Eigenbau-USV fuer 12V-Server

D

David Froehlich

Guest
Hallo,

ich habe zu Hause einen kleinen Linux-Server auf Basis eines
MicroATX-PCs. Dieser läuft 24h/Tag und es relativ energiesparsam
aufgebaut (Idle 10 Watt).
Das MicroATX-Gehäuse besitzt als Stromversorgung nur einen 12V-Eingang,
die restlichen Spannungen werden intern auf einer Wandlerplatine erzeugt.
Jetzt dachte ich, dass das doch eigentlich ideale Voraussetzungen für
eine Eigenbau-USV sind, da ich ja nur 12V= benötige.

Ich habe mir das so vorgestellt:
Zwei Stromquellen, einmal 12V= aus dem normalen 230V-Schaltnetzteil, und
einmal 12V=, die durch Festspannungsregler aus drei in Reihe
geschalteten 6V-Bleiakkus erzeugt werden. Das Laden der Bleiakkus ist
erst einmal uninteressant.
Ich stelle mir das dann so vor, dass der PC normalerweise mit den 12V
aus dem Schaltnetzteil versorgt wird. Sobald diese aber fehlen, soll die
Spannungsversorgung _sofort_ auf die 12V aus den Festspannungsreglern
umgestellt werden.
Mein erster Gedanke war dabei ein 12V-Relais, welches mit den 12V aus
dem Schaltnetzteil versorgt wird. Fehlen auf einmal die 12V des
Netzteils fällt das Relais ab und schaltet somit die Stromversorgung auf
die Festspannungsregler.
Allerdings werde ich dabei wahrscheinlich einen ziemlich großen Elko vor
dem PC-Eingang brauchen, der den kurzen Aussetzer beim Umschalten des
Relais auffängt.

Und jetzt meine Frage an euch Spezialisten: Würde das so ungefähr
funktionieren, wie ich mir das so vorstelle, oder soll ich mir den
Gedanken lieber gleich wieder aus dem Kopf schlagen? :)
Wie groß muss ich den Elko dann ungefähr auslegen? Die
Spitzenstromverbrauch des PCs liegt bei 5A@12V, sollten normalerweise
aber deutlich weniger sein, ich gehe mal von so 2,5 A aus.
Wie müsste ich dann den Elko in die Schaltung integrieren? Einfach
Parallel zum PC-Eingang?

Schoneinmal Danke für all eure Tipp im Voraus,
--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
"David Froehlich" <dfroe@despammed.com> schrieb im Newsbeitrag
news:430500b7$0$24145$9b4e6d93@newsread4.arcor-online.net...

Ich habe mir das so vorgestellt:
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Da es nicht im Auto ist, kann Entstoerung entfallen:

Netzteil 13.8V, strombegrenzt auf mehr Strom als der IPX braucht
aber weniger als der Akku als maximaler Ladestrom aushaelt.

Auf Wunsch Tiefentladeschutz
und wenn das Netzteil mehr als 14V liefert Ueberladeschutz

oeffnet bei >14V oeffnet bei <10.4V ICL7665 steuert
| |
Netzteil --MOSFET--+--MOSFET-- 12V zum ITX
|
12V Bleiakku
|
Masse -------------+----------

Der Laptop kommt bei 12V auch mit 10V bis 13.8V klar,
das sind etwas ueber 10% Abweichung.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
 
David Froehlich wrote:
Hallo,

ich habe zu Hause einen kleinen Linux-Server auf Basis eines
MicroATX-PCs. Dieser läuft 24h/Tag und es relativ energiesparsam
aufgebaut (Idle 10 Watt).
Das MicroATX-Gehäuse besitzt als Stromversorgung nur einen
12V-Eingang, die restlichen Spannungen werden intern auf einer
Wandlerplatine erzeugt. Jetzt dachte ich, dass das doch eigentlich
ideale Voraussetzungen für eine Eigenbau-USV sind, da ich ja nur 12V=
benötige.
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im einfachsten Fall betreibst Du den Rechner ständig aus einem 12V
Bleigel-Akku,
Du kannst ihn ja über eine Strombegrenzung mit dem Schaltnetzteil puffern

Gruss
Peter
 
Ich würde ein Batterieladegerät(am besten mit Erhaltungsladung) als
Netzteil nehmen daran einen Batterieanschließen und von der Batterie
mittels 2 Dioden um ein Spannungsabfall von ca. 1,4V zu haben an das
Mainboard. Evtl. noch eine Diode zw. Batterie und Ladegerät nicht das
die Batterie tückwärts entladen wird wenn das Ladegerät keinen Strom hat.
 
MaWin schrieb:
[...]
Der Laptop kommt bei 12V auch mit 10V bis 13.8V klar,
das sind etwas ueber 10% Abweichung.
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Es handelt sich zwar um einen MicroATX-PC (kein Laptop), aber bist du
dir da so sicher, dass das Mainboard auch mit 13,8V läuft?

--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
Peter Voelpel schrieb:
[...]
im einfachsten Fall betreibst Du den Rechner ständig aus einem 12V
Bleigel-Akku,
Du kannst ihn ja über eine Strombegrenzung mit dem Schaltnetzteil puffern
Click to expand...
Du meinst

12V Netzteil -> Bleiakku -> PC

Dann müsste aber doch zwischen Netzteil und Bleiakku ein Diode rein, um
zu verhindern, dass bei Stromausfall Strom vom Akku ins Netzteil fließt,
oder etwa nicht?
Dann würden beim Bleiakku nur noch ca. 11,6V ankommen, d.h. geladen wird
der Akku dann ja nicht. Aber zum Puffern sollte das ja reichen.

Werde ich mir mal genauer anschauen, vor allem weil es ja wirklich die
einfachste Methode wäre.

--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
Thomas Oly schrieb:
Ich würde ein Batterieladegerät(am besten mit Erhaltungsladung) als
Netzteil nehmen daran einen Batterieanschließen und von der Batterie
mittels 2 Dioden um ein Spannungsabfall von ca. 1,4V zu haben an das
Mainboard. Evtl. noch eine Diode zw. Batterie und Ladegerät nicht das
die Batterie tückwärts entladen wird wenn das Ladegerät keinen Strom hat.
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Das hört sich so ähnlich an, wie Peters Vorschlag. Nur eben mit einer
etwas höheren Anfangsspannung (13,8V anstatt 12V).

Ich werde dann wohl eher in Richtung "online-USV" anstelle von
"offline-USV" gehen ;-)

--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
David Froehlich <dfroe@despammed.com> wrote:

Hi!

Es handelt sich zwar um einen MicroATX-PC (kein Laptop), aber bist du
dir da so sicher, dass das Mainboard auch mit 13,8V läuft?
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Meine allwissende Kristallkugel sagt hierzu: "Schau in Dein Handbuch!"

Gruß,
Michael.
 
Michael Eggert schrieb:
David Froehlich <dfroe@despammed.com> wrote:

Es handelt sich zwar um einen MicroATX-PC (kein Laptop), aber bist du
dir da so sicher, dass das Mainboard auch mit 13,8V läuft?

Meine allwissende Kristallkugel sagt hierzu: "Schau in Dein Handbuch!"
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Naja, das übliche halt: "Benutzen Sie nur das mitgelieferte Netzteil".
Und einen Abschnitt "How to build your own ups" kann ich leider auch
nicht finden :)

Aber falls ich das ganze realisiere, wird's wohl in die Richtung
"Bleiakku als 12V"-Puffer gehen, wie es etwa Thomas Oly beschrieben hat.

--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
David Froehlich <dfroe@despammed.com> wrote:

Hi!

Naja, das übliche halt: "Benutzen Sie nur das mitgelieferte Netzteil".
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Keine technischen Daten? Manchmal findet man in den englischen
Handbüchern ausm Netz auch mehr Daten als in den deutschen (gedruckt
oder auch ausm Netz).

Gehen die 12V direkt aufs Board? Wenn ja, vielleicht lassen sich zum
Board mehr Informationen finden als zum Gesamtsystem?

Gruß,
Michael.
 
"David Froehlich" <dfroe@despammed.com> schrieb im Newsbeitrag
news:430507f2$0$25877$9b4e6d93@newsread2.arcor-online.net...

Es handelt sich zwar um einen MicroATX-PC (kein Laptop), aber bist du
dir da so sicher, dass das Mainboard auch mit 13,8V läuft?
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Sicherm, das Board braucht die 12V nirgends direkt.
Alles wird ueber Spannungsregler versorgt.
Selbst die serielle, die 12V brauchen koennte,
wird sie neu erzeugen, weil ihr -12V fehlen,
und ein MAX232 macht dann auch die +12(10)V.


Interessanter dind die Festplatten, bei denen haengt
der Motortreiber an 12V, aber die sind Kummer mit der
Versorgungsspannung gewohnt, regeln also auch alles
aus.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
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Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.
 
Matthias Weingart schrieb:

Der gepufferte 12V
Bleiakku hat aber 13,8V.
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Muss er nicht, wenn man ihn bei 13,2V puffert verliert man nur etwa 10%
der Nennkapazität.


Gruß Dieter
 
David Froehlich <dfroe@despammed.com> wrote in
news:430508ad$0$24152$9b4e6d93@newsread4.arcor-online.net:

Peter Voelpel schrieb:
[...]
im einfachsten Fall betreibst Du den Rechner ständig aus einem
12V Bleigel-Akku,
Du kannst ihn ja über eine Strombegrenzung mit dem Schaltnetzteil
puf
fern

Du meinst

12V Netzteil -> Bleiakku -> PC

Dann müsste aber doch zwischen Netzteil und Bleiakku ein Diode
rein, um zu verhindern, dass bei Stromausfall Strom vom Akku ins
Netzteil fließt, oder etwa nicht?
Dann würden beim Bleiakku nur noch ca. 11,6V ankommen, d.h.
geladen wird der Akku dann ja nicht. Aber zum Puffern sollte das
ja reichen.
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Normalerweise sind 12V+-10% möglich (Festplatten) d.h. 10.8V bis 13.2V.
(aber _am_ elektronischen Verbraucher, d.h. ein paar Reserven nach
unten einplanen für Spannungsabfälle über Kabel). Der gepufferte 12V
Bleiakku hat aber 13,8V. Eine Si-Diode dahinter und du hast 13,1V.

Netzteil 13,8V -> 12V Bleiakku -> Si Diode -> PC

Anstelle der Si-Diode könntest du auch einen Low-Drop 12V Linearregler
benutzen (würde ich bevorzugen). Damit hält dein "Backup" dann ein
bisschen länger.

Und dann den Bleiakku schön regelmässig nach 3-4 Jahren erneuern, oder
das Level auf 13,65V einstellen, dann hält er 6 Jahre ;-) (Durch USV's
gestützte PC's fallen häufiger aus, als PC's direkt am Stromnetz,
zumindest, wenn die USV's nicht gepflegt werden ;-)

M.
--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.
 
Matthias Weingart schrieb:
[...]
Netzteil 13,8V -> 12V Bleiakku -> Si Diode -> PC

Anstelle der Si-Diode könntest du auch einen Low-Drop 12V Linearregler
benutzen (würde ich bevorzugen). Damit hält dein "Backup" dann ein
bisschen länger.
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Die o.g. Lösung mit dem LowDrop-Regler gefällt mir schonmal recht gut.
Da ich dann immer konstante 12V hätte (solange der Akku bei Stromausfall
nicht in die Knie geht), wäre ich damit auch auf der sicheren Seite
gegenüber der 13,xV-Lösung.

Brauche ich dann eigentlich zwischen Netzteil und Bleiakku eine Diode,
die ein Zurückfließen des Stroms vom Akku ins Netzteil bei Stromausfall
verhindert?

--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
David Froehlich <dfroe@despammed.com> wrote in
news:43065116$0$28542$9b4e6d93@newsread2.arcor-online.net:

Brauche ich dann eigentlich zwischen Netzteil und Bleiakku eine
Diode, die ein Zurückfließen des Stroms vom Akku ins Netzteil bei
Stromausfall verhindert?
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Ich glaube das fällt nicht ins Gewicht. Dein Rechner zieht den Akku mit
10W viel schnell leer als die paar mA die eventuell ins Netzteil
zurückfliessen. Mess aber sicherheitshalber mal nach. Wer weiss wie das
Netzteil aufgebaut ist ...

M.
--
Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.
 
"David Froehlich" <dfroe@despammed.com> schrieb:

Es handelt sich zwar um einen MicroATX-PC (kein Laptop), aber bist du
dir da so sicher, dass das Mainboard auch mit 13,8V läuft?
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Hmm, alle mir bekannten Schaltwander für MicroATX kommen mit +-10%
Input problemlos zurecht, ich habe auch schon Typen erlebt, die bei 9V
immer noch liefen. Sollte also nicht das Problem sein -> Ausprobieren!

Aller Wahrscheinlichkeit nach sollte nichts kaputt gehen, die Wandler
sind für billigste Steckernetzteile ausgelegt, meistens nur Trafo und
Gleichri(e)chter, den Ladeelko hats schon "wegoptimiert".
("Hängt ja noch nen Schaltwandler dahinter, der wirds schon richten!")



Michael.
 
David Froehlich wrote:

Thomas Oly schrieb:
Ich würde ein Batterieladegerät(am besten mit Erhaltungsladung) als
Netzteil nehmen daran einen Batterieanschließen und von der Batterie
mittels 2 Dioden um ein Spannungsabfall von ca. 1,4V zu haben an das
Mainboard. Evtl. noch eine Diode zw. Batterie und Ladegerät nicht das
die Batterie tückwärts entladen wird wenn das Ladegerät keinen Strom hat.

Das hört sich so ähnlich an, wie Peters Vorschlag. Nur eben mit einer
etwas höheren Anfangsspannung (13,8V anstatt 12V).

Ich werde dann wohl eher in Richtung "online-USV" anstelle von
"offline-USV" gehen ;-)
Click to expand...
Das Risiko, das Board mit 13,8V zu betreiben würde ich auch nicht eingehen.
Via hat z.B. für das ITX-Board mit nur 12V Eingang nur +-5% spezifiziert.

Online-USV waere auch mein Ansatz, allerdings mit 24V Bleiakku, oder 2x12V
in Reihe, das ganze dann mit geregelten 27,6V versorgen.

Parallel zu den Akkus die Versorgung für einen einfachen integierten 12V
Step-Down-Wandler abgreifen. z.B. LM2678-12 (max 5A = 60W, beschaffbar bei
Farnell).

Viel Spass beim Basteln,

Daniel Schramm

--
.~. Daniel Schramm Phone: +49 231 6108112 Mail:daniel.schramm@gmx.de
/V\ Bruehlweg 36 Mobile:+49 178 8839848 ICQ: 35816985
// \\ 44379 Dortmund Fax: +49 231 96989961 WWW: pinguin.sauerland.de
/( )\ Germany
^`~'^
 
Hallo,

Danke für eure Antworten!
Ich habe mir mittlerweile einen groben Plan meiner USV ausgearbeitet.
Vielleicht könnt ihr ihn euch durchlesen und mir evtl. vorhande Fehler
melden.

Achja, die USV soll für max. 5A ausgelegt sein. Normalerweise werden
aber nur 1-2A benötigt.

1) Ein Ringkerntrafo zum Heruntertransformieren der 230V~.
Ich dachte da an 15V und 120VA. Das wären dann ca. 8A.

2) Eine Brückengleichrichtung (Graetzschaltung) mit 4 Schottky-Dioden.
Wären da 4x BYV29-500 in Ordnung? Kann ich diesen an einem ganz normalen
TO220-Kühlkörper anbringen, oder brauche ich da evtl. gar keinen?

3) Elektrolykondensator zur Glättung: 35/40V und 4700uF

4) Einstellbarer 5A Low-Drop Festspannungsregler, eingestellt auf ca.
14V. Natürlich mit Kühlkörper und Kondensatoren lt. Datenblatt.
Hier würde ich dann einen LT 1084 CP verwenden.

5) Schottky-Diode um ein Zurückfließen des Stroms vom Akku in den
Spannungsregler bei Stromausfall zu verhindern. Im Prinzip würde sich
auch hier eine BYV29-500 anbieten. Aber auch da wieder die Frage:
Kühlkörper ja/nein?

6) Jetzt kommt der 12V Bleiakku mit parallel geschaltetem Voltmeter zur
Kontrolle. Dazu noch eine Frage: Bei meinem letzten Voltmeter stand im
Datenblatt, dass Umess und Uversorgung nicht die gleiche Masse haben
dürfen. Hat dann auch nicht funktioniert :( Wie kann ich die zwei
Massen (Akku direkt, Uversorgung über 9V Spannungsregler) voneinander
trennen?

7) Dann käme als letztes noch ein 5A LowDrop Festspannungsregler mit
konstanten 12V, mit denen ich dann den Server versorgen würde.


Soweit meine ersten konkreten Vorstellungen ;-)
Kostenpunkt dürfte denke ich - ohne Akku - bei ca. 50 Euro liegen.
Lieferanten Conrad und/oder Reichelt, oder habt ihr noch irgendwelche
"Insidertipps"?

--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
David Froehlich <dfroe@despammed.com> wrote:

Hi!

1) Ein Ringkerntrafo zum Heruntertransformieren der 230V~.
Ich dachte da an 15V und 120VA. Das wären dann ca. 8A.
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Und 21,2V Spitzenspannung.

2) Eine Brückengleichrichtung (Graetzschaltung) mit 4 Schottky-Dioden.
Wären da 4x BYV29-500 in Ordnung? Kann ich diesen an einem ganz normalen
TO220-Kühlkörper anbringen, oder brauche ich da evtl. gar keinen?
Click to expand...
Also 19,8V gleichgerichtet.

3) Elektrolykondensator zur Glättung: 35/40V und 4700uF

4) Einstellbarer 5A Low-Drop Festspannungsregler, eingestellt auf ca.
14V. Natürlich mit Kühlkörper und Kondensatoren lt. Datenblatt.
Hier würde ich dann einen LT 1084 CP verwenden.
Click to expand...
Du möchtest 5,8V*5A=29W verheizen.
Kann man machen - muss man aber nicht.

5) Schottky-Diode um ein Zurückfließen des Stroms vom Akku in den
Spannungsregler bei Stromausfall zu verhindern. Im Prinzip würde sich
auch hier eine BYV29-500 anbieten. Aber auch da wieder die Frage:
Kühlkörper ja/nein?

6) Jetzt kommt der 12V Bleiakku
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1-5 ließen sich ersetzen durch ein 6A KFZ-Ladegerät. Macht genau die
richtige Spannung für den Bleiakku, hat auch kein Problem mit
Stromausfall und vor allem: Muss nichts verheizen.

Möchtest Du den Akku bei niedrigerer Spannung betreiben, kannst 5)
immernoch zwischenschalten.

Gruß,
Michael.
 
Michael Eggert schrieb:
Und 21,2V Spitzenspannung.

Also 19,8V gleichgerichtet.

Du möchtest 5,8V*5A=29W verheizen.
Kann man machen - muss man aber nicht.

1-5 ließen sich ersetzen durch ein 6A KFZ-Ladegerät. Macht genau die
richtige Spannung für den Bleiakku, hat auch kein Problem mit
Stromausfall und vor allem: Muss nichts verheizen.

Möchtest Du den Akku bei niedrigerer Spannung betreiben, kannst 5)
immernoch zwischenschalten.
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Wenn ich mir deinen Beitrag so durchlese, wäre diese "online-USV"
wirklich nicht gerade sehr effizient. Das sollte sie aber eigentich
schon sein, da ich mir extra einen "Stromspar-Server" gebaut hab. :-/
Außerdem sehe ich da gerade ein weiteres Problem: Nach einem
Stromausfall würde diese Schaltung den Bleiakku ja mit bis zu 5A laden,
was mein Panasonic 12V 7,2Ah nicht lange mitmachen wird.

Hm, dann anderer Ansatz: Offline-USV.
Zwei Stromquellen: 12V Schaltnetzteil vom PC und 12V per LowDrop
Festspannungsregler aus dem Bleiakku, welcher nicht nachgeladen wird,
das würde ich dann später ergänzen, ist aber kein Problem.
Und dann einfach ein 12V Relais, welches mit den 12V aus dem Netzteil
versorgt wird, und entweder das Netzteil oder den Spannungsregler an den
PC schaltet. Fertig. Müsste doch auch gehen und es muss im Normalbetrieb
gar nichts verheizt werden (außer dem Relaisstrom ca. 50mA=0,6W).

Was ist denn so die durchschnittliche Lebensdauer eines Relais, wenn
dieses (normalerweise) immer angezogen ist?
Gibt es irgendwelche nennenswerte Unterschiede zwischen Finder 41.61.9,
40.61.9, 40.51.9?

Sollte ich dann noch einen großen Elko hinter das Relais schalten, für
den Fall, dass es beim Umschalten des Relais einen kurzen Stromaussetzer
gibt? Wenn ja, wie viel uF?

Irgendwie gefällt mir diese "Offline-USV" nämlich etwas besser, als die
"Online-USV", da hier normalerweise gar nichts verheizt werden muss.
Außerdem ist sie wesentlich einfacher (und billiger) aufzubauen.

--
MfG. David Fröhlich
http://www.david-froehlich.de
 
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