Bidirektionales UPS-Modul, kompatibel mit 2S-Lithium, 9–10 V

Das kompakte UPS-Modul ist eine effiziente Lösung, um die kontinuierliche Versorgung elektrischer Geräte bei einem Ausfall der Netzspannung aufrechtzuerhalten. Die 2S-Version ist für Li-Ion-Akkus mit zwei in Reihe geschalteten Zellen (7.4 - 8.4V) ausgelegt, mit einer unterstützten Kapazität zwischen 2 und 15Ah, kompatibel mit Akkus vom Typ 18650, 21700, 26650, 32650 oder Polymer. Das Modul arbeitet nach dem bidirektionalen Lade-/Entladeprinzip über denselben Anschluss und macht komplexe Verdrahtungen überflüssig.

Der integrierte Ladechip lädt den 2S-Akku bis auf 8.2 - 8.4V, mit einem standardmäßigen Ladestrom von 1.2 - 1.4A. Zwei LED-Anzeigen ermöglichen die Echtzeitüberwachung: Die Entlade-LED leuchtet schwach bei Lasten über 50 - 100mA, wird über 0.5 - 1A heller und erreicht bei über 2A maximale Helligkeit; die Lade-LED leuchtet, wenn geladen wird (IN > BAT um 0.5V), erlischt, wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist, und blinkt bei einer Anomalie. Zu den mehrfachen Schutzfunktionen gehören Überladung, Tiefentladung, Überlast und Kurzschluss über die integrierte Sicherung. Der Eingang unterstützt keine Verpolung.

Wenn eine externe Quelle angeschlossen ist, versorgt das Modul gleichzeitig die angeschlossenen Geräte und lädt den Akku. Beim Ausfall der Eingangsspannung erfolgt die Umschaltung auf Batterie automatisch. Die Ausgangsspannung ist isobarisch, im Batteriebetrieb gleich der Batteriespannung, ohne Boost oder Stabilisierung, und sinkt mit der Entladung des Akkus allmählich ab. Der Spannungsabfall auf dem Ausgangspfad im Batteriebetrieb beträgt etwa 80 Milliohm, was einem Abfall von ungefähr 0.1V bei 2A entspricht. Die Nenn-Ausgangsleistung beträgt 50W (4A dauerhaft, 6A Spitze, empfohlene Last unter 4A). Das Modul ist kompatibel mit Geräten, die eine variable DC-Spannung im Bereich des verwendeten Akkus akzeptieren, einschließlich Projekten auf Basis von Raspberry Pi, ESP32, Arduino oder anderen Embedded-Plattformen, die eine stabile Versorgung und Schutz vor Spannungseinbrüchen benötigen.

Mehrere Module können parallel geschaltet werden, um die verfügbare Leistung zu erhöhen oder Redundanz zu schaffen. Es gibt zwei Methoden zum Parallelschalten:

- Die erste Methode (üblich) besteht darin, die Platinen physisch übereinander über Kupferpins zu verbinden und anschließend die Stromquelle und den Akku anzuschließen. Diese Methode wird hauptsächlich zur Leistungssteigerung verwendet; die Stacking-Effizienz liegt bei etwa 80%. Zum Beispiel liefern zwei so verbundene 2S-Module einen Nennstrom von 4A x 2 x 0.8 = 6.4A, entsprechend etwa 57W. Die empfohlene Grenze liegt bei maximal 3 Modulen parallel, zwei sind für den allgemeinen Gebrauch ausreichend.

- Die zweite Methode besteht darin, die Module parallel auf der Versorgungsleitung zu verbinden; sie eignet sich zur Verlängerung der Betriebszeit und für Redundanz. Wenn ein Modul oder ein Akku ausfällt, versorgen die übrigen weiterhin das Gerät.

Das geringe Gewicht von 6.20g und die kompakten Abmessungen von 50 x 20 mm erleichtern die Integration in Gehäuse oder Panels.

Hinweis: Wenn das versorgte Gerät keine variable Spannung unterstützt, wird empfohlen, nach den Ausgangsklemmen ein DC-DC-Modul (Buck zum Absenken oder Boost zum Erhöhen) hinzuzufügen. Zum Beispiel ein 2S/3S-5V/3A-Buck-Modul für die 5V-Versorgung oder ein 2S/3S-12V/2A-Boost-Modul für die 12V-Versorgung. Beim Anschluss von Motoren oder elektromagnetischen Lasten wird empfohlen, einen Kondensator von einigen hundert Mikrofarad parallel an den IN-Klemmen anzuschließen, um durch elektrische Funken verursachte Störungen zu reduzieren.

Spezifikationen:

Version: 2S (7.4 - 8.4V)

Empfohlene Eingangsspannung: DC 9 - 10V (akzeptiert 9 - 15V)

Maximaler Eingangsstrom: 6A

Ausgangsspannung: gleich der Batteriespannung (isobarisch, ohne Regelung)

2S-Batteriespannung: 7.4 - 8.4V (Ladung bis 8.2 - 8.4V)

Unterstützte Batteriekapazität: 2 - 15Ah

Kompatible Batterietypen: Li-Ion, LiPo, 18650, 21700, 26650, 32650

Ausgangsstrom: 4A dauerhaft, 6A Spitze (empfohlen unter 4A)

Maximale Leistung: 50W

Standard-Ladestrom: 1.2 - 1.4A

Schutzfunktionen: Überladung, Tiefentladung, Überlast

Verpolungsschutz am Eingang: Nicht verfügbar

Verlust im Entladepfad: ~80 Milliohm (ca. -0.1V bei 2A)

Leerlaufstrom: 0.3 - 0.5mA

LED-Anzeige Entladung: Schwach an >50mA, hell >0.5A, maximal >2A

LED-Anzeige Laden: An = Ladevorgang läuft, aus = vollständig geladen, blinkt = Anomalie

Parallelschaltung: Ja, maximal 3 Module (empfohlen 2), Effizienz ~80%

UPS-Umschaltung: Automatisch

Abmessungen: 50 x 20 mm

Gewicht: 6.20g

Verwendung:

Wählen Sie einen 2S Li-Ion-Akku (7.4 - 8.4V) mit einer Kapazität zwischen 2 und 15Ah, vom Typ 18650, 21700, 26650 oder Polymer. Die Verwendung eines BMS und einer Balancer-Platine wird empfohlen.

Schließen Sie den Akku an die Klemmen B+ und B- an und achten Sie strikt auf die Polarität.

Schließen Sie die externe Stromversorgung (empfohlen 9 - 10V DC, mindestens 6A) an die Klemmen IN+ und IN- an. Achtung: Verpolen Sie nicht.

Schließen Sie das versorgte Gerät an die Klemmen IN+ und IN- an, parallel zur Stromquelle.

Überprüfen Sie alle Verbindungen, bevor Sie die Spannung anlegen. Verwenden Sie kurze Kabel mit ausreichendem Querschnitt.

Beobachten Sie die Lade-LED: an = Akku wird geladen, aus = vollständig geladen, blinkt = Anomalie.

Beobachten Sie die Entlade-LED, um den Laststrom in Echtzeit abzuschätzen.

Bei Ausfall der externen Quelle schaltet das Modul automatisch auf Batterie um. Die Ausgangsspannung sinkt mit der Entladung des Akkus allmählich ab.

Bei Rückkehr der Eingangsspannung beginnt das Modul automatisch erneut mit dem Laden des Akkus.

Für die Parallelschaltung (Methode 1 — Stacking): Stapeln Sie die Module physisch über Kupferpins und schließen Sie dann Stromquelle und Akku an. Überschreiten Sie nicht 3 Module parallel.

Für die Parallelschaltung (Methode 2 — Redundanz): Verbinden Sie die Module unabhängig auf derselben Versorgungsleitung, jedes mit eigenem Akku. Die Module können überall im Netz platziert werden.

Wenn das Gerät keine variable Spannung unterstützt, fügen Sie nach den Ausgangsklemmen ein DC-DC-Modul hinzu, um die Spannung zu stabilisieren.

Anwendungsbeispiel:

Abmessungsdiagramm: