2.5A带TypeC接口的不间断（UPS）电源

互推小编 2023-05-29

动机

我曾要求备份小型5V低功耗设备，如Foscam C1安全摄像头还有一个基于树莓派的LoRaWAN连接器

许多常见的5V不间断电源采用双芯片设计，带有锂离子电池充电器为备用电池充电，升压转换器将电池电压升高至5V。

像我的大多数个人设计一样，成本不是主要驱动因素。我在寻找一个优雅的，最好是单芯片的设备，它是适合的。

锂离子电池在长时间充满电的情况下会产生压力。由于UPS大部分时间都是电池充满电的待机状态，因此考虑到这一点的设备正是最合适的。

我最终会决定LTC4040型，来自模拟设备的2.5A备用电池电源管理器。

LTC4040有一个外部电源路径，当电源可用时，直接从输入端为输出供电。在失去外部电源的情况下，升压型DC-DC转换器从单电池锂离子电池或LiFePO4电池产生5伏电压。当有外部电源时，升压调节器作为降压电池充电器反向工作。

随着设计中容易的部分被取消，现在是时候集中精力在难的部分——连接器上了。

连接器

该项目的印刷电路板将直接安装到一个双18650电池架，因此它是不理想的有通孔引线从底部突出。但是，SMD（表面贴装设备）连接器上常见的TH（通孔）定位针仍然是可以接受的，前提是它们不会超出PCB的底面。

连接器还需要安装在板边缘的固定电池端子之间。电池座的内部四个安装孔是多余的，可以拆下。

我有一把5伏的插头包，里面有1.3毫米的直流插座。因此，我认为，使用SMD 1.3mm直流插座似乎是一个显而易见的选择。我甚至订购了额定电流为5A的Wurth 694103107102直流电源连接器。

Raspberry PI和安全摄像头都使用USB Micro-B接口作为输入电源。

一开始，一个USB类型的a连接器出现了输出的最逻辑的连接器。但是，A型连接器以在中等电流下不可靠而著称。A型连接器的数据表通常规定最大电流在1到1.8A之间，尽管我发现其中一个额定值为3A。许多电缆的载流能力也很差，导致不可接受的电压降。在电池端子之间安装一个SMD a型连接器也是一种压力。

在这个阶段，我暂时停止了设计，请求帮助选择一个连接器，而在下一个项目的一半完成。

“USB C是完美的连接器”

我的请求很快就会得到电路制造商社区. 杰森在1月11日评论说，USB C是完美的连接器。起初我持怀疑态度。我担心的是找到合适且不昂贵的电缆——我指的是USB-C到USB Micro-B，长度约为30到50厘米，不需要花费一条胳膊和一条腿。

但是，亚马逊会用30cm Fasgear USB-C至USB Micro-B电缆大约6美元。他们甚至有一个50cm Fasgear USB-C至USB-C电缆新的覆盆子皮4的费用差不多。

示意图

电池化学和充电电压

可通过输入F0、F1和F2设置蓄电池化学和充电电压。对于锂离子电池，可选择3.95V/4.0V/4.05V/4.1V的调节充电电压。对于LiFePO4电池，这些阈值变为3.45V/3.5V/3.55V/3.6V。

由于电池用于备用目的，并且当电池充满电时容量会降低，因此建议在电池寿命期间权衡容量（运行时间）。

使用A123的两个磷酸铁锂（LiFePO4）电池的5V UPS俯视图。

充电电流

PROG引脚上的固定电阻器设置最大充电电流。电流设计使用2K电阻将充电电流设置为1A。LTC4040包括安全超时，锂离子电池约为4.25小时，LiFePO4约为2.13小时。

电流分流器（R1）可用于将系统负载优先于充电电流，以确保输入电源不会过载。目前，0.01欧姆分流器将最大输入负载设置为2.5A（0.025V/0.01）。这意味着，如果负载达到2.5A，充电器将被节流至几乎为零。您可以将R1更改为0.007欧姆，将电流设置为3.5A。这使得电池可以在1A充电，而负载可以消耗2.5A。