Плата низьковольтного універсального ДБЖ UPS-1228-12, оновлено 15.05.24

Один із моїх читачів побачив мій коментар щодо плати низьковольтного ДБЖ і запропонував зробити огляд, надіславши мені цю плату.
За нинішніх умов такі пристрої знову стали актуальними, тож я, звісно, погодився — тим паче, що й самому мені це було дуже цікаво.

Нагадую: щоб постійно бути в курсі нових тем у блозі, рекомендую підписатися на мій інстаграм, де я публікуватиму сповіщення про всі нові теми й, можливо, писатиму просто про щось цікаве — посилання на акаунт

Також підписатися на оновлення та нові статті можна в телеграм-каналі — https://t.me/KirichBlog

Думаю, усі знають, що поруч із нами є довбаний сусід разом із диктатором-господарем, які вирішили, що треба терміново «звільнити» Україну від електростанцій, підстанцій і ЛЕП, а нещодавно — ще й від телебачення. Наприклад, ось так виглядає одна з найбільших ТЕЦ неподалік Харкова.


А ось тут, мабуть, теж було військове виробництво або сиділи спостерігачі? До речі, за тиждень телевізійне мовлення повністю відновили.
Просто цікаво, росіяни справді вірять у ту маячню, яку їм віщають усілякі путіни, скабєєви, соловйови та інші кримінальники?


А так виглядав Харків 22–23 березня: так, дві доби без електрики, інтернет ледве повзе, додзвонитися майже неможливо. Це, мабуть, теж «звільнення» — зокрема й від людей, які навіть швидку викликати не можуть.


Щоправда, задля справедливості варто сказати, що, спираючись на досвід попереднього року, харків’янам було, м’яко кажучи, байдуже і на путлера з його поплічниками, і на весь рашастан гуртом, адже:
1. Магазини без проблем працювали від генераторів, навіть великі супермаркети, та ще й освітлювали прилеглу територію.
2. На відміну від минулого року, коли зв’язок та інтернет повністю зникали, тепер сяк-так працювало і те, й інше. Щоправда, додзвонитися було дуже складно, а інтернет повз, як у нульових.
3. Працювали всі пункти незламності. Людей там, щоправда, було чимало, але все ж таки.
4. Особисто в мене дві доби минули цілком нормально, витратив близько 25% ємності акумуляторів. До речі, поки не було світла, я отримав замовлення на електронне навантаження, зібрав його, а вже коли дали електрику — відкалібрував і перевірив (можна було й не чекати, просто так зручніше). Тож поки росіянам слабенько вдається завадити Kirich працювати.
5. Військовим на це не те що начхати — вони ще й потім влупили по БНР.

І ось, власне, питання: то з ким зрештою бореться путлер? Ось із цими людьми? Сильний чоловік...
У нас у лютому-березні 22-го навіть сміття регулярно вивозили, і хтось хоче зламати цих людей, вимкнувши їм світло й телебачення? Та ще не виросла така ломачка.



Так, я багато разів чув байку, мовляв, обстрілюють підприємства, що працюють на оборонку. Але яким треба бути ідіотом, щоб на третій рік війни обстрілювати їх, сподіваючись, що це якось зашкодить військовим?
Поясню: якщо йдеться не про плавлення металу в промислових масштабах, то цілком реально обійтися генераторами. Наприклад, газотурбінний генератор на 1.8МВт не такий уже й великий. Хтось скаже: та скільки ж їх треба? А скільки треба, стільки й є. Скажу більше: якщо навіть у нас у супермаркеті стоїть генератор, суб’єктивно, щонайменше на 1МВт, то що заважає поставити для військових щось потужніше?
Крім того, мережу відновлюють — і вгадайте, кого під’єднають до живлення першим? А тепер питання: проти кого воює росія, якщо військовим байдуже до цих зникнень електрики?



Ось, власне, ми й підійшли до теми огляду. Автономне живлення — це добре, але, наприклад, якщо ваші пристрої живляться від низької напруги, а сюди належать різні міні-ПК, роутери, точки доступу, комутатори, оптичні термінали, сховища, то перетворювати 12-230-12 якось зовсім нераціонально; правильніше одразу живити все це від акумулятора.
Але, як це часто буває, «є один нюанс»: по-перше, добре було б, щоб усе це працювало саме по собі, тобто заряджало акумулятор, контролювало, стабілізувало тощо. А по-друге, акумулятори зазвичай видають щось на кшталт 10-14 вольт або, що ще гірше, 10-16.8 вольта — не всім пристроям таке сподобається.

Пристрій, який оглядаємо, розв’язує більшість питань, хоча й не позбавлений недоліків, та й ціна не тішить. Зате він однозначно вартий уваги.

Це невелика платка.


Заявлено такі характеристики, переклад зі сторінки товару:
Діапазон вхідної напруги: 10-28 В
Максимальний вхідний струм (обмеження вхідного запобіжника): 15 А
Струм у режимі очікування: 95%
Характеристики регулювання вихідної напруги
Вихідна напруга: 2-28 В, плавне регулювання.
Вихідний струм: 8,3 А
Вихідна потужність: 100 Вт
Ефективність перетворення: > 95%
Пульсації на виході: <80 мВ (від піку до піку)
Точність стабілізації: 2%




Щільність компонування плати відносно помірна, тобто монтаж щільний, але без фанатизму.


З одного боку розташовані клемники для підключення акумулятора та блока живлення, з протилежного — клемник для підключення навантаження.


Знизу нічого цікавого.


Подивімося, на чому ж усе це зібрано.
1. Мікросхема контролера заряджання. Уже видно, що схема не примітивна, адже тут є повноцінний контролер, щоправда, зі стертим маркуванням. Зарядний ШІМ, причому застосовано синхронний випрямляч.
2. Якийсь захисний діод, судячи з усього, від переполюсування з боку блока живлення, увімкнений паралельно до живлення.
3. Вузол комутації вхідного живлення: тут угорі пара транзисторів керує подаванням живлення з входу блока живлення, нижче чотири транзистори ввімкнені зустрічно й стоять у колі акумулятора. Ну і запобіжник на 15 амперів.
4. Усі електролітичні конденсатори на платі однакові — 470 мкФ, 35 В.


Особливого сенсу описувати принцип роботи немає — він примітивний, як мізки тих, хто прийшов до нашої країни.
Є акумулятор, є вхід від блока живлення, є зарядний пристрій. Акумулятор і блок живлення з’єднані через вбудовані діоди польових транзисторів. Щоб зменшити нагрівання, транзистори в потрібний момент відкриваються, і на виході отримуємо або напругу акумулятора, або напругу блока живлення.
Далі все це «брудне» живлення надходить на вхід універсального перетворювача, який уже видає встановлену нами напругу й водночас забезпечує захист від перевантаження.
От і виходить, що поняття «час перемикання» тут немає й бути не може, а оскільки перетворювач універсальний, то напруга залишається стабільною незалежно від того, що на вході, навіть якщо вона нижча за потрібну.

Власне, це приблизно те саме рішення, яке я пропонував для свого ДБЖ.


Усіма процесами керує якась маленька Tiny24A, вона відповідає за пороги напруги, таймери та іншу сервісну дурню.


У ролі універсального перетворювача виступає класика — LTC3780, яку я вже якось описував.
Цей перетворювач може працювати як у режимі зниження, так і в режимі підвищення. Подальшим розвитком цього принципу є вже оборотний універсальний перетворювач, який не лише підвищує чи знижує напругу, а й робить це в обох напрямках. Такі перетворювачі застосовують у сучасних павербанках.


Як бачимо, на платі є відносно великий радіатор. Подивімося, що під ним.
А під ним спершу термопаста, причому доволі ріденька. Потім я її змив і замінив на свою.


Під радіатором — міст із чотирьох транзисторів AOD4184A: 40 В, 50 А, 7 мОм.


Регулювання струму й напруги аналогове, для цього є аж п’ять підлаштувальних резисторів.
Угорі один — регулюємо вихідну напругу. Далі зліва направо:
Регулювання порога вимкнення за розрядом акумулятора
Регулювання порога ввімкнення за напругою на акумуляторі
Встановлення напруги заряджання
Встановлення струму заряджання.

Загалом усе просто, крім налаштування порогів напруги вимкнення/ввімкнення. Про це пізніше.


Якщо коротко, на платі є дві контрольні точки TP3 і TP4, які відповідають за встановлення кожного з порогів і розташовані поруч із відповідними підлаштувальними резисторами.
Принцип гранично простий: вимкнення — це VUVP=VTP4×4 (V), для автоматичного ввімкнення відповідно VSTART=VTP3×4 (V).
Тобто якщо треба встановити поріг вимкнення на 10 вольтах, то в точці TP4 має бути 10/4=2,5 вольта; якщо вимикати при 9 вольтах, то це буде 9/4=2,25 вольта.
Для ввімкнення процедура аналогічна: якщо вмикаємо при 12 вольтах, то в точці TP3 встановлюємо 12/4=3 вольти.


Щоб полегшити завдання, на сторінці товару є дві таблиці. У першій зазначено, яку напругу завершення заряджання встановлювати для кожної конфігурації акумулятора та який блок живлення використовувати, адже зарядний пристрій працює лише на зниження напруги.


А в другій таблиці вказано напруги вимкнення через надмірне розряджання та відповідні їм напруги запуску — дуже зручно.


Також на платі є кілька джамперів, за допомогою яких задається режим роботи плати. Насправді джампери встановлюються лише у 5 із 6 місць. Той, що ближче до підлаштувального резистора, є виходом для керування материнською платою, якщо це потрібно; решта п’ять задають режим роботи.


Пояснення, звісно, доволі незрозуміле, особливо з огляду на те, що джампери позначені як J4, J5, J6 і J7, тобто їх начебто чотири, а на платі їх 6. Усе тому, що джампер J6 складається з трьох, і за допомогою комбінації положень перемичок можна задати різний час затримки.

Якщо простими словами, то в мене вийшло так:
J4, він же MBSW: з краю плати — мінус, усередині — плюс; з’являється логічний сигнал рівнем 5 вольт, але сигнал короткочасний, активний 0.
J5 — вимикач живлення плати: замкнений — плата працює, розімкнений — переходить у режим сну.
J7 — автозапуск: якщо джампер встановлено, то після відключення через перерозряд, коли напруга підніметься вище порогового значення, плата запуститься знову; якщо не встановлено — чекатиме, поки ви вимкнете й увімкнете кнопку живлення, підключену до J5.
І ось тут криється проблема, причому дитячого рівня. По суті, у вас є два варіанти: або після відключення плата знову сама вмикатиметься, потім вимикатиметься, а тоді знову вмикатиметься, або після кожного автоматичного вимкнення вам доведеться йти й натискати кнопку живлення. Зробити так, щоб після перерозряду плата вимкнулася, але не ввімкнулася, доки не подадуть живлення з БЖ, мабуть, для китайців надто складно... Ідіотизм, чесно...
J6 — подвійна затримка. Спробую пояснити на конкретному прикладі:
Якщо встановити 5/30 сек (положення 1), працюватиме так —
Напруга знижується нижче 12 вольт (порогова напруга ввімкнення), через 5 сек надходить команда вимкнення на виході MBSW.
Через 30 сек вихід плати вимикається.
Коли напруга підніметься вище 13 вольт, на виході MBSW знову з’явиться команда, але тепер це буде команда ввімкнення.
Тобто виходить так: батарея розряджається, коли напруга падає нижче порогового рівня, плата дає комп’ютеру команду вимкнутися, а потім через певний час знеструмлює його. Щойно напруга живлення піднімається, надходить команда на ввімкнення. Але з огляду на те, що плата може запускатися сама (див. вище), функція, на мою думку, так собі.
Таблиця з режимами функції керування живленням материнської плати є на сторінці товару. Ще поруч із джамперами є місце для роз’єму вентилятора. Не знаю, чи він комусь потрібен, але підключений паралельно до виходу плати.



Перейдемо до тестів. Спочатку я просто подав живлення на вхід плати: за напруги 12 вольт ледь світилися лише світлодіод виходу та світлодіод у центрі плати. До речі, я так і не зрозумів, за що відповідає центральний світлодіод: іноді він у мене блимав, іноді світився, але частіше був вимкнений.
Споживання плати — близько 5мА, якщо на вихід подається напруга. Дуже непогано.
Підняв напругу з 12 до 20 вольт — засвітився синій світлодіод, струм зріс до 40мА
Знову знизив напругу до 12 вольт — почав блимати зелений світлодіод, водночас змінювалося й споживання плати.

Так, щодо світлодіодів: на платі їх п’ять — один у центрі, навіщо він, незрозуміло; один біля місця для роз’єму вентилятора показує, що на виході плати є живлення; і ще три — між підлаштувальними резисторами.
Ці три світлодіоди означають:
Синій — наявність напруги на вході плати.
Червоний, по центру — батарея заряджена
Зелений — батарея заряджається.

Власне, це був не надто серйозний тест: просто на початковому етапі довелося розібратися, що взагалі робить плата і скільки споживає. А от що я точно забув, так це виміряти струм споживання від батареї після спрацювання захисту від перерозряду....


На початковому етапі для тестів я використовував батарею від старого шурупокрута: просто, зручно, та й плата захисту є.


Далі налаштовуємо зарядний пристрій відповідно до конфігурації батареї: спочатку виставляємо приблизно 16.8 вольта, можна трохи менше.
Потім підключаємо мультиметр у режимі вимірювання струму послідовно з розрядженою батареєю та виставляємо струм заряджання.
В обох випадках напруга на вході плати має бути завідомо вищою за напругу заряджання — хоча б на 3-5 вольт, а батарея має бути розряджена.

Якщо не плутаю, у плати обертання цих підлаштувальних резисторів за годинниковою стрілкою зменшує значення, а проти — збільшує.


За замовчуванням вихід налаштований на 12 вольт. Загалом так, це найуживаніша напруга в таких системах.


Але плата дає змогу встановити на виході напругу в діапазоні від 1.6 до 28 вольт. І нагадаю: ця напруга не залежить від того, на яку напругу розрахована ваша батарея чи який у вас блок живлення. Напруга блока живлення залежить лише від напруги батареї, а напруга батареї може бути в діапазоні 6-21 вольт. Та й то: напруга блока живлення має бути на кілька вольтів вищою за напругу завершення заряджання вашого акумулятора, але ніхто не заважає використовувати з акумулятором на 7.4 вольта блок живлення на 24 вольти.


До речі, щодо заряджання: перевірив, чи все працює правильно.
Спочатку заряджання відбувається струмом, близьким до встановленого (ближче до кінця заряджання він трохи знизився), потім із природних причин струм поступово падає. Коли він опуститься нижче певної межі (приблизно 1/10 від заданого значення), плата вимкне заряджання й увімкне червоний світлодіод. Акумулятор повністю заряджений і від’єднаний від зарядного пристрою.


Важливий нюанс: під час роботи від акумулятора плата не передає живлення на вхід від блока живлення. Це важливо, адже на виході блоків живлення часто встановлено навантажувальний резистор, потрібний для стабільної роботи, і під час живлення від акумулятора він може його розряджати. Тут такої проблеми немає.


Оскільки платі байдуже, від чого живитися — від БЖ чи акумулятора, — навантажувальний тест і оцінювання ККД я проводив від блока живлення, у якому можна регулювати напругу в широких межах. Але про всяк випадок під’єднав його до входу акумулятора, адже там знати ККД важливіше, тим паче так зарядний пристрій буде вимкнений.


Спочатку я перевірив залежність вихідної напруги від струму навантаження. Спочатку було встановлено 12 вольт, живлення — від акумулятора 4S.
За невеликого струму навантаження напруга трохи просіла, але далі трималася дуже стабільно.


А під час живлення від БЖ на 24 вольти на початку чомусь був невеликий пік до 12.13 вольта. Уже й не пам’ятаю чому, але далі все так само, як від акумулятора: напруга просіла й майже не залежить від струму навантаження. Тому, можливо, є сенс спочатку виставити на виході трохи вищу напругу або налаштовувати її хоча б під невеликим навантаженням.



ККД оцінювався за трьох рівнів навантаження в діапазоні 6–21 вольт, тобто 6 — це повністю розряджений акумулятор у мінімальній конфігурації, а 21 — повністю заряджений у максимальній конфігурації. На виході було 12 вольт.
Струм навантаження становив 4, 8 і 10 ампер, тобто я навіть перевищив заявлене значення 8.3 ампера.

Кілька зауважень: за струму 8 ампер плата змогла працювати за напруги не нижче 7 вольт, а за 10 А — іще менше часу, мінімальна напруга становила 8 вольт. Але все це зумовлено тим, що, наприклад, за напруги 12 вольт і струму 10 А потужність становить 120 ватів, відповідно, за напруги на вході 8 вольт струм навіть без урахування ККД становитиме 15 ампер.
По-друге, за струму навантаження 8 ампер і напруги 8 вольт вихідна напруга трохи знизилася. Те саме сталося і за струму навантаження 10 ампер, але зниження почалося за напруги на вході 10 вольт.
Загалом ККД плати нормальний, як на мене, особливо з урахуванням втрат на запобіжнику, вузлі комутації та проводах до БЖ.



Так виглядало зниження вихідної напруги під час перевантаження: ліворуч за струму 8 А, праворуч — 10 А.


Перевірка теплового режиму під час живлення від акумулятора 4S. Оскільки його ємність не дуже велика, тест тривав близько 10 хвилин.
1. навантаження 50 ватів
2, 3. навантаження 100 ватів, фото зверху та крайнього транзистора перетворювача.

Як на мене, усе чудово.


Після цього я провів значно цікавіший тест: навантаження було близько 100 ватів, вхідна напруга — 9 вольт, тест тривав понад пів години.
Цей тест показує, що буде, якщо живити плату від акумулятора 3S, який майже розряджений, і водночас навантаження максимальне. Тест завершив я сам, а не плата :)


1. Температура в районі дроселя — близько 106 градусів
2. Транзистор збоку плати — 93 градуси.
3. Транзистор ближче до центру плати — 91 градус.

Як на мене, теж цілком нормально, але я б не став використовувати плату в такому режимі, якщо вона встановлена в корпусі. Або треба забезпечити хоча б мінімальний рух повітря.


Для тестування зарядного пристрою довелося взяти акумулятор більшої ємності, хоча й на ту саму напругу.
Струм заряджання встановив 5 ампер. Ближче до кінця заряджання (напруга на акумуляторі — 16.7 вольта) струм на вході становив близько 3.55 А, потужність — відповідно, 85 ватів.
І тут також усе без проблем: зарядний пристрій легко витримує такий струм. Але це, власне, зумовлено високим ККД: якщо на акумуляторі було 16.7×5=83,5 Вт, а на вході — 85.3, то ефективність заряджання становила 98%.


Пульсації оцінювалися в шести режимах. Ліворуч — за струму 4 ампери, праворуч — за струму 8 ампер, а також за трьох варіантів вхідної напруги: 9, 12 і 16 вольт. На виході при цьому було 12 вольт, тобто перетворювач працював як на підвищення, так і на зниження напруги.
Максимальний розмах пульсацій напруги становив 240мВ, але лише за рахунок «голок», основна ж частина сягала максимум 50-100мВ, що цілком нормально.


Ще кілька слів про регулювання напруги вимкнення/ввімкнення плати. Фотографії знайшов пізніше, тому не став вставляти їх у середину огляду.
Як я писав, використовувалася батарея 4S, відповідно, я виставив поріг спрацьовування захисту від перерозряджання на 12 вольт, а ввімкнення — на 12.8 вольта. У контрольних точках це відповідно було 3 і 3.2 вольта. Нагадаю: у контрольних точках виставляємо потрібну напругу, поділену на 4.
Фактично вимкнення відбулося при 12.03 вольта, тобто похибка встановлення напруги таким способом дуже невелика.
Крім того, тут можна опосередковано оцінити споживання плати після вимкнення (останнє фото). В описі заявлялося близько 200мкА. Наразі я не можу цього ні підтвердити, ні спростувати, адже покази блока живлення — 2мА — не можуть бути точними, але суб'єктивно споживання плати в такому режимі, найімовірніше, ближче до 1мА.


Доповнення.
Купив для одного із замовлень пару плат. Узагалі потрібна була одна, але дві виходили за вигіднішою ціною. Причому замовлення зробив 5 травня, а отримав їх уже 14 травня, тобто через 9 днів. Забрав у поштоматі Нової пошти.
Пакування на 5 балів: усе ґрунтовно замотано, причому так, що одна плата ніяк не пошкодить іншу, а в коробку додатково поклали пінопласт.


Платки такі самі, як в огляді, і куплені за тим самим посиланням. Наскільки бачу, це найнижча ціна на них на AliExpress.


Але я б не писав цього доповнення, якби не один невеликий нюанс. На одній платі погано затерли маркування мікросхеми зарядного пристрою, і воно трохи проглядало. Експериментуючи зі спиртом, я зміг розгледіти частину маркування, тож почав шукати, що це за мікросхема. Виявилося, що це не що інше, як BQ2461. Насправді в серії є дві мікросхеми — BQ24610 і BQ24617. Чим вони відрізняються, не дивився — це вже деталі.


Цікавішим виявилося те, що це, по суті, повноцінне джерело безперебійного живлення. Власне, ця мікросхема відповідає за правильне заряджання батареї, а також за комутацію живлення навантаження та підключення до блока живлення.
Виходить, що ця мікросхема разом із мікросхемою універсального перетворювача і є джерелом безперебійного живлення, а мікроконтролер, найімовірніше, контролює напругу батареї та обробляє таймер вимкнення.



Висновки.
Особисто на мій погляд, ця плата цілком заслуговує на 4+, трохи знизив оцінку через два нюанси:
1. Ціна: все-таки майже 40 доларів — це не так уже й мало.
2. Немає можливості заблокувати автозапуск, зберігши можливість автоматичного запуску після подачі живлення від БЖ.

В іншому плата просто чудова: ККД на високому рівні, потужність відповідає заявленій, а фактично навіть вища, безліч налаштувань, ефективний повноцінний зарядний пристрій, можливість керування материнською платою ПК, компактний розмір.
Якщо чесно, якби вона коштувала трохи дешевше, хоча б 25-30 доларів, і не мала проблеми з автозапуском, я б сказав: беріть не роздумуючи.

Але щодо недоліків усе неоднозначно: ціна — поняття відносне, а автозапуск проявляється лише тоді, коли батарею повністю розрядити. До того ж можна зробити «фінт вухами»: встановити поріг автозапуску вище, а не такий, як рекомендовано. Наприклад, для батареї на 12 вольт можна спокійно встановити не 12/12.8, а 12/13.2. Тоді після подачі мережі напруга швидко підскочить до цього значення, і плата коректно запуститься, але не запускатиметься сама після вимкнення. Крім того, багато залежить від вашої батареї: якщо вона має велику ємність, то розряджатиметься відносно невеликим струмом (порівняно з ємністю), тож і «відкат» буде меншим, ніж у слабкої батареї.

На цьому все. Сподіваюся, огляд був корисним. Як завжди, буду радий коментарям і дякую за надану для тестування плату.