Резервная батарея Raspberry PI 3 Model B

В настоящее время я пытаюсь разработать источник бесперебойного питания для своего микроконтроллера ( Raspberry Pi 3 Model B ). Я читал в документации, что микроконтроллеру требуется 5 В, и сила тока, потребляемая им, будет зависеть от используемых мной периферийных устройств.

В нормальных условиях микроконтроллер будет питаться от 5V microUSB, который идет в комплекте, но в случае отключения питания или выдергивания шнура я хочу использовать перезаряжаемые литий-ионные батареи в качестве резервного источника питания. Я также хотел бы, чтобы схема была способна заряжать перезаряжаемые литий-ионные батареи, предотвращая перезарядку литий-ионных батарей.

Я также хочу, чтобы мой микроконтроллер был портативным, чтобы я мог использовать его снаружи. Поэтому я хотел использовать солнечную панель для обеспечения питания схемы, но во времена, когда солнечная панель не обеспечивает достаточной мощности, я хотел, чтобы перезаряжаемые литий-ионные батареи снабжали микроконтроллер необходимым питанием. Я также хотел бы, чтобы солнечная панель перезаряжала литий-ионные батареи, когда солнечная панель имеет избыточную мощность, чтобы отдавать ее микроконтроллеру. Опять же, схема должна быть способна предотвратить перезарядку литий-ионных аккумуляторов.

Я осмотрелся и увидел, что некоторые другие делают что-то подобное, но я не нашел ничего, что дало бы мне конкретное объяснение или схему, которую я понимаю.

Моя попытка: (Обратите внимание, что 5 В - это microUSB или солнечная панель, а источник питания 4 В - это перезаряжаемые литий-ионные батареи.) Я понимаю, что значения неверны и что может потребоваться повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный... Я также нужно что-то на месте, чтобы убедиться, что когда батареи полностью заряжены, не происходит обратной полярности, правильно?

Любая помощь приветствуется!

Это когда 5VmicroUSB или солнечная панель подключены, обратите внимание, что они «заряжают» перезаряжаемые литий-ионные батареи (не знаю, как смоделировать перезаряжаемые литий-ионные батареи)

Это когда 5V microUSB отключается, и тогда литий-ионные аккумуляторы сразу начинают подавать питание на микроконтроллер

Raspberry Pi 3 не может работать при напряжении 4 В. Минимальное заданное напряжение питания 4,75. Блокировка при пониженном напряжении имеет тенденцию происходить при 4,5-4,6 В.
Да, я знал, что значения были неправильными, я просто пытался дать представление о том, что я пытался сделать. Но знать минимальное напряжение питания полезно, спасибо! Любые другие советы приветствуются!
Ищите «ИС управления питанием» и/или «ИС зарядных устройств» на веб-сайтах обычных подозреваемых (TI, Linear, Maxim, Microchip и т. д.). У них есть несколько решений, которые могут соответствовать вашим потребностям.

Ответы (1)

Ваша попытка даже не соответствует требованиям каждого компонента системы, а именно:

  1. Модель Raspberry Pi B: Регулируемый источник постоянного тока 5 В, сила тока до 1,7 А.

  2. Литий-ионный элемент: максимальное напряжение 4,20 В. Максимальный ток заряда? (зависит от емкости батареи и рейтинга «C»). Минимальное напряжение под нагрузкой 3,0В.

  3. Солнечная панель: эффективная передача энергии на батарею и/или нагрузку (если вы не возражаете против использования панели большого размера).

Чтобы запустить Pi от одного литий-ионного элемента, вам абсолютно необходим усилитель напряжения. Этот усилитель должен подавать до 1,7 А при 5 В, поэтому он может потреблять до ~ 3,3 А от батареи (при КПД преобразователя 85%).

Чтобы запустить Pi от солнечной панели без разрядки батареи, панель должна подавать на преобразователь мощность до 10 Вт. На практике это означает, что вам, вероятно, нужна панель мощностью не менее 20 Вт.

Усилитель напряжения может только увеличивать (а не уменьшать) напряжение, поэтому, если панель выдает более 5 В, вам нужен понижающий преобразователь, чтобы понизить его до 5 В или меньше. Для зарядки аккумулятора необходимо понизить напряжение на панели до 4,2 В и применить ограничение тока.

Но солнечные панели автоматически ограничивают ток в зависимости от интенсивности света, поэтому ваша схема также должна работать правильно, когда панель не может обеспечить заданный зарядный ток. Когда это происходит, вам нужно уменьшить зарядный ток, чтобы предотвратить падение напряжения панели ниже точки максимальной мощности. Преобразователи, которые делают это, называются MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Чтобы не повредить батарею, вам нужно каким-то образом отключить ее, прежде чем она полностью разрядится, и, возможно, какое-то предупреждение, чтобы Pi можно было отключить, пока у него еще есть питание. В выключенном состоянии ваша схема должна потреблять незначительный ток от батареи.

Наконец, вам нужна достаточная емкость аккумулятора для работы Pi в течение разумного периода времени. Выбранная емкость аккумулятора повлияет на максимальный зарядный ток и способ его применения.

Если батарея может потреблять больше тока, чем потребляет Pi, вы можете просто подключить зарядное устройство и усилитель прямо к ней без управляющих диодов. Тогда аккумулятор будет «плавать» до 4,2 В, а весь избыточный ток поглощается бустером (если он ему нужен). Если батарея может выдерживать только низкий зарядный ток, она должна быть изолирована от выхода во время зарядки, и вам нужен байпас для направления избыточного тока панели на усилитель. Ваша попытка воплощает основную концепцию этой конфигурации, но ничего не делает для удовлетворения других требований.

Суть в том, что вы не можете создать практичный ИБП на солнечной энергии из двух диодов и резистора!

Резервная батарея Raspberry PI 3 Model B
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v