LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?

Ymzk

LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« kdy: 21. 07. 2023, 14:01:37 »
Ahojte,
mam tuto bateriu. Rad by som z nej urobil nieco ako univerzalnu UPSku a taku ktora by zvladala idealne aj mensi odber. a bola by pri nom efektivna. Cize plus aj nejaky konverter alebo nieco take kde by sa dobijala ked budem chciet bez prerusenia a napajala by niekolko nvidia jetson nano + raspberry pi a kameru a podobne. Rad za cas by som k nej chcel prist a proste ju dobil. Mate nejaky napad? Pouzivam tuto nabijacku Victron Energy Blue Smart IP65 LiFePO4 charger.

Peniaze niesu problem a nehladam najlacnejsie DYI riesenie. Dakujem velmi pekne za odpoved.



alex6bbc

  • *****
  • 1 751
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« Odpověď #1 kdy: 21. 07. 2023, 16:14:53 »
hledej regulatory nabijeni/vybijeni baterie, hlida to prubeh vybijeni a nabijeni limity at se to treba neprebiji nebo uplne nevydre na nulu.

Re:LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« Odpověď #2 kdy: 21. 07. 2023, 16:31:27 »
alex6bbc: kedze je to smart bluetooth baterka, tak predpokladam, ze nejaku tu zakladnu ochranu pri nabijani/vybijani by mohla mat uz v sebe.
Chcelo by to pozriet doporucene nabijanie v manuale.

_Jenda

  • *****
  • 1 622
    • Zobrazit profil
    • https://jenda.hrach.eu/
    • E-mail
Re:LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« Odpověď #3 kdy: 21. 07. 2023, 16:52:22 »
Protože to asi ochranu před podvybitím má, stačí ti z toho jen udělat cílové napětí. Pro takto malé odběry je nesmysl z toho dělat 230V a pak zase zpátky 5V na Raspberry, protože to bude mít veliké ztráty.

 - Raspberry je na 5V → například https://cz.mouser.com/ProductDetail/709-DDR-15G-5
 - kamera možná bude přímo na 12V, takže bych ji připojil přímo, ta baterka bude mít 11-14 podle stavu nabití, to je v pohodě. Pokud je na jiné napětí, tak si zase otevři katalog meanwellu a najdi si tam vhodný zdroj
 - Jetson nano je podle rychlého googlení taky na 5V, takže stejně jako RPi.
 - Pokud bys chtěl šetřit, kup si místo toho Mean Wellu co stojí pětikilo tenhle modul za 40 Kč: https://www.hadex.cz/m406-napajeci-modul-step-down-menic-3a-s-lm2596-uinmax35v/, bude to taky fungovat v pohodě.

Re:LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« Odpověď #4 kdy: 22. 07. 2023, 10:17:40 »
Souhlas s Jendou, nižší napětí vyrábět nejlépe prostým snižujícím měničem - účinnost můžete mít přes 90%. S ohledem na účinnost je třeba hledat měniče se "synchronním usměrněním" = jako usměrňovač slouží řízený FET, nikoli dioda.

Jenda odkázal na konkrétní měnič u Hadexu, tady je ten samý:
https://dratek.cz/arduino/1303-stepdown-nastavitelny-menic-s-lm2596-dc-dc.html
Osobně nemám rád měniče, kde se napětí konfiguruje trimrem. Trimr je první součástka, která začne časem chrastit a vaklat. Tady je trimr sice víceotáčkový, což je obecně kvalitnější varianta, ale pokud celý měnič stojí 40 Kč, tak je mi otázkou, zač stojí samotný trimr.

Osobně mám rád tenhle měnič:
https://dratek.cz/arduino/1740-step-down-synchronni-napajeci-zdroj-dc-dc-buck-9-35v-na-5v-5a.html
Pokud sundáte/přemostíte schottky diodu na vstupu, která chrání proti přepólování, ušetříte pár procent účinnosti a trochu tepla. Schottky dioda má v otevřeném směru úbytek asi 0.3V (0.2-0.4 podle zátěže).

Nebo na nižší zátěže tento:
https://dratek.cz/arduino/1738-step-down-modul-napajeni-mini-buck-nastavitelny.html
Ano je tam prašivý jednootáčkový trimr, ale všimněte si z rubu, že jde škrábnutím spoje trimr vyřadit, a kapkou cínu nastavit pevné výstupní napětí.

Všimněte si, že všechny levné měniče obsahují mizerné vodnaté elyty. Posledně jmenovaný dokonce jenom keramiku - jako moderní MLCC keramika má super nízké ESR a i relativně zajímavou kapacitu, ale pořád ta kapacita není úplně srovnatelná s elytem, zejména pokud má měnič pokrýt širší rozsah napětí na vstupu a výstupu.
Proto originální prašivé elyty preventivně vyhazuji a nahrazuji vhodným "solid polymerem". Ke keramice přidám polymer zvenčí. Polymerní kondíky si dimenzuji na napětí podle svých potřeb - u polymeru stačí "nejbližší vyšší" jmenovitá hodnota nad skutečné provozní napětí.
https://www.tme.eu/cz/katalog/polymerove-kondenzatory-tht_113763/?productListOrderBy=1000014&onlyInStock=1

I po náhradě koďanů polymerní variantou je vhodné, nehnat měnič na hranu jmenovité zatížitelnosti. Tyhle levné destičky na tom bývají špatně s chlazením. Nechte si rezervu. Prodloužíte životnost.

Pozor na jištění, baterka dá na výstupu veliký proud. Doporučuji před každý snižující měnič vložit tavnou pojistku, na 12 nebo i 24V stačí automobilní:
https://www.tme.eu/cz/katalog/automobilni-pojistkova-pouzdra_113593/?productListOrderBy=1000014&onlyInStock=1
https://www.tme.eu/cz/katalog/automobilove-pojistky_100198/?productListOrderBy=1000014&onlyInStock=1
https://www.tme.eu/cz/katalog/pojistky-a-jistice-chranice_42/

Všimněte si, že levné měniče neobsahují žádné VF filtry na vstupu ani na výstupu.
Pokud bude měnič připojen k delšímu kabelu buď k baterce nebo ke spotřebiči, zvažte nějakou tlumivku či LC filtr.
https://www.tme.eu/cz/katalog/odrusovaci-filtry_100342/?productListOrderBy=1000014&onlyInStock=1
https://www.tme.eu/cz/katalog/komponenty-emi-emc_113557/?productListOrderBy=1000014&onlyInStock=1
https://www.tme.eu/cz/katalog/tlumivky_100406/?productListOrderBy=1000014&onlyInStock=1

A pak ještě moje oblíbená pohádka o inrushi... pokud plánujete, spínat měnič proti baterce nějakým mechanickým vypínačem, je mi líto kondíků na vstupu měniče. Případná odrušovací tlumivka v sérii maličko pomůže. Košer se to dá externě řešit "DC soft-start" udělátkem, ale tato se nedají koupit hotová, a bastl vyjde nejspíš dráž, než samotný snižující měnič :-) Viz např.:
http://support.fccps.cz/download/adv/frr/inrush/inrush.html#intelligent

Mimochodem snad všechny PWM kontroléry ve zmíněných DC/DC měničích mají "enable vstup" = napěťový vstupní signál, kterým lze měnič zapnout/vypnout. Ve vypnutém stavu má měnič mizivou spotřebu. Dá se tím zařídit dálkové ovládání, a taky se tím obejde opakovaný tvrdý kapacitní inrush. Bohužel hotové levné měniče nemají tento vstup vyvedený na svorku či pájecí plošku = znamená to, přiletovat si drát na nožičku SMD švába. To chce lupu a mikropáječku s hrotem v dobrém stavu / umět trochu pájet a o ten hrot se starat...

Tzn. ten "levný snižující měnič" vede potenciálně na dost hnusné vrabčí hnízdo, pokud se chce člověk postarat o detaily.
Občas dumám, že bych měl navrhnout a vyrábět nějakou vícekanálovou "distribuční jednotku DC napájení" (a konkurovat výrobcům jako Murr) ale to by nikdo nekupoval, protože by to vycházelo v malých sériích hrozně draho i na průmyslové poměry.


_Jenda

  • *****
  • 1 622
    • Zobrazit profil
    • https://jenda.hrach.eu/
    • E-mail
Re:LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« Odpověď #5 kdy: 22. 07. 2023, 14:10:00 »
Z té odkazované stránky:
Not sure exactly why the design engineer at TI has chosen an N-FET over a P-FET
Protože se podívej jaké parametry (proud, odpor v sepnutém stavu, cena, …) mají P-FETy a jaké N-FETy. Prej to nějak souvisí s tím, že děrová vodivost je horší než elektronová, protože se díry hůř hýbou.

Re:LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« Odpověď #6 kdy: 22. 07. 2023, 17:40:05 »
Z té odkazované stránky:
Not sure exactly why the design engineer at TI has chosen an N-FET over a P-FET
Protože se podívej jaké parametry (proud, odpor v sepnutém stavu, cena, …) mají P-FETy a jaké N-FETy. Prej to nějak souvisí s tím, že děrová vodivost je horší než elektronová, protože se díry hůř hýbou.

Souhlas, P-FETy mají horší parametry, a souhlas, bude to jeden z důvodů, proč je čipem TPS2492 řízen externí N-FET (nikoli P-FET). Je to k vidění často.
Jako další důležitý důvod vidím, že ten TPS2492 umí odpojit zátěž při přepětí (na vstupu snese 100V abs.max.), což by už pohledem na blokové schéma vycházelo s P-FETem možná trochu víc o ústa / mohlo by to být méně stabilní apod.
Když není úspora počtu tranzistorů a plochy čipu na prvním místě, dají se zařídit ledajaké psí kusy, typu nábojová pumpa celá na čipu bez externích kondíků (pro buzení hradla N-FETu nad napájecí větví) apod. Ono je v datasheetu vidět, že tady ta nábojová pumpa nepotřebuje utáhnout ostré proudové pulzy pro rychlé sepnutí externího FETu, ale stačí jí posílat do hradla asi 22uA patrně pro zmíněný pozvolný náběh...

luvar

  • ***
  • 244
    • Zobrazit profil
    • E-mail
Re:LiFePO4 100Ah bateria - ako z nej urobit UPSku?
« Odpověď #7 kdy: 25. 07. 2023, 13:15:48 »
Osobne som pouzival meanwhell na viacere podobne aplikacie... Zvacsa ale suche olovenne clanky s 2 az 6 Ah...
https://www.meanwell.sk/napajacie-zdroje/zalohovane-zdroje/seria-ad/

Pripadne mrknite inu seriu, ale ak si dobre pamatam, tato bola vhodna.