Сложная система питания, вход до 50 вольт, выход 5 вольт + аккумулятор Опции

[king2]

Необходимо сделать вундервафлю, которая будет питаться через длинный (10-20 метров) кабель UTP, через два разъема RJ45, на природе (влажность , итд), напряжением 12-48 вольт, понятно, что дойдет до нее не очень много от источника (потребляем оно до 1.5 ампер).

Хорошие новости: на том конце нам надо 5 вольт.
Вундервафля состоит из блока клавиатуры-индикации, экрана и собственно процессора и будет в процессе работы писать данные на флешку. Хочется обезопаситься от пропадания напряжения, вызванного чем угодно (обрыв, отключение от сети (БП 48 вольт), высаживание большого аккумулятора, от которого подается 12-48 вольт), и корректно при этом завершить запись на флешку большого файла (файлов).

Для этого, как я понимаю, мне надо сделать следующее:
- от входа 12-48 вольт DC/DC конвертер до 5 вольт
- схема контроля заряда Li-Ion аккумулятора
- снова DC/DC конвертер, только уже от Li-Ion в 5 вольт
- схема отключения питания (чтобы не расходовался напрасно Li-Ion), которая должна самовключаться при пропадании-появлении 12-48 на входе

Сложновато получается.
Вместо Li-Ion использовать свинцовый 12 вольт - не подходит, ибо тяжелый и не сможем зарядить, если внешнее питание 12 вольт + просадка. Свинцовый 6 вольт - тоже тяжелый и большой, ради 3 секунд завершения записи - как-то оверкилл, ИМХО.

Может есть какие-то контроллеры "все-в-одном" под мой случай? Ну и вообще, может опытные зубры подскажут какой-то более простой вариант в моем случае?

Спасибо заранее!

[Myron]

Если задача описана полностью и нет доп. скрытых требований (типа двигателей, подключенных к 48В аккумулятору, молниезащиты) и т.д. и, если вам задача кажется сложной, то лучше не беритесь за нее.

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Ruslan1]

UTP кабель, RJ45, 48 вольт - смотрите PoE (Power Over Ethernet) решения. Скорее всего, у китайцев готовое найдете (с выходом 5В и зарядкой аккумулятора). Если свое нужно- то берите готовый модуль PoE на 5 вольт и зарядку от 5В. Или все с нуля рисуйте на PoE микросхемах.

[king2]

Если задача описана полностью и нет доп. скрытых требований (типа двигателей, подключенных к 48В аккумулятору, молниезащиты) и т.д. и, если вам задача кажется сложной, то лучше не беритесь за нее.

Скрытых требований нет, молниезащиты нет, индуктивных нагрузок нет.
Сложной она мне кажется из-за того, что для обеспечения трех секунд работы устройства приходится наворачивать кучу всего.
Вопрос, браться за нее или нет, находится за пределами обсуждения.

Вопрос был про то, можно ли сделать проще.

UTP кабель, RJ45, 48 вольт - смотрите PoE (Power Over Ethernet) решения. Скорее всего, у китайцев готовое найдете (с выходом 5В и зарядкой аккумулятора). Если свое нужно- то берите готовый модуль PoE на 5 вольт и зарядку от 5В. Или все с нуля рисуйте на PoE микросхемах.

PoE в данном случае ничем не отличается от обычного DC/DC (зарядку не обеспечивает, только понижает, аккумулятором пользоваться не умеет).
Зарядка от 5 вольт не обеспечит реверс напряжения от аккумулятора на нагрузку в случае пропадания внешнего питания.

Предполагается что-то вроде такого вот питания, только без PoE и выхода на 3.3:


Бывают ли микросхемы, сочетающие в себе несколько частей этой структурной схемы?

[ar__systems]

Зарядник должен работать непосредственно от входного напряжения а не от 4.2В. В таком включении зарядник будет пытаться заряжать батарею от нее самой.

Опять же странная идея все понижать до 4.2 а потом step-up до 5ти.

Питайте все DC-dc и зарядник непосредственно от входного напряжения. На выходе 5 или от чего там ваш проц питается ставите большой кондер отделенный от все остальной шины диодом шотки и по пропадению входных 12-48 инициируете аварийное сохранение.

Сообщение отредактировал Herz - Jul 21 2015, 12:18

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Plain]

За отсутствием внятных объяснений затевания мышиной возни с покупкой взрывоопасного аккумулятора, его зарядом, разрядом и прочей суетой ради 3-х секундного питания — например, такой PoE-инжектор на входе, такой PoE-сплиттер, выход которого соединить с выходом такого батарейного отсека диодным ИЛИ на паре таких диодов, от 4 до 4,6 В с выхода которого подать на желаемый повышающий или понижающий преобразователь.

Четыре элемента NiMH типоразмера AA покупаются в ближайшем продуктовом супермаркете, а для создания их капельного заряда диод батарейного отсека шунтируется резистором соответствующего номинала.

Сообщение отредактировал Plain - Jul 20 2015, 18:14

[king2]

Ради 3х секунд завершения действительно перебор. Одного кондера достаточно, возмите какой-то суперкап и все.

Считаем: ионистор 1Ф 5.5в.
Критичным считаем падение напряжения до 4 вольт, пренебрегаем падежом напряжения непосредственно после отключения (за счет внутреннего сопротивления ионистора).

Получается dU=1v, dU*C = I*t, I = 1A, C = 1F, t = 1*1/1 = 1. Итого имеем одну секунду, чтобы сбросить кеши. В принципе, порядок значения нужный, буду смотреть в эту сторону. Это все при допущении, что обычная USB флешка будет работать при 4 вольтах и я успею быстро все завершить.
Если успею отдетектить и погасить лишних потребителей, то будет еще лучше.

Инстинктивно считал при таком потреблении ионистор слишком слабым и не посчитал. Урок мне на будущее.
Итоговая схема - обычный DC/DC вниз до 5 вольт, диод, ионистор и быстрое вырубание сначала всего жрущего типа подсветок, потом дозапись на флешку.

Спасибо большое, буду проводить эксперименты!

[=AK=]

Итоговая схема - обычный DC/DC вниз до 5 вольт, диод, ионистор и быстрое вырубание сначала всего жрущего типа подсветок, потом дозапись на флешку.

Ионистор выгоднее ставить на "высокое" напряжение. Т.е., скажем, на входе 12В поставить 3 ионистора последовательно.

Имейте ввиду, что одна жила Cat5 не может передавать ток больше, чем примерно 0.5 А. В РоЕ у них еще ниже ограничение, там, помнится, примерно такой же макс. ток передается по двум жилам. А при бОльших токах изоляция начинает плавиться, до пожара может дойти. Поэтому на "передающей" стороне должен стоять ограничитель тока.

[king2]

Ионистор выгоднее ставить на "высокое" напряжение. Т.е., скажем, на входе 12В поставить 3 ионистора последовательно.

Имейте ввиду, что одна жила Cat5 не может передавать ток больше, чем примерно 0.5 А. В РоЕ у них еще ниже ограничение, там, помнится, примерно такой же макс. ток передается по двум жилам. А при бОльших токах изоляция начинает плавиться, до пожара может дойти. Поэтому на "передающей" стороне должен стоять ограничитель тока.

Да, понимаю, но у меня высокаяя сторона плавает. То есть могут туда воткнуть автомобильный аккумулятор, могут аккумулятор на 24 вольта, а могут и два на 24 последовательно или БП 48 вольт - в зависимости от возможностей и потребностей.

Девайс (пульт) питается и общается с "базой" по витой паре, но там не ethernet и стандартам соответствовать необязательно (знаю, что плохо использовать стандартные разъемы нестандартно, но кабель там - расходник, его постоянно пережимают, наступают, и так далее, это просьба заказчика, он мамой клянется, что в компьютер втыкать не будет, а патч-корды относительно дешевые и купить можно где угодно). Так что там в кабеле будет токовая петля для общения и по три провода под питание, ну и 1А оно будет кушать по 5 вольтам, а по 12-48 как минимум в два раза меньше, там же будет DC/DC конвертер.

За советы спасибо. Будем пробовать выжить от ионистора 5.5. В общем, дальше - эксперимент!

[Егоров]

Да, понимаю, но у меня высокаяя сторона плавает. То есть могут туда воткнуть автомобильный аккумулятор, могут аккумулятор на 24 вольта, а могут и два на 24 последовательно или БП 48 вольт - в зависимости от возможностей и потребностей.

А никогда не стоит браться за разработку под втыкателей. Все равно они воткнут туда, куда никто даже и не придумает.
Ваши трудности в слабом представлении работы системы. Вы хватаетесь за первое пришедшее в голову решение и мучаетесь над его реализацией.
А всего-то нужно сделать бесперебойное питание по UTP5. Питание не чем попало и куда воткнут, а кондиционными 36-56вольт. как это оговорено в стандарте РоЕ. ставьте в источник 48 вольт (UPS на 48 вольт) 12-вольтовый, можно 6-вольтовый свинец, и работайте спокойно, в приборе же стандартный DC-DC 48/5 вольт. никаких авральных переключений.
И не придется по кабелю гнать амперы. Если оконечный прибор потребляет до 10ватт, система работать будет нормально на сотни метров, это я знаю точно..
Ну, мелочь, сделать 10-15 ваттный UPS на 48 вольт - справитесь полагаю?.

[king2]

Эмм. Еще раз PoE там не было, и не надо. Я поподробнее поясню.

Там есть силовой блок, 9 колец со стороной 2 метра, собранных в пространственную конструкцию, магнитометр, пульт управления, питание, какое удалось найти (автомобиль, аккумы приволокли, бензогенератор + БП какой-нибудь), куча биологов и лягушка (например) внутри. В пульте торчит флешка, биологи рулят магнитным полем, силовой блок получает уставки, какой-нибудь OPA549 стабилизирует поле или ток, лягушка дергается и пытается убежать, биолог диктует в пульт, что лягушка стала подозрительно фиолетовой в крапинку, второй биолог бежит за сбежавшим дятлом, спотыкается об аккумулятор, питание кончается, и вот в этот судьбоносный момент надо не протерять данные за предыдушие два часа. Тупо закрыть файл на флешке, больше ничего не требуется, UPS там нафиг не сдался.

p.s. В задаче в разделе "Дано" рассказывается, что биологи вездесущи, владеют сверхспособностью порвать в том числе и кабель между силовым блоком и пультом, а пульт перетяжелять встроенным UPSом не хочется.

Сообщение отредактировал Herz - Jul 21 2015, 12:19

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Егоров]

Тупо закрыть файл на флешке, больше ничего не требуется, UPS там нафиг не сдался.

Не, тупо проблемы не решают. То, что Вам нужно - именно источник бесперебойного питания. Пусть с очень кратковременной автономностью
В полевых условиях это химисточник тока. Если там есть бензогенератор, то классический бесперебойник с безобрывным питанием от сети или аккумулятора.
Нужно обеспечить какое-то безобрывное питание В РАЗУМНЫХ пределах, а не под фантазии втыкивателей, и подстабилизировать его потом в приборе единожды.
Диапазон 12-220 вольт ( и даже 9- 380) питания обычно закладывают программисты. Схемотехники берут полутора-двукратное изменение и крайне редко четырехкратное. У них реальные источники ТАКИ получаются, у программистов - виртуальные, как и все остальное.
Для начала уточните сколько же прибор потребляет по мощности? И как долго-быстро свертывается работа, записываются данные в память?

[ar__systems]

Вам надо 1А чтобы во в флешь записаться? Серьезно? Исходите из каких-то вменяемых токов, скажем 20мА.

Сообщение отредактировал Herz - Sep 3 2015, 10:25

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[aaarrr]

Вам надо 1А чтобы во в флешь записаться? Серьезно? Исходите из каких-то вменяемых токов, скажем 20мА.

OLinuXino (на картинке) таким током явно не ограничится. Кстати, у некоторых их них есть возможность подключения своего аккумулятора, может, в эту сторону стоит посмотреть?

[king2]

Вам надо 1А чтобы во в флешь записаться? Серьезно? Исходите из каких-то вменяемых токов, скажем 20мА.

Нет, 1А оно жрет максимум в нормальном режиме, с подсветками, сторонними блоками, раздумьями двух процессоров и так далее. Понятно, что надо будет это все гасить, но пока не погашено, сколько-то оно все же отожрет.

Однако, задача сейчас кажется мне однозначно решаемой при помощи ионистора. Вопрос, по сути, закрыт.

OLinuXino (на картинке) таким током явно не ограничится. Кстати, у некоторых их них есть возможность подключения своего аккумулятора, может, в эту сторону стоит посмотреть?

Там не будет линуксинов, GSM, 3.3 вольта, это просто первая встреченная в интернете картинка для иллюстрации именно схемы питания.