Задачка возникла перед вашим покорным слугой в следующем обличье: требуется грамотно погасить ОС Linux (крутящуюся на Embedded-решении) при отключении внешнего питания. Питание это поступало от стандартного порта USB 2.0 на сделанный ранее коробочку-прибор через не менее стандартный USB-B разъём. Неискушённый пользователь этого девайса предпочитал банально выдёргивать USB кабель, следуя принципу «UnPlug-NoPlay-NoProblem». Понятно, что embedded-решение без жёстких дисков и с обнулённой при конфигурировании виртуальной памятью стойко к подобным форс-мажорам, однако пара тысяч пользователе-часов наработки показала, что не всегда получается «без проблем».
Пришлось наморщить мозг и отправиться в творческий транс. По выходу из транса материализовался первый возможный путь решения проблемы – психологический, поначалу показавшийся самым привлекательным. Ход размышлений был примерно таков – почему рядовой юзер недрогнувшей рукой дёргает торчащую в порту USB флешку? Наверное, потому что ни он сам, ни его ближайшие знакомые не теряли таким образом дипломной работы, диссертации или годового отчёта. Почему тот же юзер не дёргал во времена оны принтерный кабель из работающего принтера? Наверное, потому что или сам видел, или сам слышал из чьих-то уст, как приходилось покупать новую MB или Centronics на ISA (PCI). Мне не хочется (от слова вообще), чтобы мою коробочку выдергивали бесцеремонно. Что для этого надо сделать? Правильно, сформировать требуемое пользовательское поведение.
Пришлось тряхнуть навыками схемотехники и трассировки, и очередная версия коробочки обзавелась на передней панели RGB-светодиодом и кнопкой, а также пьезосигналом с противным тембром внутри. Несложная программка определяла, корректно ли прошло крайнее отключение. Если некорректно и проступок юзера был первым на её флеш-памяти, то следовало управляющее воздействие: вместо радующего жёлтого и зелёного цветов индикатора коробочка моргала режущим глаз красным и мерзко верещала пару минут, прежде чем успокаивалась и начинала грузиться. Рецидив карался пятью минутами, ещё более мерзким вереском и строкой в мануале, гласящей, что коробочка, заблокированная по причине неоднократного некорректного выключения, снимается с гарантии, вот.
Вы знаете, способ оказался на удивление действенным. Но тут Уважаемый Заказчик выдвинул пожелание, чтобы перед отключением коробочка бы ещё сообщала на сервер, что уходит на время со сцены. Теперь требовался какой-никакой, но источник энергии. Мозг из следующего творческого транса вернулся с мыслью: литий-полимерный аккумулятор – это наше всё! Здравое размышление добавило к этой мысли немало скепсиса: заряжать аккумулятор при каждом включении как-то не очень хотелось, потому как число зарядов-разрядов есть ресурс расходуемый, а также предмет циничного обмана производителями батарей невинных покупателей. Заряжать не при каждом включении, а по мере разряда? Так это надо целый огород городить, батарею калибровать, напряжение на ней с неплохой точностью мерить. В общем, то да сё, и тут на сцену вышел Samsung Galaxy со своими зажигательными аккумуляторами. Представив себе пожар в том месте, где должна была стоять коробочка, пришлось волюнтаристски махнуть шашкой и прекратить мучительные обдумывания второй идеи.
Сходивши в транс по третьему разу, творческий гений принёс на свет ионисторы. А что, вроде неплохо. 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. Обдумывать за отсутствием вариантов уже было нечего, и снова пришлось взяться за схемотехнику на пару с трассировкой.
Поиски по бескрайним просторам Инета принесли некоторый улов, и, по недолгим размышлениям, решено было остановиться на микросхеме компании Linear LTC3110. Забегая вперёд, скажу, что была опробована ещё пара вариантов, но не особенно удачно. Если Читателю интересны подробности выбора – милости прошу в личку. Из имеющихся в наличии вариантов LTC3110 содержит практически всё, необходимое для построения источника резервного питания на ионисторах:
— в ней есть понижающее-повышающий преобразователь, что делает конструктора не особо ограниченным в выборе напряжений питания;
— преобразователь этот использует для накопления энергии индуктивность, что заметно повышает КПД и даёт возможность отдавать в нагрузку пару ампер;
— есть возможность ограничить ток, потребляемый при зарядке в диапазоне 125мА — 2А, что особенно важно при питании от USB;
— имеется встроенная схема индивидуальной балансировки последовательно включённых ионисторов для повышения запасаемой мощности и надёжности;
— микросхема снабжена выводами, индицирующими степень заряда ионисторов;
— и, на сладкое, имеется дополнительный компаратор, пороги срабатывания которого задаёт пользователь.
За подробностями и примерами применений отсылаю любопытного Читателя к даташиту на микросхему, всемогущий Гугл с заклинанием «LTC3110 pdf» Вам в помощь.
В теории, для построения работоспособного Микро-ИБП к самой LTC3110 нужно добавить схему, осуществляющую питание коробочки в штатном режиме, при наличии подключения к работающему USB. На эту почётную роль была выбрана ИМС ST1S10PHR, чей неприхотливый нрав и невысокая цена известны и проверены уже давно. Также пришлось добавить ключ, разрывающий цепь питания основных потребителей в процессе начальной зарядки ионисторов. Этот ключик позволяет решить две задачи: во-первых, время начальной зарядки сокращается (поскольку практически всё потребляемое от USB идёт в ионисторы), а во-вторых, исключает неприятную возможность обесточивания при настолько недозаряженном ИБП, что запаса энергии всё же не хватит на корректное отключение. Более того, «высокий старт» с полностью заряженных ионисторов разрешает схеме иногда (но не очень часто) потреблять больше тока, чем может отдать порт USB – дефицит будет пополнен из ионисторов. Такая ситуация может возникнуть, например, при записи большого блока информации на ёмкую USB-флешку, питающуюся вместе с коробочкой.
Думаю, что на этом вводную часть можно завершить, и перейти к конкретной рабочей схеме.
Так выглядит схема микро-UPS на ионисторах.
Питание поступает от порта USB 2.0 (верхний левый угол схемы). На DA1 по рекомендуемой схеме из даташита собран понижающий преобразователь 5В -> 3.3В. Единственная его особенность – дополнительный фильтр от высокочастотного звона на L2 и C7. При желании, эти элементы можно исключить. Резисторы R3…R5 служат для экстренной разрядки ионисторов перед транспортировкой, например, или перед наладкой всей платы в целом, иначе на ней остаётся источник питания, причём достаточно мощный, чтобы чего-нибудь сжечь. Подключаются-отключаются разрядные резисторы перемычкой SA1. VT1,C16,R17 и R18 — ключ питания основных потребителей, о нём уже говорилось выше и придётся добавить пару слов ниже. Всё остальное – стандартная обвязка LTC3110 из даташита.
3V3SBY – дежурное питание схемы управления, в коробочке она реализована на CPLD EPM240T100 от Альтеры, но ничто не мешает исполнить её на микроконтроллере или дискретной логике. 3V3 – основное питание коробочки, резервированное UPSом. Информация о статусе микро-ИБП выводится на PWRFAIL, BATFULL и BATLOW с говорящими сами за себя названиями. PWRFAIL активируется при пропадании питания от USB, BATFULL индицирует достижение зарядом ионисторов уровня 95% (5.2В), BATLOW показывает снижение уровня заряда до 40% (2.1В). При желании, этот уровень можно откорректировать подбором R6 и R7, ориентируясь по даташиту. К сожалению, такой фокус не проходит с уровнем BATFULL – он гвоздями забит в ИМС.
Управляют микроИБП два сигнала: PWRON и BATOFF. PWRON включает основное питание, BATOFF отключает ИБП в целом.
Общая логика работы микроИБП такова:
- в исходном состоянии С8 и С9 полностью разряжены, перемычка SA1 в левом положении, питание 5V USB не подано;
- устройство включается в порт USB-B 2.0;
- преобразователь на DA1 начинает выдавать ток на линию 3V3SBY, запитывая схему управления на CPLD, которая, в свою очередь, размыкает ключ VT1, снимая сигнал PWRON; кроме того, схема управления снимает сигнал BATOFF, включая DA2;
- DA2 начинает заряжать ионисторы; по мере их зарядки деактивируется сигнал BATLOW (при 2.1В), затем активируется BATFULL (при 5.2В на ионисторах);
- появление сигнала BATFULL схема управления расценивает как готовность микроИБП к работе, и включает VT1, подавая питание на основную схему; DA2 при этом продолжает мониторить ионисторы, и при снижении заряда менее 95% начинает подзарядку; подключение VT1 к выводу RSENS DA2 гарантирует, что для подзарядки будет взят такой ток, что не превысит лимит USB с учётом потребляемого основной схемой; если потребление основной схемы этот лимит превысит, начнётся разрядка ионисторов для компенсации излишних трат;
- при отключении 5V USB активируется линия PWRFAIL, давая знать устройству управления, что внешний источник пропал; схема управления формирует запрос на прерывание ARM-процессора для запуска скрипта корректного отключения; всё это время питание осуществляет DA2;
- по завершении процедуры отключения ARM выдаёт сигнал о том, что всё готово к погасанию, и схема управления выставляет BATOFF, отключая DA2; в таком состоянии коробочка находится до подачи питания на 5V USB (см. п.1 за исключением остаточного заряда на С8 и С9);
- если ARM сильно замешкался и не сумел всё позакрывать до сигнала BATLOW, схему придётся обесточить насильно.
При желании несложно организовать и любую другую логику управления микро-ИБП, например, повысив уровень включения BATLOW процентов до 60% (подобрав R6 и R7), использовать его как сигнал о необходимости остановки, отключаясь насильно по полному разряду С8 и С9.
Напоследок быстренько пробежимся по настраиваемым параметрам схемы. R1 и R2 определяют выходное напряжение DA1, другое напряжение может потребовать замены С1, С2, С4-С6 и L1. Номинал C8 и С9 определяет только времена зарядки и разрядки ИБП, лично пробовал от 4.7 до 100 Фарад, теоретически ограничений нет. R6 и R7 определяют уровень активизации BATLOW. От соотношения R8/R9 зависит напряжение максимальной зарядки ионисторов. R11 определяет ток, потребляемый от 5V USB, при указанном сопротивлении схема потребляет 0.5А. Соотношение R12/R14 устанавливает такой уровень падения 5V USB, который будет определяться как пропадание питания (PWRFAIL). R15/R16 определяет выходное напряжение DA2 в режиме разрядки.
Выходные сигналы LTC3110 выполнены по схеме «открытый сток» для того, чтобы не привязываться к конкретному напряжению питания. В моей схеме подтягивающие резисторы для них задействованы в CPLD, не проблема задействовать их в любом современном микроконтроллере. Ну уж если вы решите собирать схему управления на К155, то резисторами вам придётся озаботиться самостоятельно.
Пару слов про C16. Получение этого знания отняло у меня больше всего времени, проведённого над макетной платой ИБП. Ведь в чём проблема? В даташите черным по-английски написано, что если вы хотите, чтобы сумма потребляемого основной схемой тока и тока подзарядки ионисторов гарантированно не превысила лимита, установленного R11, будьте добры питать основную схему от вывода RSENS. ОК, договорились. А дальше – интереснее. Поскольку в вашей схеме может быть что угодно, вплоть до КоЗы (КЗ, оно же короткое замыкание, оно же коротыш), говорит даташит, LTC3110 снабжена специальной схемой защиты. ОК, очень мило. А теперь самое интересное. Читаем даташит дальше: а чтобы схема защиты не ошиблась, будьте добры, обеспечьте суммарную ёмкость по линии питания НЕ БОЛЬШЕ, Карл, 10 микроФарад. Опаньки… На всё про всё, и ни в чём себе не отказывайте. И правда, любую нагрузку больше 10uF при подключении клинит… Не обманули, басурмане. Пришлось внести небольшую задержку в ключ на VT1, которую и даёт С16. Понимаю, что на некоторое время VT1 при этом окажется не в ключёвом режиме, а между небом и землёй (в смысле, между VCC и GND), что есть совсем не здорово. Но так хоть работает. Такая вот «нову хаву». Для ревнителей чистоты ключевых режимов добавлю, что пробовал ставить не С16, а индуктивность 1.5 мкГн последовательно с VT1 – всё замечательно работает.
Ниже привожу изображение печатной платы с описываемой схемой, естественно, нумерация компонентов отличается от указанной на принципиальной схеме — она сквозная для всей коробочки.
Если есть вопросы — милости прошу.
Комментарии (63)
Jmann
14.03.2017 15:22+3Похожая 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
20.03.2017 18:34+1я 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
14.03.2017 15:30+1А готовые платы на LTC3110 встречаются? Что-то не на эбеились.
SvSh123
14.03.2017 17:23Нет.
Да и микросхемы этой фирмы у нас попадаются заметно реже, чем TI или ON Semiconductor, например.
Lordi
22.03.2017 13:28А 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
22.03.2017 16:28Покупают, еще как.
У нас сумма заказа не всегда достигает этих 20 евров, так что Мышер — не для нас. :)
Costic
14.03.2017 16:01На 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
14.03.2017 20:00В 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
21.03.2017 22:00Действительно, 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
21.03.2017 22:01Гальваническая развязка трансформатором на постоянном токе?
Откройте любой 200-рублёвый хабчик USB2.0 и взгляните на конденсатор на входе — Ваши страхи превратятся в ужас.
vvzvlad
14.03.2017 16:21+1Ёмкость – 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
14.03.2017 18:24+1Балансировка 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
14.03.2017 18:44+1Хм, странно. Все ионисторы, которые я видел на 5 вольт, были составные из двух 2.7, типа таких:
Как в них решается проблема балансировки?Zolg
14.03.2017 20:26+1если последовательно соединять совершенно одинаковые ионисторы, то описанной проблемы не возникнет. Естественно, на фабрике это сделать несколько проще, чем купив два «одинаковых» ионистора в магазине.
sleeply4cat
15.03.2017 12:06А с LiPo аккумуляторами такой фокус не срабатывает, у меня в китайце после разрядки разброс банок почти 0.2 вольта, без балансировки он бы после десятка циклов помер =\
klirichek
15.03.2017 14:41Ну, это у вас. А в тех же макитовских аккумах для шуриков пять последовательных банок вполне живут без всякой балансировки.
Ezhyg
15.03.2017 16:30Там балансир стоит. Вскройте и убедитесь.
klirichek
16.03.2017 07:32-1Именно, 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
16.03.2017 11:06Брехня! («Не верю», ага). Без пруфов — это в соседнюю дверь :P.
klirichek
16.03.2017 14:35+1Ну 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
16.03.2017 16:00+2PCB BL1830
Почитал. Много думал. Это просто восхитительно.
Я начинаю верить в теориюзаговоразапланированного 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
15.03.2017 15:13+1Это 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
16.03.2017 07:34+1Именно 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
16.03.2017 07:44Точно литий? Точно оригинальная макита?
Черт с ней с балансировкой, но отсутствие побаночной защиты — это бомба.Ezhyg
16.03.2017 11:07Есть 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
16.03.2017 14:30а 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
16.03.2017 14:59+1Ах… 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
danyaShep
14.03.2017 19:06+2У 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.electronus
14.03.2017 21:00Да, в серверном мире перешли с лития на ионисторы. Конкретнее на рейд картах. Но у них свои мотивы. Во-первых память и контроллеры на рейд карте стали потреблять существенно меньше, чем в литиевую эпоху. Во вторых появилась дешевая флеш память достаточных размеров, в которую проще сбросить содержимое RAM и уснуть, чем просто держать включенную DRAM и делать ей рефреш. Ну и как вишенка на тортике сверху — остановка сервера для замены литиевой батареи — удовольствие дорогое. Вот и ушли на ионисторы…
Из статьи я понял, что устройство автора не зарачено в рэк, допускает простои, и к нему нет требования работать вечно. Респект автору за статью, но я тоже склоняюсь в пользу лития в данном случае.
rodial
14.03.2017 20:58+1От 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.
Wan-Derer
15.03.2017 07:30+2Мелкие 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
15.03.2017 07:53А почему если АКБ то сразу литий? Чем старый добрый металгидрид не устроил?
Не таскать же его. Вполне безопасная вещь.SvSh123
15.03.2017 09:02а) 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
15.03.2017 09:06а) 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
15.03.2017 09:41Вот 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
15.03.2017 09:56НА моей практике вполне нормально подзарядка себя показала.
А свинец это уж совсем экстрим, не для этой задачи.
cpcat
15.03.2017 11:48Но ведь получается, что с резервным питанием уже нет препятствий выдёргивать шнур USB — работа всё равно будет завершена корректно. Это повод убрать пищалку.
br0x
15.03.2017 14:15+2У 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
21.03.2017 22:08+1У 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 :-)
sim31r
17.03.2017 06:24Даже 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
17.03.2017 10:39+1Аккумуляторы 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
17.03.2017 15:20А почему 2 ионистора, а не один более емкий?
SvSh123
17.03.2017 15:26+1Особенность микросхемы. Она заточена именно под 2 последовательно соединенных ионистора.
VladSMR
21.03.2017 22:10+1Не 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
18.03.2017 12:42вместо 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
21.03.2017 22:12Интересное решение.
Искал информацию о тестировании и не нашел.
Уважаемый Автор, Вы снимали разрядные характеристики ионисторов при номинальной нагрузке данного блока питания?VladSMR
21.03.2017 22:13На осциллографе с развёрткой 20 сек на деление и на реальной нагрузке, которую в процессе не измерял — мне этого было достаточно.
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
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.