
• Защита от прекалено разреждане.
• Зарядното да зарежда акумулатора до 13V и да има ограничел на зарядния ток.
• Защита от претоварване.
• Бързо превключване.
• Ограничение колко време след възстановяване на напрежението да се изключи батерията (защото иначе ако напрежението не е стабилно ще се получат много смущения в захранващото напрежение).
• Напрежение 13V в режим „мрежово захранване“ - защото няма логика акумулаторът да дава 13V, а при нормален режим да се захранва с 12V (ще има пик при превключването).

Моят рутер е с адаптер 12V/2A, не намерих нищо подходящо (все някакви слабички за 1A или нещо такова).

Мисля си да направя нещо такова. Първо си помислих с микроконтролер - вкарва се информация за температурата, токовете и напреженията през АЦП и от цифровите изходи се командват MOS транзистори с индуциран канал. Обаче ако микроконтролерът забие? Или има бъг и се отпуши някой транзистор преди да се е запушил другия (бъгът може да се дължи примерно на йонизираща радиация, която е обърнала някой бит от 0 на 1 - т.нар. bit flip).

По-надеждно е с аналогови интегрални схеми - операционни усилватели, компаратори (с хистерезис), таймери...

Може и да се подходи хибридно - част от логиката да е твърда (да няма начин да се включи някой транзистор преди друг да е изключил), да има аналогово ограничаване на тока, термичната защита на акумулатора и токоограничаващите елементи да е с компаратор (с хистерезис) - да спира тока от/към акумулатора при прегряването му, а също и тока към товара, ако случайно се окаже за продължително време над разрешеното, а останалото да се управлява от микроконтролера. Но пък то не останаха много неща за микроконтролера за вършене (ако няма дисплей и смятане колко време остава за работа на батерия или за зареждане на батерията). Така че може и превключването да се направи да работи с компаратор.

Знаете ли да се предлага готов такъв модул? Има ли смисъл да откривам топлата вода?

Допълнение от 2021 година

Решението е било под носа ми. Просто не съм му обърнал внимание. Втория резултат от горната картинка, продуктов номер 32852797799  в AliExpress:

Купих си подобен от магазин наблизо (MW AD-55A). 

През CH 1 се захранва товара. През CH 2 се зарежда акумулатора и при отпадане на захранването акумулаторът се превключва да захранва товара (не съм сигурен дали директно или със стабилизиране на напрежението с DC/DC преобразовател, но спокойно товарът може да се захранва директно от акумулатора).

Внимавайте да не ви набутат от евтините захранвания, които нямат защита от понижение на напрежението на акумулатора.

В документацията на MW AD-55A пише, че има защита от понижаване на напрежението (изключва батерията ако напрежението ѝ падне под безопасното ниво). Тествах тази функция, след като изключи измерих напрежение 10,95V. Издържа 14 часа с акумулатор 12V/9Ah.

Погрешка взех SCP-35-12, което нямаше такава защита. Батерията е свързана по най-простия начин - паралелно на товара, с диод преди захранването. И ще продължи да захранва товара дори и когато напрежението ѝ падне опасно ниско. Но успях да го върна и да доплатя за MW AD-55A.

В AliExpress също се намират такива захранвания, потърсете с фразата "ups charging power supply".