3009 SuperCap UPS 5V3A/12V

关键词

树莓派、Raspberry Pi、超级电容、UPS、5V3A、12V1.5A、边充边放、GPIO检测、44F、22F、10F、掉电续航

一、简介

在一些数据敏感和高可靠性工业应用现场，对电源有着极其严格的要求。当出现外部电源意外掉电情况时，系统必须有足够的时间来保存数据并安全关机，这时就需要有UPS不间断电源的协助。常规UPS电源基于锂电池进行电量后备，容量可以做的很大但同时体积和成本上没啥优势。对于嵌入式主控板我们可以采用基于超级电容的小容量小体积UPS即可。我司针对此类应用推出了基于超级电容的小型UPS，可支持5V 2节（2串）或者4节（2串2并）或12V 3节（3串）超级电容，容量可从10F到44F。采用7-24V直流输入，在给超级电容充电的同时还可以对后级负载提供5V3A/12V1.5A的输出。

外部电源断电之后可无缝切换至超级电容供电，并可对外提供5V3A/12V1.5A的驱动能力。可提供10-100s的掉电续航时间（视电容配置和负载轻重而变化），可满足树莓派、英伟达、OrangePi等各类派以及无人机，工控设备和嵌入式系统的掉电数据保存要求。

二、硬件资源

供电输入：(5V版本）7-24V直流，(12V版本）9-24V直流；2P拧接端子或DC5.5。外部输入需确保可提供24W功率；

输出接口：5V版本：一路竖USB2.0-A和一路3.81 2p端子，总电流5V3A；

                12V版本：一路竖USB2.0-A和一路3.81 2p端子，总电流12V1.5A；

超级电容：5V版本容量可从10F到44F，2串或2串2并结构；12V版本容量是22F,3串结构；

充电电流：限流2A，充满需1-5分钟(视超级电容容量而定)；

放电电流：外部电源接入且电容已充满时稳定5V3A输出短时5V4A；超级电容供电时输出5V3A；

外部电源接入高于2A且电容已充满时稳定12V1.5A输出；超级电容供电时输出12V1.5A；

掉电检测：2.54mm间距2Pin，逻辑电平3.3V表示有外部电源输入，逻辑电平0V表示外部电源掉电；

电压测量：2.54mm间距2Pin，测量超级电容电压;

电压指示：一个供电输入指示灯，一个5V输出指示灯；

电量指示：3个指示灯用于指示超级电容电压，可根据3个LED的亮度大致判断充放电进度；

尺寸：56*85mm，六个定位孔，即完全兼容树莓派4B定位孔，又兼容树莓派zero系列定位孔。

三、产品特征

此超级电容UPS的设计目的是用于在掉电后为树莓派等平台提供一段时间的续航来保存数据，确保数据不丢失并降低存储器在读写中断电而损坏的概率。但此款UPS并不包含电源路径逻辑管理功能，即不能在外部电源重新来电后对后级系统进行复位操作。

以树莓派平台为例，用户的应用程序是检测到外部电源掉电进入UPS后备电池供电模式后完成数据保存并执行软件关机。在软件关机这种状态下要重新唤醒树莓派，有两种方式：一种是执行复位；另外一种是等UPS放完电后进入断电模式，等下次上电后会自动启动。但如果出现了在UPS的电还没放完之前外部电源就又重新恢复供电了，那此时树莓派如果处于软件关机状态将无法再唤醒。要解决此问题可通过如下方法：

修改树莓派应用程序，当检测到外部电源掉电后进入UPS后备电池供电执行数据保存操作，关闭对存储器的读写进程时，不执行软件关机，而是通过DCIN插针一直检测外部电源是否恢复。如果在UPS放完电之前外部电源恢复供电则再次运行用户业务程序。如果直至UPS放完电外部电源也未恢复供电，则树莓派系统进入彻底的断电模式，下次来电后将自动启动。

若不想用以上方法，那可以定制UPS供电模组，我们可以提供定制服务，在超级电容UPS电源模块上加入单片机进行电源路径管理，可以根据用户要求对外部电源在后备电源耗尽之前又恢复供电的情况通过GPIO或者串口进行交互，避免出现上述情况。还可以添加RTC电路实现定时开机关机。