随着世界变得更加先进，我们对电力的依赖变得更加严重。如果没有电，最高端的房子可能会变得相当原始。本文描述了家庭不间断电源的设计，其作用是为家庭提供最重要的服务—Wi-Fi—保持畅通。

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问题:

停电期间如何使用？Wi-Fi还有其他家用设备？

答案:

汽车电池可作为备用电源设计(UPS)。该电源连接至降压-升压转换器，生成稳定的12 V/5 A电源，用于为Wi-Fi路由器供电，连接到6.5 V/1.5 A为无绳电话提供降压转换器。

简介

随着世界变得更加先进，我们对电力的依赖变得更加严重。如果没有电，最高端的房子可能会变得相当原始。本文描述了家庭不间断电源的设计，其作用是为家庭提供最重要的服务—Wi-Fi—保持畅通。

家用电源不间断(UPS)

图1中的电路是出于需要而设计的。2022年初，能源危机迫在眉睫，世界和平在刀尖上跳舞。这条电路是为了在断电的情况下保持家里Wi-Fi畅通。Wi-Fi平均重启路由器需要2分钟以上，这可能被认为是"第一世界"但如果电话会议中途停电，等待时间会让人觉得很长。即使是轻微的压降也可能导致重大问题。家用不间断电源设计Wi-Fi提供12个接入点(以及任何其他电子设备) V/5 A为无绳电话提供额外的6电源.5 V/1.5 A电源。这足以让大多数笔记本电脑与外界交流。

图 1. 不间断电源 (UPS) 原理图

图1显示了电路。该设计的备用电源是从废品站购买的20英镑的二手车电池。 LTC3789 四开关降压升压转换器，能以极高的效率提供恒定的12 V输入电压可高于或低于电压。评估套件为5 V到36 V在输入电压条件下，可提供12 V、5 A因此，无需修改即可直接使用电源输出。Wi-Fi路由器只需1 A因此，该评估套件可用于其他许多需要12的套件 V应用电压供电。

无绳电话需要6.5 V、约600 mA所以选择电源 LT8608 为此电源轨提供低噪声、高效的电源，其静态电流极低(2.5μA)。LT8608和LTC3789的最大输入电压分别为42 V和38 V，因此，将它们直接连接到汽车电池，以达到最高的电路效率。某些较低成本的电池充电器如果未正确连接到电池，可能会产生高电压，导致电池无法充分吸收充电电流。因此，如果充电器与电路连接良好，但与电池连接不良，则产生的电压可能会损坏电子设备。LTC3789和LT8608的宽输入电压范围减轻了连接电池充电器时对高电压的担忧。电路可永久连接电池充电器或无连接工作。但是，在不通风的室内保持电池充电器永久连接的安全性取决于电池和充电器的类型。

由于电路的精致部分 LTC4416提供。这是一种双通道理想的二极管，负责切换主电源电压和备用电源。LTC4416含有精密比较器。当比较器检测到主电源故障时，将使用四个外部P通道MOSFET (PFET)切换到备用电源。

更简单的电路形式是双通道二极管OR两个二极管的阴极连接在一起，主电源和备用电源连接到阳极。然而，该电路只将两个电源中的最高馈送到阴极的输出端，并在二极管上产生0.6 V的损耗。用PFET更换二极管可以设计更高效的电路。测量PFET如果体二极管两端的电压降超过一定阈值，则体二极管两端的电压降FET导通，使体二极管短路。如果电压降为负，则对PFET当驱动被移除时，体二极管会阻止反向电流。这创造了一个理想的二极管，具有低正向电压降和反向阻断功能。

图 2. 二极管 OR 实现电路理想二极管

每个电路PFET如果一个输入电压高于另一个输入电压，则体二极管从输入指向输出 mV以上，该体二极管将导通。因此，如果备用电源高于主电源，则不建议提供备用电源。反转PFET这个问题可以解决，但如果输出电压比输入电压高600 mV以上，体二极管会导通，电流会倒流。

更简单的解决方案是为每条路径添加额外的解决方案PFET，。两个体二极管在电路中相对，所以当FET断开时，无论输入或输出电压如何，电路都提供双向开路和隔离每个通道。

图 3. 具有双向断开功能的二极管 OR 电路

对于12 V电路，LTC4416 (DC1059A)修改评估套件，提供11.17 V切换电压，其中R3使用100 kΩ电阻，R1使用10 kΩ 2.2 kΩ电阻。但我们发现，Wi-Fi接入点需要精确的12 V电源，有时候当12 V当主电源再次切换回来时，它将重新启动。这是因为电压阶跃(从111).17 V到12 V）扰乱路由器电子设备。将R1改为11.47 kΩ切换电压可以提高到11.8 V，从而降低电压阶跃的大小。

因此，无绳电话电路对电源阶跃的感觉更强烈，R15由22 kΩ 10 kΩ提供5的电阻组成 V切换电压。

波形。绿色迹线显示的是LTC4416始终开启的12 V插墙式电源适配器12输出，红色痕迹显示 V输出(主电源)，蓝色痕迹显示汽车电池电压。当示波器直流耦合时，看不到对绿色迹线的干扰。当连接(6000 ms)和断开(5.8 s)主电源12V当时，可以看到很小的干扰。讽刺的是，当连接12时 V主电源时，电源轨上的噪声明显较高，表明插墙式电源适配器的噪声高于LTC3789。

图 4. 当主电源(红线)断开时，12 V(绿线)几乎不受干扰

图5所示为UPS电子设备照片，完整电路。

图 5. 安装电源和理想的二极管 UPS 箱的侧面

图 6. 带电池的完整电路

未来改进

上述电路需要切断插入墙式电源适配器的电缆，以允许串联插入UPS。一个更简单的解决方案是从汽车电池产340 V DC，并将其馈入扩展插座，然后将插墙式电源适配器插入扩展插座。由于所有插入式电源适配器的内部电路都包含整流器，因此电压是交流还是直流并不重要。然而，从12 V电池产生340 V电压会带来损失，即使需要切断插墙式电源适配器的电缆，也会在插墙式电源适配器中降低电压。

LTCAD公司4416评估套件包含LED，可以指示是主电源还是备用电源，很容易使用LED放在外壳上。另一个有用的附加功能是按钮开关，用于人工操作LTC为了测试切换功能，44164416的引脚。

该电路经过广泛的测试，性能优异。理想的二极管可用于更高的电流。LTC4416是AD公司提供各种理想的二极管和热插拔装置。

结论

本文描述的电路展示了一种简单的家用不间断电源设计，可以保持各种家用电器在断电时运行。当然，这个电路可以修改并使用更强大的电路MOSFET为更大的电池提供更高的输出功率和更长的支持时间。