Bidirektionales USV-Modul, kompatibel mit 3S-Lithium, 12–15 V

Das kompakte UPS-Modul ist eine effiziente Lösung zur Sicherstellung einer kontinuierlichen Stromversorgung elektrischer Geräte bei einem Ausfall der Netzspannung. Die 3S-Version ist für Li-Ion-Akkus mit drei in Reihe geschalteten Zellen (11,1 - 12,6V) ausgelegt, mit einer unterstützten Kapazität von 2 bis 15Ah und 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 3S-Akku bis auf 12,3 - 12,6V, mit einem Standard-Ladestrom von 1.2 - 1.4A. Zwei LED-Anzeigen ermöglichen die Echtzeitüberwachung: Die Entlade-LED leuchtet schwach bei Lasten über 50 - 100mA, wird heller über 0.5 - 1A und erreicht maximale Helligkeit über 2A, während die Lade-LED während des Ladevorgangs leuchtet (IN > BAT um 0,5V), bei abgeschlossenem Laden erlischt und bei einer Anomalie blinkt. Zu den mehrfachen Schutzfunktionen gehören Überladung, Tiefentladung, Überlast und Kurzschluss über die integrierte Sicherung. Der Eingang unterstützt keine Verpolung.

Wenn eine externe Stromquelle angeschlossen ist, versorgt das Modul die angeschlossenen Geräte gleichzeitig und lädt den Akku. Bei einem Ausfall der Eingangsspannung erfolgt die Umschaltung auf den Akku automatisch. Die Ausgangsspannung ist isobarisch und entspricht im Batteriebetrieb der Akkuspannung, ohne Boost oder Stabilisierung, und sinkt mit der Entladung des Akkus allmählich ab. Der Verlust im Ausgangspfad im Batteriebetrieb beträgt etwa 50 Milliohm, was einem Spannungsabfall von etwa 0,1V bei 2A entspricht. Die Nennausgangsleistung beträgt 50W (4A kontinuierlich, 6A Spitze, empfohlene Last unter 4A). Das Modul ist kompatibel mit Geräten, die eine variable DC-Spannung im Bereich der verwendeten Batterie 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 der Parallelschaltung. Die erste Methode (üblich) besteht darin, die Platinen physisch über Kupferstifte übereinander zu verbinden und anschließend die Stromquelle und den Akku anzuschließen. Diese Methode wird hauptsächlich zur Leistungssteigerung verwendet, wobei die Stapel-Effizienz etwa 80% beträgt. Beispielsweise liefern zwei so verbundene 3S-Module einen Nennstrom von 4A x 2 x 0.8 = 6.4A, entsprechend etwa 71W. Die empfohlene Grenze liegt bei maximal 3 Modulen parallel, zwei sind für den allgemeinen Gebrauch ausreichend. Die zweite Methode besteht darin, die Module parallel an die Versorgungsleitung anzuschließen und eignet sich zur Verlängerung der Laufzeit und für Redundanz. Wenn ein Modul oder ein Akku ausfällt, versorgen die anderen 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 hinzuzufügen. Zum Beispiel ein Buck-Modul 3S-5V/3A für die Versorgung mit 5V oder ein Buck-Modul 3S-12V/2A für die Versorgung mit 12V. Beim Anschluss von Motoren oder elektromagnetischen Lasten wird empfohlen, einen Kondensator von einigen hundert Mikrofarad parallel an die IN-Klemmen anzuschließen, um durch elektrische Funken verursachte Störungen zu reduzieren.

Technische Daten:

Version: 3S (11.1 - 12.6V)

Empfohlene Eingangsspannung: DC 13V (akzeptiert 12 - 15V)

Maximaler Eingangsstrom: 6A

Ausgangsspannung: entspricht der Akkuspannung (isobarisch, ohne Regelung)

3S-Akkuspannung: 11.1 - 12.6V (Ladung bis 12.3 - 12.6V)

Unterstützte Akkukapazität: 2 - 15Ah

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

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

Maximale Leistung: 50W

Standard-Ladestrom: 1.2 - 1.4A

Schutzfunktionen: Überladung, Tiefentladung, Überlast, Kurzschluss

Verpolungsschutz am Eingang: Nicht verfügbar

Verlust im Entladepfad: ~50 Milliohm (ca. -0,1V bei 2A)

Leerlaufstrom: 0.6 - 0.8mA

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

Lade-LED-Anzeige: An = Laden 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 3S-Li-Ion-Akku (11,1 - 12,6V) 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 dabei strikt auf die Polarität.

Schließen Sie die externe Stromversorgung (empfohlen 13V DC, mindestens 6A) an die Klemmen IN+ und IN- an. Achtung: Polarität nicht verwechseln. Hinweis: Wenn die Eingangsspannung unter 13V liegt, kann das LED-Verhalten instabil sein (Blinken oder Helligkeitsschwankungen), ohne dass die Funktion des Moduls beeinträchtigt wird.

Schließen Sie das zu versorgende Gerät parallel zur Stromquelle an die Klemmen IN+ und IN- an.

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 Stromquelle schaltet das Modul automatisch auf den Akku um. Die Ausgangsspannung sinkt mit der Entladung des Akkus allmählich ab.

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

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

Für die Parallelschaltung (Methode 2 — Redundanz): Schließen Sie die Module unabhängig an dieselbe Versorgungsleitung an, jeweils 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: