Владельцы источников бесперебойного питания (ИБП) для компьютеров хорошо знакомы с их главным недостатком — ограниченным сроком службы аккумуляторных батарей. Стандартные свинцово-кислотные АКБ, используемые в большинстве моделей, редко служат дольше трёх лет, после чего теряют ёмкость и перестают выполнять свою основную функцию. Это приводит к регулярным и затратным заменам.
Поскольку в ИБП обычно установлены необслуживаемые батареи, их восстановление практически невозможно или даёт лишь временный эффект. В поисках долговечного решения возникла идея заменить традиционные аккумуляторы на суперконденсаторы (ионисторы). Их ключевые преимущества — огромный ресурс (десятки тысяч циклов заряд-разряд), устойчивость к высоким нагрузкам и исключительная долговечность. Теоретически такая замена могла бы сделать бесперебойник практически «вечным» устройством.
Что потребуется для модернизации
Основной компонент для переделки — набор из шести суперконденсаторов, собранных в последовательную цепь, и обязательная плата балансировочной защиты. Готовый комплект можно приобрести на торговых площадках, таких как AliExpress.
Плата балансировки — критически важный элемент. Без неё при последовательном соединении конденсаторов неизбежны перезаряд и выход из строя отдельных ячеек. Каждый суперконденсатор в этой сборке имеет ёмкость 500 Фарад и номинальное напряжение 2,7 В. Таким образом, общая батарея из шести элементов может быть заряжена до максимального напряжения 16,2 В.
Процесс замены аккумулятора на суперконденсаторы
Как часто бывает, на практике реализация идеи столкнулась с трудностями, неочевидными на этапе планирования. В качестве подопытного устройства использовался ИБП мощностью 300 Вт. Из него была извлечена старая аккумуляторная батарея, а на её место установлена плата с суперконденсаторами.
Первая попытка запуска оказалась неудачной: ИБП включился, но отказывался заряжать новую сборку. Причина крылась во встроенной защитной схеме бесперебойника, которая блокировала заряд, если начальное напряжение на клеммах было ниже 10 В. Поскольку суперконденсаторы изначально разряжены, система воспринимала их как неисправный аккумулятор.
Для обхода этой проблемы пришлось предварительно зарядить сборку до необходимого уровня с помощью внешнего блока питания на 10 В.
После этой процедуры ИБП успешно запустился и начал заряжать суперконденсаторы до стандартного для свинцового аккумулятора напряжения.
Для удобства дальнейшей эксплуатации было принято решение отключить или модифицировать в схеме ИБП защиту от низкого начального напряжения, чтобы исключить необходимость предварительной зарядки.
Следующим этапом стало тестирование автономной работы. Выяснилось, что ИБП отключал нагрузку, когда напряжение на суперконденсаторах опускалось ниже 10 В. В результате время резервного питания, в зависимости от мощности подключённого оборудования, составило от 5 до 30 секунд. В конкретном случае тестируемая нагрузка работала около 18 секунд, что для задач автора (например, корректного завершения работы компьютера) оказалось вполне достаточным.
Особенности установки в корпус
Габариты сборки из шести суперконденсаторов с платой не позволили разместить её в стандартном отсеке для аккумулятора. Решением стало создание дополнительного выреза в боковой стенке корпуса ИБП для вывода модуля наружу.
Внешний вид устройства после доработки изменился, но для размещения в скрытом месте (например, под столом или в серверной стойке) это не стало критическим недостатком.
Эксперимент подтвердил, что замена аккумуляторов на суперконденсаторы в ИБП технически возможна и работоспособна. Для существенного увеличения времени автономной работы потребуется сборка с гораздо большей общей ёмкостью. Однако здесь возникает компромисс: увеличение ёмкости напрямую ведёт к увеличению времени первоначального заряда системы, что может снизить удобство использования после длительного отключения электроэнергии.
Видеоинструкция
Для наглядности и более детального изучения всех этапов модернизации, включая доработку защитных цепей ИБП, рекомендуется ознакомиться с подробным видеоотчётом автора проекта.