宽带升级到光纤，给光猫Diy一个UPS
本帖最后由 Fireflying 于 2014-6-7 19:18 编辑家里的宽带终于从ADSL升级到光纤了，网速也从4M升到20M，上网那叫爽啊！
问题也来了，EPON方式光纤到户是无源的，电话和宽带都需要光猫正常工作才行，如果家里停电的话，固定电话和宽带（IPTV）统统歇菜。看看柜子里面一堆从笔记本电池组里面拆出来的18650，于是决定废物利用给光猫搞个UPS，这样以后停电的话， 就不怕断网断电话了。
手头的18650都是老化的笔记本电池组里面拆出来的，测试容量基本都剩下一半大约在1000～1200mAh左右，总共有16节18650。这些电池，扔掉可惜，寻常用途的话，容量和内阻又比较难堪，用来做光猫UPS倒是不在乎这些问题了。
设计思路：光猫是12V供电，电源适配器标称12V/1.5A，实测光猫工作电流大约400mA。为了降低成本，计划用光猫自带的电源进行充电，平时充电可以慢一点无所谓，一来光猫自带的电源冗余不大，二来毕竟停电属于低概率事件，基本没有快速充电的需求。
于是乎开始搜罗原材料：请YPF大虾给搞了一个12V/1A的升压板、一个TP5100的锂电充电板、3A的单锂电保护板，又某宝顺带买了继电器，找到一个零食的塑料盒子做外壳，加上手头的其它材料，物料齐备，开整！
首先设计电路，设计思路：光猫的电源适配器插在UPS上，UPS输出再到光猫。在市电正常的时候，继电器吸合，接通TP5100充电板给锂电充电，当市电停电，一旦电压降落到10V，继电器释放，常闭触点接通电池到升压板，升压板输出给光猫供电。为了保障切换瞬间光猫不至于掉电，在UPS输出端用大电容做电压保持，计算RC电路放电时间常数，保障在升压板接续过来之前，电容提供的电压不低于光猫的正常工作电压下限。具体电路如下图。
电路关键参数解析：用TL431构成电压监视电路，市电正常的时候，输入电压高于10V，继电器吸合，接通TP5100充电板，对锂电进行充电；当输入电压跌落到10V的时候，TL431截止，继电器释放，常闭触点接通升压板开始用电池给光猫供电。
之所以选择10V做切换临界值，是因为如果任由继电器自己完全失电再释放的话，此时光猫必然已经欠压停止工作了，所以尽量在电压稍高的点进行切换，经过实验，10V是个比较合适的数值，再高的话，虽然防止光猫掉电的效果更好，但是担心电源适配器电压正常波动也触发电路翻转。
电路中用两枚1N5819肖特基二极管并联做隔离，这里用肖特基二极管并联的原因是尽量提高蓄能电容在市电正常时的初始电压，这样当市电停电的时候，电容上的电压比较高一些（比普通整流管高大约0.3V），就可以用相对较小的容量达到足够的蓄能时间，为升压板接替做保障。输出端的蓄能电容是通过计算和实验得出的，6600微法刚好能够满足切换瞬间的电压保持，光猫不至于在切换瞬间停止工作，容量再小的话，就没法保障了，但是容量再大的话，由于给电容充电的电流过大，会导致升压板在启动的时候电流太大，引发锂电保护板动作。而且大容量的电容，体积也大，成本也高。曾经想用纽扣形法拉电容做蓄能，后来测试发现，纽扣型法拉电容的内阻极大，根本没法大电流放电。
土鳖不会用PCB设计软件，而且也没有相应的制作PCB的东西，所以只能纯手工绘制电路板并且用美工刀刻制。
搞好之后测试，发现锂电保护板很容易在启动瞬间保护，看保护板上装了两枚8205的MOS，还有两个8205的空位，正好手头有8205，于是加焊一枚，顺利解决了保护板启动瞬间的保护问题——锂电保护板过流保护原理是检测电流在MOS管上的压降，达到某阀值就进入保护状态，原板子两枚8205，现在增加一枚的话，总共三枚MOS，内阻降低了，压降也降低了，大致相当于把保护电流阀值增加了50%。
升压指示灯是用一枚白色草帽LED串联一枚330欧电阻，接在升压电感两端。当升压板开始工作的时候，自感电动势会点亮LED。从YPF那搞的TP5100充电板是2A的，由于光猫适配器的输出总共才1.5A，光猫自己要消耗400mA，所以必须对充电板的电流进行调整。TP5100是通过采样电阻控制充电电流的，这块板子上有两个0.1欧的电阻并联，所以充电电流是2A，现在我拆掉一枚，充电电流就是1A了，这样能跟光猫的电源适配器匹配上，不至于让光猫的电源适配器过载。
过程中还遇到了一些问题，经过跟YPF大虾探讨，最终把出现的所有问题解决了。升压指示灯放在塑料盒盖正中央，充电板在盒子内部，通过透明的盒子可以看到状态，市电正常的时候，如果电池是满电，那么盒子里面充电板的绿色LED点亮，如果正在充电，则红色LED点亮（其实是双色LED切换的）；如果市电停电开始升压，盒子里面的灯熄灭，盒盖中央的白色LED会发出贼白贼白的亮光。至此，DIY结束。
楼主牛啊.居然雕刻了电路板啊. 一看到刀雕电路板的就敬仰万分
不记得上次停电是哪年，充电器用不上心情很郁闷 2-3年停一次电的路过
停电了再接上，平时一直浮充有害电池 fish0406 发表于 2014-6-7 18:59
2-3年停一次电的路过
停电了再接上，平时一直浮充有害电池
嗯，这样也可以。我是先搞出功能齐备的东西，测试好了之后可以考虑先不用它，等到停电再接上也成。其实反正是笔记本拆机锂电，电池已经老化了，也不在乎那么一点了。
一年到头就夏天开始热的时候停一次电，正好外出避暑，就让辛辛苦苦工作了一年的设备休息一下吧！ 我家小区一年停电次数大概5～8次，一停电宽带上不去了比较无聊，手机流量伤不起啊。 额，继电器。。。
我这个MOS加二极管，无缝切换。http://www.shoudian.org/forum.php?mod=viewthread&tid=327436 mytomatoes 发表于 2014-6-7 20:53
额，继电器。。。
我这个MOS加二极管，无缝切换。http://www.shoudian.org/forum.php?mod=viewthread&tid=3 ...
嗯，电子切换比较迅速。能否把切换部分的电路给参考一下？
xu_john 发表于 2014-6-7 21:15
楼主牛啊.居然雕刻了电路板啊.
木法子啊，木有腐蚀PCB的家伙，也不会PCB设计软件。就这一片PCB的话，打样要亏死，只能刀刻大法了。
跟楼主说个不好的消息，大面积停电的时候前面的分光器一样没电了，意味着家里没有光分过来。 framea 发表于 2014-6-7 22:02
跟楼主说个不好的消息，大面积停电的时候前面的分光器一样没电了，意味着家里没有光分过来。 ...
那个就不是我能控制的事了。
小规模停电没事，但是光纤总机房停电还是没用。 framea 发表于 2014-6-7 22:02
跟楼主说个不好的消息，大面积停电的时候前面的分光器一样没电了，意味着家里没有光分过来。 ...
分光是无源的吧?不用电的。
光纤安装的时候我特意要求电话另走一路的，也就是说，我家电话还是走铜线的 蛋疼,直接3串锂电加保护板,调整光猫电源电压到12.6并联就可以了,没必要这么复杂
简洁至上,越复杂的东西故障率越高 楼主的华勤光猫和我的一样。那个天线是假的。里面没有铜线。
这个猫看iptv不太稳定。后来让电信换了个中兴的。
小区停电呢？小区那个光纤机房没电自己用蓄电池能行？还是小区的机房根本不需要电，只要电信机房有电用户自己用蓄电池就能用？ dynabookss 发表于 2014-6-8 09:57
楼主的华勤光猫和我的一样。那个天线是假的。里面没有铜线。
这个猫看iptv不太稳定。后来让电信换了个中兴 ...
我这个是“天邑”的，没拆过，不太清楚，目前用着还算稳定。 lily2350660 发表于 2014-6-8 10:00
小区停电呢？小区那个光纤机房没电自己用蓄电池能行？还是小区的机房根本不需要电，只要电信机房有电用户自 ...
我家这个小区的电信机房是管着周边多个小区，位置也不在本小区内。