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(shè)備，如Foscam C1安全攝像頭還有一個(gè)基于樹莓派的LoRaWAN連接器

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

像我的大多數(shù)個(gè)人設(shè)計(jì)一樣，成本不是主要驅(qū)動(dòng)因素。我在尋找一個(gè)優(yōu)雅的，最好是單芯片的設(shè)備，它是適合的。

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

我最終會(huì)決定LTC4040型，來(lái)自模擬設(shè)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(dāng)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(zhuǎn)換器從單電池鋰離子電池或LiFePO4電池產(chǎn)生5伏電壓。當(dāng)有外部電源時(shí)，升壓調(diào)節(jié)器作為降壓電池充電器反向工作。

隨著設(shè)計(jì)中容易的部分被取消，現(xiàn)在是時(shí)候集中精力在難的部分——連接器上了。

該項(xiàng)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從底部突出。但是，SMD（表面貼裝設(shè)備）連接器上常見的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(nèi)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(rèn)為，使用SMD 1.3mm直流插座似乎是一個(gè)顯而易見的選擇。我甚至訂購(gòu)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。

一開始，一個(gè)USB類型的a連接器出現(xiàn)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稱。A型連接器的數(shù)據(jù)表通常規(guī)定最大電流在1到1.8A之間，盡管我發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)額定值為3A。許多電纜的載流能力也很差，導(dǎo)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(shè)計(jì)，請(qǐng)求幫助選擇一個(gè)連接器，而在下一個(gè)項(xiàng)目的一半完成。

我的請(qǐng)求很快就會(huì)得到電路制造商社區(qū). 杰森在1月11日評(píng)論說(shuō)，USB C是完美的連接器。起初我持懷疑態(tài)度。我擔(dān)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(zhǎng)度約為30到50厘米，不需要花費(fèi)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(fèi)用差不多。

可通過(guò)輸入F0、F1和F2設(shè)置蓄電池化學(xué)和充電電壓。對(duì)于鋰離子電池，可選擇3.95V/4.0V/4.05V/4.1V的調(diào)節(jié)充電電壓。對(duì)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(dāng)電池充滿電時(shí)容量會(huì)降低，因此建議在電池壽命期間權(quán)衡容量（運(yùn)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(shè)置最大充電電流。電流設(shè)計(jì)使用2K電阻將充電電流設(shè)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(tǒng)負(fù)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(fù)載設(shè)置為2.5A（0.025V/0.01）。這意味著，如果負(fù)載達(dá)到2.5A，充電器將被節(jié)流至幾乎為零。您可以將R1更改為0.007歐姆，將電流設(shè)置為3.5A。這使得電池可以在1A充電，而負(fù)載可以消耗2.5A。

R16/R15將電源故障閾值設(shè)置為4.6V。當(dāng)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(dāng)輸入電壓降到該閾值以下時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器將接通，并通過(guò)電池為負(fù)載供電。在此模式下，輸出電壓通過(guò)R3/R4設(shè)置為5.0V。

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