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简介

LattePanda Sigma UPS 是一款专为 LattePanda Sigma 设计的 UPS 扩展板, 可以直接安装使用. 它使用 4 节 18650 锂离子电池作为 UPS 储能电池, 支持 TypeC PD 和 5.5mm DC 两种接口的外部供电方式. 在断电情况下，4 个 18650 电池可直接为 LattePanda 供电，无需额外的升压或降压步骤，从而避免能量损耗，电池续航时间可达 8 小时。[^1].

通过 HID-UPS 协议，LattePanda UPS Hat 可以被操作系统识别为电池设备，利用系统电源管理实现自动进入省电模式和自动关机等功能，类似于笔记本电脑的内置电池。HID-UPS 协议在 Arduino 中实现，且完全开源。用户可以设置充电电压上限以延长电池寿命，或编辑自定义算法以实现更精确的电池均衡。

[^1]: 数据由使用4节3.7V 3400mA·h 18650锂离子电池并搭配LattePanda Sigma测试所得

注意事项

  • 💡 为确保 UPS 正常工作，请使用正规品牌、容量不低于 3000mA·h且最大放电电流 5A 以上的 3.7V 18650 锂离子电池。
  • 🔌 应安装同型号且电量基本一致的电池。若 4 节电池的电量差异过大，将导致 UPS 实际可用的总电量减少。
  • 🔋 LattePanda Sigma UPS 已集成电池保护功能，可以安全使用“平头”18650 电池，无需使用集成保护板的“尖头”18650 电池。
  • ⚠ LattePanda Sigma UPS 不支持 3.2V 磷酸铁锂电池（同样为 18650 尺寸）。错误地安装此类电池可能会导致充电时发生火灾或爆炸。
  • 💤 若长时间不使用 UPS，请将电池从 UPS 上取下，以免过度放电损坏电池。

技术规格

  • 供电接口:
    • USB TypeC PD协议
      • 电压要求: 20V
      • 功率要求: 100W
    • DC Jack 5.5x2.1mm
      • 电压要求: 19~24V
      • 功率要求: ≥90W
  • 电池类型: 3.7V 18650 锂离子电池
  • 充电电流: 2A
  • 兼容主板: LattePanda Sigma
  • 工作温度: 0~40℃

硬件介绍

硬件介绍

使用说明

准备

  • 硬件
    • 1x LattePanda Sigma UPS
    • 4x 18650 3.7V 锂离子电池
    • 1x LattePanda Sigma
    • 1x LattePanda Sigma UPS 电源线
    • 1x LattePanda Sigma UPS 信号排线
  • 软件

Arduino 库安装教程

硬件安装

  1. 关闭 UPS 电源开关

  2. 取下散热片保护膜, 将散热片粘贴到 MOS 管上

  3. 把 18650 锂电池安装到 UPS 上, 注意正负极方向
    安装电池与散热片

  4. 使用铜柱将 UPS 安装到 Sigma 金属底板上
    铜柱安装

  5. 将 LattePanda Simga 安装到 UPS 上方
    Sigma安装

  6. 连接电源线与信号排线
    连接电源线
    连接信号线

  7. 检查全部安装到位后, 插入电源并打开电源开关
    安装完成

UPS 安装完成后, 请使用 UPS 上的 USB-C 或 DC 5.5x2.1mm 接口为 LattePanda 供电. 使用 LattePanda 自身的接口供电将无法正常使用 UPS 功能.

软件安装

  1. 请检查已经安装了Arduino IDE, HIDPowerDevice 库, LPUPS 库

  2. 启动Arduino IDE, 打开 UPS 程序: "文件 -> 示例 -> DFRobot_LPUPS -> fourBatteriesLPUPS"

  3. 选择对应的开发板型号: "工具 -> 开发板 -> Arduino Leornardo"

  4. 选择对应的开发板端口: "工具 -> 端口 -> COM*(选择标注为Arduino Leonardo的端口)"

  5. 上传示例程序, 稍等片刻可以在系统中看到电池已经被识别. 如果需要进一步设置LattePanda Sigma自动节能和强制休眠的阈值电量, 可以在 Windows 高级电源设置钟进行调节.

LattePanda UPS 电池显示

调节充电限制

锂电池长时间保持 4.2V 满电状态, 内放电电流大, 会导致电池快速损耗. 如果对电池容量要求不高，可以在 Arduino 程序中设置最大充电电压，以延长电池寿命。

  1. 启动Arduino IDE, 打开"文件 -> 示例 -> DFRobot_LPUPS -> fourBatteriesLPUPS"

  2. 找到下列代码位置

      // maxChargeVoltage = 15600;
  // LPUPS.setMaxChargeVoltage(maxChargeVoltage);

  3. 取消代码注释, 并将 maxChargeVoltage 修改为你想要的数值.
    maxChargeVoltage 的单位为 mV, 例如设置为 15600 意为最大充电电压 15.6V, 单节电池电压 15.6V÷4=3.9V.

  4. 重新上传 Arduino 程序。当电池组总电压达到 15.6V 时，将自动停止充电，以延长电池寿命。

maxChargeVoltage 允许的范围是 14800 ~ 16800, 超过范围的设置不会生效.

常见问题

  • Q: 如果同时连接 LattePanda Sigma UPS 的 5.5x2.1mm DC 接口和 USB Type-C 供电，系统会优先使用哪个接口供电？
    A: 优先从电压更高的接口获取电源. 其中 USB TypeC PD 自动协商为 20V 供电, 5.5x2.1mm DC 接口的电压取决于你所使用的电源适配器规格.

  • Q: 可以将太阳能板或风力发电机等发电设备直接连接到 LattePanda Sigma UPS 上吗?
    A: 理论上只要输入电压在 12~24V 范围内 UPS 都能工作, 但是我们不推荐直接连接太阳能板这样使用. 过于不稳定的电源会导致电池频繁地在充放电之间切换, 从而严重影响电池寿命. 如果要连接太阳能板, 建议在输入 UPS 前连接一个具备稳压和储能功能的电源管理模块，如 SKU:DFR0580.

  • Q: 如果电源适配器供电不足会发生什么?
    A: 适配器功率不足会导致充电缓慢、无法充电，甚至在连接电源时仍然消耗电池电量. 请为 UPS 搭配至少 90W 以上的电源适配器, 推荐使用 LattePanda 包装中附带的 90W 电源.

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