Diseño de UPS Supercap de CC de bajo voltaje

Navega tus respuestas
3

En general, estoy pensando en diseñar un UPS para un dispositivo de CC de baja potencia dada la corriente CA de mayor voltaje, con el almacenamiento manejado por un supercapacitador o un banco cableado en paralelo.

Para mi caso específico, estoy buscando alimentar un RasPi con un transformador HVAC de 24VAC 3 Amp con respaldo desde supercaps en el rango de 2.5V - 3V.

Existen algunos productos comerciales similares, el más cercano es Juice4Halt, y existen varios productos LiPo (UPiS), y las opciones más generales basadas en baterías han sido preguntas en este sitio anteriormente. Solo estoy al tanto de un proyecto usando supercaps, pero son cableado en serie y entre la necesidad de equilibrar los condensadores y no usar un convertidor elevador, el tiempo de uso de la energía de respaldo es más limitado de lo posible y las ineficiencias pueden reducirse. Me pregunto cuál sería la topología más eficiente para este sistema.

Actualmente, los dos métodos que se me ocurren tienen valores relativos y no tengo la experiencia para elegir el mejor, o para saber si no estoy pensando en una idea mejor.

El primero es que el método simple parece ser (24VAC- > Rect- > 2.4VDC- > 5VDC- > Load):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Una versión más compleja costaría 5V y luego un Boost / Buck bidireccional a las tapas (24VAC- > Rect- > 5VDC (< - > 2.5V) - > Load):

simular este circuito

Mi expectativa es que la segunda versión sea más eficiente energéticamente, suponiendo que la fuente de energía esté generalmente disponible, pero que el primer diseño funcionaría mejor en una situación de apagón o de apagón.

¿Cuál sería el más eficiente considerando tanto el uso de energía como el factor de potencia? ¿Alguno de ellos tendrá más probabilidades de funcionar como se espera en la mayoría de las situaciones? ¿El diseño causaría problemas de alimentación para el dispositivo de carga (RasPi) mientras las tapas se están cargando inicialmente? ¿Algo más a tener en cuenta para / gotchas saber?

    
pregunta btharper

2 respuestas

1

Su primer esquema es bastante sencillo de hacer, y lo más probable es que funcione bien. La disminución de la eficiencia no es tan importante cuando se está ejecutando con alimentación de red. El segundo será más difícil de implementar.

Para cualquiera de los diseños, no podrá utilizar los convertidores de refuerzo más baratos disponibles, ya que los más extendidos están hechos para los rangos de voltaje de Li-Ion (es decir, aumentan de 3,5 V a 5 V).

También tenga en cuenta que la capacidad no mide la cantidad de energía almacenada, que sería C * V 2 , por lo que un capacitor 10F con capacidad de 2.5 voltios almacena la misma cantidad de energía que 2.5F capacitor clasificado a 5V o 0,1F capacitor clasificado a 25V. Este hecho también explica por qué las tapas de bajo voltaje son más baratas y más pequeñas.

Otro problema con los supercaps es que a menudo solo son baterías de respaldo RTC glorificadas con corrientes de descarga recomendadas del orden de 1-10 mA y resistencia interna de 1-10 Ohm. Si se extrae 0.5 A de dichas tapas, se producirá un daño permanente. Lea atentamente todas las especificaciones antes de comprar, no solo compruebe la capacidad y el voltaje y suponga que todo lo demás estará bien.

Todavía le sugiero que considere una batería de ión de litio como la solución más barata y efectiva. Eso es lo que uso en mi Banana Pi, que expone las almohadillas de Li-Ion en la placa y no requiere partes adicionales (aparte de la batería) para tener energía de respaldo.

    
respondido por el Dmitry Grigoryev
0

enlace

Aquí hay una descripción completa de un diseño que incluye el manejo de apagón y apagado. (¿Y por qué no estás controlando Hackaday por la mañana y por la noche por costumbre?)

    
respondido por el C. Towne Springer

Lea otras preguntas en las etiquetas

Sedra y Smith Ejemplo 3.2 Verilog FIR filter utilizando FPGA