2.5A帶TypeC接口的不間斷（UPS）電源

我曾要求備份小型5V低功耗設備，如Foscam C1安全攝像頭還有一個(gè)基于樹(shù)莓派的LoRaWAN連接器

許多常見(jiàn)的5V不間斷電源采用雙芯片設計，帶有鋰離子電池充電器為備用電池充電，升壓轉換器將電池電壓升高至5V。

像我的大多數個(gè)人設計一樣，成本不是主要驅動(dòng)因素。我在尋找一個(gè)優(yōu)雅的，最好是單芯片的設備，它是適合的。

鋰離子電池在長(cháng)時(shí)間充滿(mǎn)電的情況下會(huì )產(chǎn)生壓力。由于UPS大部分時(shí)間都是電池充滿(mǎn)電的待機狀態(tài)，因此考慮到這一點(diǎn)的設備正是最合適的。

我最終會(huì )決定LTC4040型，來(lái)自模擬設備的2.5A備用電池電源管理器。

LTC4040有一個(gè)外部電源路徑，當電源可用時(shí)，直接從輸入端為輸出供電。在失去外部電源的情況下，升壓型DC-DC轉換器從單電池鋰離子電池或LiFePO4電池產(chǎn)生5伏電壓。當有外部電源時(shí)，升壓調節器作為降壓電池充電器反向工作。

隨著(zhù)設計中容易的部分被取消，現在是時(shí)候集中精力在難的部分——連接器上了。

該項目的印刷電路板將直接安裝到一個(gè)雙18650電池架，因此它是不理想的有通孔引線(xiàn)從底部突出。但是，SMD（表面貼裝設備）連接器上常見(jiàn)的TH（通孔）定位針仍然是可以接受的，前提是它們不會(huì )超出PCB的底面。

連接器還需要安裝在板邊緣的固定電池端子之間。電池座的內部四個(gè)安裝孔是多余的，可以拆下。

我有一把5伏的插頭包，里面有1.3毫米的直流插座。因此，我認為，使用SMD 1.3mm直流插座似乎是一個(gè)顯而易見(jiàn)的選擇。我甚至訂購了額定電流為5A的Wurth 694103107102直流電源連接器。

Raspberry PI和安全攝像頭都使用USB Micro-B接口作為輸入電源。

一開(kāi)始，一個(gè)USB類(lèi)型的a連接器出現了輸出的最邏輯的連接器。但是，A型連接器以在中等電流下不可靠而著(zhù)稱(chēng)。A型連接器的數據表通常規定最大電流在1到1.8A之間，盡管我發(fā)現其中一個(gè)額定值為3A。許多電纜的載流能力也很差，導致不可接受的電壓降。在電池端子之間安裝一個(gè)SMD a型連接器也是一種壓力。

在這個(gè)階段，我暫時(shí)停止了設計，請求幫助選擇一個(gè)連接器，而在下一個(gè)項目的一半完成。

我的請求很快就會(huì )得到電路制造商社區. 杰森在1月11日評論說(shuō)，USB C是完美的連接器。起初我持懷疑態(tài)度。我擔心的是找到合適且不昂貴的電纜——我指的是USB-C到USB Micro-B，長(cháng)度約為30到50厘米，不需要花費一條胳膊和一條腿。

但是，亞馬遜會(huì )用30cm Fasgear USB-C至USB Micro-B電纜大約6美元。他們甚至有一個(gè)50cm Fasgear USB-C至USB-C電纜新的覆盆子皮4的費用差不多。

可通過(guò)輸入F0、F1和F2設置蓄電池化學(xué)和充電電壓。對于鋰離子電池，可選擇3.95V/4.0V/4.05V/4.1V的調節充電電壓。對于LiFePO4電池，這些閾值變?yōu)?.45V/3.5V/3.55V/3.6V。

由于電池用于備用目的，并且當電池充滿(mǎn)電時(shí)容量會(huì )降低，因此建議在電池壽命期間權衡容量（運行時(shí)間）。

使用A123的兩個(gè)磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池的5V UPS俯視圖。

PROG引腳上的固定電阻器設置最大充電電流。電流設計使用2K電阻將充電電流設置為1A。LTC4040包括安全超時(shí)，鋰離子電池約為4.25小時(shí)，LiFePO4約為2.13小時(shí)。

電流分流器（R1）可用于將系統負載優(yōu)先于充電電流，以確保輸入電源不會(huì )過(guò)載。目前，0.01歐姆分流器將最大輸入負載設置為2.5A（0.025V/0.01）。這意味著(zhù)，如果負載達到2.5A，充電器將被節流至幾乎為零。您可以將R1更改為0.007歐姆，將電流設置為3.5A。這使得電池可以在1A充電，而負載可以消耗2.5A。

R16/R15將電源故障閾值設置為4.6V。當輸入電壓超過(guò)4.6V時(shí)，器件將以直通模式工作（通過(guò)外部Q1 MOSFET），輸出電壓將跟蹤輸入電壓。當輸入電壓降到該閾值以下時(shí)，DC-DC轉換器將接通，并通過(guò)電池為負載供電。在此模式下，輸出電壓通過(guò)R3/R4設置為5.0V。

設計文件可以從電路制造商下載網(wǎng)站。Circuit Maker是一個(gè)免費的EDA工具 .

本設計的PCB由 jlcpcb.com網(wǎng)站 .