Повербанк своими руками из 18650

Powerbank (повербанк), он же портативный аккумулятор, — вещь полезная и крайне нужная, если пользователю хотя бы изредка приходится долго находиться вдали от сетевых розеток.

Есть ли смысл самому изготовлять повербанк, если на рынке есть огромное предложение повербанков всех параметров, систем и фасонов?!

Такой смысл есть, если от повербанка требуются какие-то особые свойства.

Именно этим вариантом повербанка мы и займёмся в этой статье-обзоре.

Неожиданно окажется, что мы соберём своими руками повербанк на солнечной батарее. Благодаря этому попутно изучим вопрос, есть ли смысл в повербанках со встроенной солнечной батареей.

(Кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Цена на Алиэкспресс набора, ставшего основой для сборки повербанка своими руками, на момент составления обзора — около $6.5 с учетом доставки в РФ (ссылка). В дальнейшем цена может меняться в любую сторону.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Теперь приступим к деталям процесса изготовления повербанка.

Что нужно для сборки повербанка своими руками?

В типовом случае для этого потребуются:

1. Плата контроллера повербанка. Она управляет процессом заряда аккумулятора и защищает его от множества неприятностей: перезаряда, переразряда, превышения допустимых токов заряда и разряда, от коротких замыканий и т.п.

2. DC-DC преобразователь (постоянного тока в постоянный).

Поскольку напряжение литий-ионного аккумулятора как такового (3.7 Вольт на секцию) имеет мало полезности, то сначала оно должно быть преобразовано к величине, полезной для потребителя. В типовом случае это 5 В, но при наличии поддержки «быстрой зарядки» это может быть целый «букет» напряжений. Часто DC-DC преобразователь объединяется с контроллером из пункта # 1 «в одном флаконе » (чипе).

3. Аккумулятор. Тут пояснений не требуется.

4. Корпус. Он должен быть удобен и пригоден для размещения всего перечисленного выше.

«Изюминка» повербанка, который мы будем собирать, состоит в том, что к нему будет добавлен постоянно включенный DC-DC преобразователь с выходным напряжением 5 В.

Зачем это нужно?

Дело в том, что все серийные повербанки, представленные на рынке, имеют свойство автоматического выключения при слишком малом токе выхода (45-60 мА). Это сделано с целью предотвращения работы повербанка вхолостую, и, тем самым, для сбережения заряда аккумулятора.

Из-за этого они не могут работать со слабой нагрузкой, а также не могут полностью зарядить устройства с малой ёмкостью аккумулятора (наушники, «умные часы» и т.п.).

Последнее связано с падением тока заряда маломощных устройств, когда уровень их заряда достигает 70-80%; из-за чего повербанк отключается раньше, чем заряд аккумулятора в этих устройствах достигнет 100%.

Самый выгодный powerbank своими руками

Итак, для создания повербанка с такими особыми свойствами нам потребуется ещё один компонент: DC-DC преобразователь с микромощным собственным потреблением на холостом ходу (чтобы не требовалось его принудительного отключения при отсутствии нагрузки).

Для сборки повербанка использовался готовый набор с Алиэкспресс и пара дополнительных компонентов.

Готовый набор выглядит так:

Он включает детали корпуса, солнечную панель, плату светодиодов с рассеивателем и плату контроллера повербанка.

Чего здесь не хватает?

Здесь не хватает приспособлений для крепления солнечной панели и рассеивателя для светодиодов к корпусу повербанка. Для их фиксации на верхней и нижней крышках пришлось использовать прозрачный клей «Момент» из личных запасов.

Также не было в комплекте и проводов для соединения всех компонентов (тоже пришлось использовать личные запасы).

Солнечная панель оказалась сделанной халтурно: активная поверхность солнечных элементов (она — голубого цвета) занимает менее половины всей поверхности платы (она — чёрная). Другой вопрос, что если бы даже активная поверхность занимала 100% площади панели, всё равно от неё было бы мало пользы; но к этому вопросу ещё вернёмся.

Теперь — дополнительная компонента повербанка: DC-DC преобразователь с микропотреблением на холостом ходу.

Этот DC-DC преобразователь основан на клоне знаменитого чипа MT3608. Он — не слишком мощный, но зато почти ничего не потребляет на холостом ходу (около 150 мкА), обзор этой платы — здесь.

Для предотвращения возникновения автогенерации преобразователя в этой плате на контакты выхода были напаяны два керамических SMD- конденсатора по 22 мкФ каждый.

Теперь снова вернёмся к основному комплекту повербанка и детально изучим плату контроллера повербанка. По ходу рассмотрения платы будут сделаны существенные критические замечания.

Выглядит эта плата так (в трёх ракурсах):

Плата построена на чипе HOTCHIP HT4936 A. Найти его datasheet не удалось, зато нашелся datasheet его очень близкого родственника: HT4936 S (datasheet HT4936 S, китайский язык с вкраплениями английского).

Этот чип может формировать единственное выходное напряжение 5 В с током (внимание!) до 1 А.

А теперь посмотрим, что написано насчёт отдаваемых токов на передней стороне рамки корпуса повербанка:

Итого, нам обещаны 2 выхода с суммарным током аж в 3 Ампера!

Неисправимый оптимизм наших китайских товарищей. 🙂

Не исключено, что применённая модификация чипа контроллера (HT4936 A) сможет отдать ток несколько большей величины, чем 1 А, но чуда не ждём (обязательно проверим!).

Теперь — коротко об остальных особенностях платы контроллера.

Маленький 8-ногий чип без маркировки отвечает за функции фонарика. Двойное короткое нажатие — включение светодиода на плате, длительное нажатие — включение панели светодиодов. Простое короткое нажатие свет не включает; оно включает только основной выход повербанка как такового.

Кстати, светодиод на плате сначала ошибочно был принят за синий; но освещение пучком света люминесцентных поверхностей показало, что на самом деле он — ультрафиолетовый! Он выглядит синим только потому, что излучение находится в ультрафиолетовой области, ближней к видимой части спектра.

Зачем он здесь нужен? На многих страницах китайских продавцов ультрафиолетовых фонариков утверждается, что ультрафиолетовый свет помогает обнаружить скорпионов (таково китайское народное поверье). Правда, в наших краях скорпионы встречаются редко; так что можно считать, что мы получили бесплатный детектор подлинности денег (подробности, как это работает, — в обзоре ультрафиолетового фонарика).

В качестве драйверов светодиодов используются банальные резисторы, из-за чего яркость свечения будет сильно зависеть от уровня заряда аккумулятора.

Оба «больших» USB- разъёма на плате запараллелены (по иному и не могло быть, выход-то у чипа только один!). Соответственно, маркировка разъёмов на разную величину тока никакого смысла не имеет.

Важное замечание касательно солнечной панели. Проверка показала, что солнечная панель на холостом ходу может отдать напряжение до 5.6 В, и это напряжение подаётся через диод непосредственно на аккумулятор (минуя контроллер). Из-за этого при длительной зарядке от солнечной панели аккумулятор может быть перезаряжен (его допустимый максимум 4.2 В); и, по этой причине он может досрочно выйти из строя.

Для предотвращения этой возможности (хотя и чисто теоретической) солнечная панель была подключена к аккумулятору через красный светодиод (падение напряжения в прямом направлении около 1.75 В). Таким образом, солнечная панель не сможет зарядить аккумулятор более, чем до 3.85 В; что, хотя и понизит эффективность зарядки (она и так — хуже некуда), но сбережёт аккумулятор (это — важнее).

На переднем крае платы расположены четыре SMD-светодиода, индицирующих уровень заряда аккумулятора.

DIY PowerBank на 17000 честных миллиампер-часов

Наступила зима, если вдруг кто не заметил, а это означает, что через час использования телефона на улице он превращается в тыкву. Для предотвращения оного события издревле используются внешние аккумуляторы, ака PowerBank, ака «банки».

Но с нынешним курсом доллара купить хорошую банку стало несколько, эм, рискованно из-за угрозы амфибиотропной асфиксии, ибо только один хороший аккумулятор типа 18650 стоит больше 8 долларов. А для действительно ёмкой банки их надо 6. Плюс кейс — ещё прибавить долларов 8-12. Итого ~60 долларов.

Да, есть китайские магазины, которые торгуют типа оригинальными Xiaomi долларов за 25. Но вся проблема в том что они именно что «типа оригинальные», а что на самом деле приедет — не известно никому.

задача дешёвых китайских банок заключается в том чтобы показать вот-такенные цифры, а засада в том что они набиты отвратительного качества аккумуляторами.

Lithium-Ion батареи, как ни странно, весьма и весьма высокотехнологичны. А поэтому требуют совершенно определённых условий производства и ещё более строгого соблюдения состава электролита и компонент для сборки. Поэтому, здесь точно так же, как в любом общепите: «Быстро, вкусно, недорого — выбирайте любые два». По отношению к батареям это можно перефразировать как «Ёмко, надёжно, недорого». Китайские банки в 19% случаев идут как «ёмко+недорого», а ещё в 70% — только «недорого» поэтому они и либо значительно теряют ёмкость, либо изначально её не имеют, и практически все мрут через пару десятков циклов заряда.

Классический образец китайского фуфла с одним реальным 1А USB-портом, распараллеленным на два разъёма. А сзади надпись про 30000mAh

Что же делать обычному человеку, чтобы не оказаться гордым владельцем зарядного устройства, которое через месяц можно будет выкинуть в помойку?

Вариантов два: купить банку у проверенного продавца за адекватные деньги, либо собрать банку самому из заведомо хороших компонентов, благо, DIY-наборы продаются во многих местах.

Но «проверенных» продавцов у меня знакомых нет, а отзывам на китайских сайтах я доверяю только если денег не очень жалко. Так что я пошёл по второму пути.

После долгих поисков и нескольких купленных некачественных корпусов был найден подходящий по всем параметрам корпус для банки с приличной электронной начинкой, которая действительно даёт заявленные характеристики. В подобные корпуса ещё очень любят паковаться некоторые отечественные бренды сравнительно неплохих банок.

Осталось придумать, чем же её набить. Абсолютным чемпионом по соотношению цена-качество на рынке «пальцев» типа 18650 являются батареи Panasonic NCR18650B. Аккумулятор на 2600mAh отличного качества. Тем, кто сейчас собирается сказать мне, что есть классные аккумуляторы большей ёмкости и дешевле я снова напомню — «выбирайте любые два». А палят эти аккумуляторы со страшной силой — как Smirnoff и Finlandia в перестроечные времена — поэтому покупать их довольно рискованное предприятие, если не знать где, а я не знаю.

После поиска в сети данных аккумуляторов я загрустил, потому что жаба моя спит чутко и мгновенно просыпается от ощущения необоснованных трат или высоких рисков. Поэтому поиски продолжились и, внезапно, они завершились обнаружением вот такой штуки:

Да, это ноутбучная батарея от MacbookAir. Если аккуратно выковырять из неё батарейные блоки, то пять штук, уложенные в стопку идеально ложатся в коробку. А уж в качестве батарей от Apple сомневаться не приходится. И, главное, у меня обнаружился доступ к таким сравнительно дешёвым батареям!

Итого, в банке 5 батарей по 14Wh каждая. Это больше, чем можно набить «пальцами», потому что нет пустот, обусловленных цилиндрами. В результате тестирования был получен практически максимально-достижимый для данного объёма результат: почти 17000mAh.

• неделя автономки с телефоном LG G3 в глухих лесах в зоне неуверенного приёма
• несколько всеночных, часов по 10, забегов по нерезиновой, играя в Ingress
• множество раз, когда вся компания в баре заряжает от этой банки телефоны и планшеты

У вас почти наверняка нет доступа к недорогим аккумуляторам от Apple. Но в 100% хороших брендовых РС-ноутов батарея набрана из хороших 18650 аккумуляторов. Можно добыть такую батарею, разобрать, и, если напряжение аккумуляторов не ниже 2В, то можно попробовать их зарядить и собрать почти такую же банку.

• Энергия и элементы питания
• DIY или Сделай сам

Power Bank. Внешний аккумулятор. Своими руками.

Всем привет друзья в этой записи хочу рассказать про свой самодельный power bank, да теме конечно достаточно избитая, но я хочу показать, как это сделал я.
Основой для данного устройства у меня послужили Li-ion аккумуляторы стандарта 18650. Достал я их из батарей от ноутбуков, батареи покупал на «авито».

Конечно можно купить и новые аккумуляторы, но я не вижу в этом смысла. Частенько попадаются почти новые батареи со сгоревшим контроллером, а сами аккумуляторы в идеальном состоянии.
Корпусом для power bank послужила пластиковая коробочка для поделок купленная на просторах китайских интернет маркетов.
В этот корпус прекрасно помещаются три банки 18650.

Перед сборкой были сделаны технологические отверстия для компонентов устройства.

Как известно li-ion аккумуляторы очень привередливы к параметрам заряда, а так же к глубокому переразряду. Решить проблему зарядки и защиты от переразряда помогает вот такой модуль.

Данный модуль заряжает аккумуляторы до напряжения 4,2в током до 1А и отключает их от нагрузки когда напряжение падает до 3…2,8в.
Для индикации процесса заряда на этом модуле присутствуют два светодиода, один светится когда идет зарядка второй когда процесс заряда завершен.
Данные светодиоды с платы я выпаял, а вместо них использовал два 3-х мм светодиода которые разместил на лицевой панели, что бы светодиоды не торчали предворительно сточил их напильником.

Далее обмотал батарею из 3-х паралельно соединенных аккумуляторов изолентой и закрепил в корпусе на двухсторонний скотч.

Для повышения напряжения с 3,7 до нужных для зарядки гаджетов 5в я использовал модуль повышающий преобразователь, так же купленый на просторах китая. На момент покупки данный модуль стоил 22 рубля, именно это стало причиной отказа от самодельного DC-DC преобразователя.

По заявлению на странице товара данная платка может отдавать в нагрузку ток до 1А. Скажу вам ребята это чистая правда, у меня получилось снять почти 1,5А.
Для включения и выключения устроиства использовал обычную кнопку качельку.

Для соединения прибора с гаджетами использовал гнездо USB. Минусовой контакт закоротил на корпус гнезда и между корпусом и плюсовым контактом припаял конденсатор на 100мКф 16в, без конденсатора ток заряда не очень стабилен.

Для индикации включения использовал синий светодиод, так же его поточил напильником, подключил его на вход преобразователя через резистор на 220 Ом.

Вот схема соединения компонентов между собой.

При первой полной зарядке аккумуляторы забрали в себя 6100mAh и заряжались порядка 8-ми часов. Т.е на каждый аккумулятор приходится где то чуть больше 2000mAh при маркировке 2600, да они немного потеряли свою емкость.

В полезную же нагрузку данный power bank способен отдать примерно 5000…5200mAh. Среднестатистический смартфон с аккумулятором 2500mAh можно с 0 до 100% зарядить два раза, лично проверено.

Что касается выходного тока, при подключении паяльника который питается 5-ю вольтами по интерфейсу USB мощьностью 8Вт, ток доходит до 1,4А, чистые 8Вт.

Конечно в таком режиме не стоит эксплуатировать долго.
Главная задача для которой создавался данный девайс это зарядка аккумулятора фотоаппарата на природе, вдали от электросети.

И с этой задачей он справляется на отлично, емкости хватает на 5 полных зарядок.
Что в итоге, получился довольно компактный, удобный и максимально дешевый power bank.

Друзья также рекомендую вам посмотреть видео про данный power bank.
Спасибо за внимание. Пока.

5 марта 2017
Поделиться:

У меня вот какой вопрос, можно-ли подключить к повербанку преобразователь дц-дц с кракодилами, и использовать как бустер, чтоб машину в мороз завести ?

К сожалению, братья наши ускоглазые далеко не дураки и скраежопить на чем-либо можно лишь себе в ущерб. Собрать ГРАМОТНО павербанк можно, но обойдется он или так-же, или дороже заводского! Сам пару дней назад мониторил Алиэкспресс на этот предмет.
Вам-же скажу, что хоть модель и рабочая, но не грамотная по электрической части. Желаю вашим аккумуляторам большого срока службы)

Полностью с вами согласен.

Но Вам за труды и за то, что поделились материалом со всеми спасибо!) Главное, что Вас устраивает конечный результат)
Теперь, кстати, на али можно приобрести корпуса павербанков с интегрированными контроллерами заряда и разряда (он-же преобразователь 3,7В/5В). И стоит более чем доступно: от 50руб за коробку под 1 элемент 18650 ну и выше. Вплоть до того, что есть и с дисплеями, индицирующими текущие параметры. В общем, есть где разгуляться)
Одно НО, если хотите собрать девайс по-феншую: нужно ставить плату заряда аккумуляторов иную. Это предназначена только для одного элемента.
Например, вот для пары банок: ru.Aliexpress.com/item/Fr…=2114.13010608.0.0.si0D77
Сейчас, как мне кажется, можно найти для абсолютно любого количества банок. И вообще, Китай шлепает девайсы еще до того, как нам они понадобятся))
Все ссылки НЕ ДЛЯ РЕКЛАМЫ, только для участников Драйв2.
ВОт еще несколько: ru.Aliexpress.com/item/FA…=2114.13010608.0.0.si0D77
Аккумуляторы 18650 (6шт формата АА) емкостью честные 3400мАч
Корпус павербанка со встроенными платами на 1 элемент 18650: ru.Aliexpress.com/item/Mu…=2114.13010608.0.0.si0D77
Аналогичный, но чуть дешевле: ru.Aliexpress.com/item/DI…=2114.13010608.0.0.si0D77
Под 2 элемента: ru.Aliexpress.com/item/56…=2114.13010608.0.0.si0D77
Ну и так далее, Конфуций вам в помощь))

ну это уже совсем от нефига делать) павербанки без батарей от 50(1 батарея) до 250 3-4 батареи)руб на алике стоят.

Матчасть? Нет, не слышал… (С)

Сгоревшие контроллеры в аккумуляторах — гораздо реже встречаются, чем кончившиеся элементы. И использовать их себе дороже. Вот сейчас отбраковываю элементы из вскрытой сборки. Реальная емкость 0.6A вместо исходных 2.2A. Все в мусорку.
Протестировать реальную емкость элементов и подобрать их — не выполнено.
Рассчитать ток, необходимый для зарядки — тоже мимо.

Мягко говоря, конструкция бестолковая. Да, видимость работы создает. Но совершено неэффективно.

Я езжу на Daewoo Nubira I

Я так два 18650 от фонарика запихнул в мультиметр, корпус позволил, в фонарик пошли от ноута не меньше 1500 реальной емкости, 2,2А Номинал. Мультиметр DT9207A, а думал преобразователь пихать, а тут всё просто) контакты зафиксировал широкой резинкой от вело камеры))

Без машины

Я вот вам прямо завидую. и руки из правильного места растут и времени свободного дофига

если я взял рабочий паурбанк на 2000мач и добавил еще туда 6 елементов по 2000. те увеличил обьем, нормально будет или что то нужно переделать? просто там одна плата, повышающего преобразователя нет

Я заказывал корпус отдельно на Али, 18650 взял с ноута 5шт вместимость, выдает 2,1 А и 1А реально.Покупал корпус за 170р Аккуратный, плотный в руке на ощупь приятный, да и внешний вид отличный за такие деньги.Прочный так как падал ни раз.Заряженность и остаток показывает на дисплее.Меньше брать на 1,2,3,4 аккумулятора смысла нет .Год уже таскаю с собой работает как часы.Вот ссыль ru.Aliexpress.com/item/Ho…b-9664-464f8a84fb55ws_ab_test=searchweb0_0, searchweb201602_3_10000560_10000606_10000561_10000073_10000074_10000608_10000709_10000660_10000704_10000703_10000175_10000509_10000507_10000505_10000558_10136_10000068_10000552_10000369_10000063_10000365_10000367_10099_10000663_10000665_10096_10000669_10000569_10000097_10000094_10000337_10000723_10000090_10000147_10000091_10000726_10000144_10000339_10000150_10000679_10117_10084_10000678_10083_10119_10000676_10080_10000153_10000673_10082_10081_10110_10111_10112_10113_10000535_10114_10000534_10000089_10000086_10000710_10000083_10000349_10000690_10000135_10000716_10000080_10000693_10078_10000717_10079_10077_10000688_10073_10000684_10000140_10070_10122_10123_10120_10126_10127_10124_10000546_10125_10065_10068_10000132_10000033_10000030_10000026_10000126_10000023_10000129_10000123_10000696_10060_10062_10000699_10056_10055_10054_10000632_302_301_10059_10000120_10000020_10000013_10000117_10103_10102_10000016_10000114_10000111_10052_10053_10107_10050_10106_10051_10000621_10000384_10000629_10000101_10000100_10000576_10000579_10000104_10000045_10000578_10000375_10000108_10000377_10037_10000612_10000390_10000613_10032_10000042_10000592_10000594_10000039_10000587_10000036_10000389_10000187-10120_10052, searchweb201603_1, afswitch_1_afChannel, ppcSwitch_5, single_sort_0_price_ascalgo_expid=2755d296-8440-4afa-a4ea-a061f5b941cc-14ws_ab_test=searchweb0_0, searchweb201602_3_10000560_10000606_10000561_10000073_10000074_10000608_10000709_10000660_10000704_10000703_10000175_10000509_10000507_10000505_10000558_10136_10000068_10000552_10000369_10000063_10000365_10000367_10099_10000663_10000665_10096_10000669_10000569_10000097_10000094_10000337_10000723_10000090_10000147_10000091_10000726_10000144_10000339_10000150_10000679_10117_10084_10000678_10083_10119_10000676_10080_10000153_10000673_10082_10081_10110_10111_10112_10113_10000535_10114_10000534_10000089_10000086_10000710_10000083_10000349_10000690_10000135_10000716_10000080_10000693_10078_10000717_10079_10077_10000688_10073_10000684_10000140_10070_10122_10123_10120_10126_10127_10124_10000546_10125_10065_10068_10000132_10000033_10000030_10000026_10000126_10000023_10000129_10000123_10000696_10060_10062_10000699_10056_10055_10054_10000632_302_301_10059_10000120_10000020_10000013_10000117_10103_10102_10000016_10000114_10000111_10052_10053_10107_10050_10106_10051_10000621_10000384_10000629_10000101_10000100_10000576_10000579_10000104_10000045_10000578_10000375_10000108_10000377_10037_10000612_10000390_10000613_10032_10000042_10000592_10000594_10000039_10000587_10000036_10000389_10000187-10111_10051, searchweb201603_1, afswitch_1_afChannel, ppcSwitch_5, single_sort_0_price_ascalgo_expid=1cfa695d-72fd-4dcb-a1af-62b3debdf1bd-2 но бывает и вредна, если нагрузка сама по себе слабая или работает с перерывами.

В статье будет рассмотрена сборка своими руками повербанка без функции автоотключения; иными словами, powerbank always on.

Основная составляющая часть устройства — плата зарядки аккумулятора, совмещённая с DC-DC преобразователем:

Это — основная, но не достаточная часть.

Чего здесь не хватает и почему — далее в статье.

Необходимые компоненты для сборки повербанка Always On и сама сборка

Чтобы всё работало, как надо, в состав устройства должны входить следующие ингридиенты:

1. Контроллер заряда аккумулятора. Это — жизненно необходимая часть, поскольку неуправляемый заряд литиевого аккумулятора в чём-то сродни неуправляемой термоядерной реакции: последствия могут быть весьма плачевными.

2. DC-DC преобразователь, который будет преобразовывать напряжение аккумулятора (номинал для Li-ion аккумуляторов 3.7 В) в какое-то более полезное для потребителя напряжение. В типовом случае это 5 В, но могут быть разные варианты.
Преобразователь должен иметь стандартные средства защиты от перегрева и короткого замыкания.

3. Плата защиты аккумулятора. Поскольку DC-DC преобразователь в этом устройстве будет работать всегда, то он сможет рано или поздно даже без нагрузки довести аккумулятор до глубокого разряда, а это ему крайне вредно. Плата защиты должна предотвратить такую беду.

4. Литий-ионный аккумулятор (ёмкость по вкусу).

5. Корпус (по вкусу).

Анализ наличия компонентов на небезызвестной площадке показал, что в природе существуют п.1 и п.2, объединённые на одной плате (её фото в диагональном ракурсе представлено в начале статьи).

Теперь разберём состав этой платы подробно.

На левой половине платы расположен DC-DC преобразователь, а на правой — контроллер заряда аккумулятора.

DC-DC преобразователь (постоянного тока в постоянный) основан на чипе SDB628 (маркировка B628). Это — точный клон суперпопулярного MT3608 (и этот клон — далеко не единственный).

Наиважнейшим преимуществом этого чипа является крайне низкий ток потребления на холостом ходу: максимум 200 мкА, типовой — 100 мкА. То есть, никакого физического отключения DC-DC преобразователя в перерывах между работой не требуется; его потреблением можно пренебречь.

Напряжение выхода DC-DC преобразователя — регулируемое. К сожалению, для регулировки используется не многооборотный подстроечный резистор, а самый обыкновенный. Из-за этого довольно трудно установить нужное напряжение на выходе с хорошей точностью; у меня получилось установить 5 Вольт примерно с 5-ой попытки. Тем не менее, «миссия выполнима».

Чип SDB628 (MT3608) допускает входной ток в рабочем режиме до 2 А. Если учесть, что КПД преобразователя — не 100%, а напряжение на аккумуляторе в конце разряда может снижаться до 3.2 В; то максимум, на что можно рассчитывать на выходе при стандартном напряжении 5 В — это около 5 Вт мощности, т.е. ток выхода — до 1 А.

Для работы в качестве повербанка с целью подзарядки смартфонов это — маловато будет; но в данном случае от устройства требуется работа именно с малыми потребителями энергии, и для этих целей тока 1 А на выходе будет вполне достаточно.

В любом случае возможность установки произвольного напряжения рассматриваем как несомненный плюс для платы, ибо не всегда потребителю могут требоваться именно 5 В.

Контроллер зарядки литий-ионных аккумуляторов на этой плате основан на чипе TP4056 (маркировка 4056). Этот чип — тоже крайне популярный, правда, только для устройств без поддержки «быстрой зарядки» (QC).

Всем хорош этот чип, но вот индикация у него примитивная. Он может показывать только «зарядка идёт» и «зарядка окончена». Соответственно, именно эти два светодиода в конструктиве SMD и установлены на плате. Светодиод «зарядка идёт» — красный, «зарядка окончена» — зелёный. Чтобы их было видно, устройству потребуется прозрачный корпус или корпус с окошечком. Эта задача будет блестяще решена. 🙂

Чип позволяет регулировать ограничение тока зарядки с помощью резистора от вывода 2 на землю. На плате установлен резистор номиналом 1 кОм, что соответствует максимально-допустимому току для чипа в 1.2 А.

Для зарядки аккумулятора можно подключить питание к плате как через USB кабель (разъём микро-USB имеется на борту), так и припаяв отдельный кабель для подачи питания (контактные отверстия, параллельные разъёму микро-USB, тоже предусмотрены).

Следующий ингридиент — плата защиты аккумулятора.

Плата защиты — очень маленькая и недорогая.

Она выполняет множество функций: защита от перезаряда и переразряда, от превышения токов заряда или разряда, от короткого замыкания со стороны аккумулятора или с внешней стороны.

Но в нашем устройстве от неё будет требоваться только одна из этих функций: защита от переразряда. Остальные функции — на совести контроллера заряда и DC-DC преобразователя.

Следующий ингридиент — литий-ионный аккумулятор.

В этом качестве был выбран аккумулятор формата 14500 за свои малые габариты: он без проблем должен был поместиться в намеченный для устройства корпус.

Аккумулятор имеет приваренные выводы из никелевой ленты, что удобно для его соединения пайкой с другими компонентами устройства.

Выбор именно этого аккумулятора оказался ошибкой; но об этом — позже.

Для подачи напряжения на вход и подключения нагрузки на выход конструируемого повербанка использовался разрезанный пополам кабель-удлинитель USB. Разъём «папа» использовался для зарядки повербанка; а «мама» — для снятия с него полезной мощности.

В итоге получился такой действующий макет устройства:

Плата защиты была припаяна непосредственно к контактам аккумулятора, затем припаяна совмещённая плата контроллера заряда и DC-DC преобразователя, а затем — кабели входа и выхода.

После проверки функционирования вся эта конструкция была упакована в корпус, в качестве которого использовалась (барабанная дробь!) коробка от магнитофонной кассеты. Вуаля:

Главное, за что был выбран именно такой необычный корпус, — это наличие прозрачной крышки, через которую видно состояние светодиодов на плате контроллера.

Так выглядит получившаяся конструкция в процессе собственной зарядки (заметно свечение красного светодиода):

Аккумулятор и плата контроллера зарядки для надёжности были закреплены в корпусе жирными каплями прозрачного герметика; а плата защиты аккумулятора так и осталась висеть на контактах аккумулятора без дополнительного крепления (за ненадобностью).

Габариты корпуса коробки от кассеты позволяют разместить в ней даже не один, а 2-4 аккумулятора формата 14500, соединённых параллельно, и, тем самым, увеличить ёмкость повербанка. Но надо не забывать перед параллельным соединением аккумуляторов выравнивать в них напряжение, иначе могут быть неприятности из-за сильнейших токов, перетекающих от хорошо заряженных аккумуляторов к слабо заряженным.

Кроме того, надо иметь в виду, что существуют два типоразмера коробок для кассет: тонкие (толщиной 14.5 мм) и толстые (16.6 мм). Для аккумуляторов 14500 (диаметр 14 мм, длина 50 мм) подойдёт только толстая коробка.

Переходим к главному разделу обзору — тесту получившегося устройства.

Тест постоянно включенного повербанка (always on)

Сначала обсудим вопрос пределов регулировки выходного напряжения.

Для этого вспомним, что DC-DC преобразователь повербанка — повышающий, вследствие чего получить на выходе напряжение ниже, чем есть на аккумуляторе, в принципе невозможно. А напряжение полностью заряженного литий-ионного аккумулятора составляет 4.2 В. Это и есть нижний предел регулировки выходного напряжения.

Верхний предел регулировки был установлен экспериментально, он составил составил 27.6 В.

Исходя из того, что мощность на выходе в режиме повербанка на должна превышать 5 Вт; ток при максимальном напряжении 27.6 В не должен превышать 180 мА. Для остальных напряжений можно посчитать по формуле I=W/U, где W — допустимая мощность (5 Вт), U — напряжение на выходе.

Ток холостого хода всех компонентов в сборе, потребляемый от аккумулятора, составил 158 мкА.

Теперь — несколько осциллограммок.

Первая — напряжение на индуктивности DC-DC преобразователя без нагрузки на выходе (напряжение на выходе — 5 В; напряжение на аккумуляторе — вблизи номинала (3.7 В):

На холостом ходу (без нагрузки на выходе) на индуктивности время от времени проскакивают одиночные импульсы для поддержания выходного напряжения на заданном уровне.

Теперь — осциллограмма в этом же месте схемы при нагрузке на выходе 1 А:

При реальной нагрузке импульсы, естественно, становятся непрерывными.

Далее — осциллограмма пульсаций на выходе:

Пульсации на выходе получаются не маленькими, полный размах составляет свыше 250 мВ. Это значит, что если предполагается питать от этого повербанка какую-либо чувствительную к пульсациям аппаратуру, то хорошо было бы на выход повербанка дополнительно напаять электролитический конденсатор ёмкостью хотя бы 100 мкФ (больше — лучше).

Теперь — тепловой снимок главной платы устройства в режиме выхода 5 В / 1 А:

Нагрев чипа DC-DC преобразователя и выпрямительного диода — очень сильный, почти до 100 градусов. Так что превышать мощность выхода в 5 Вт точно не надо.

Теперь — к самому печальному пункту программы испытаний: проверке ёмкости применённого аккумулятора.

Проверка проводилась с помощью USB-тестера; и она показала, что при зарядке аккумулятора с нуля в него втекает всего лишь 314 мАч! Хотя на нём самом указана ёмкость 2300 мАч.

Я, конечно, догадывался, что поместить ёмкость 2300 мАч в корпусе такого типоразмера физически невозможно, и был морально готов увидеть ёмкость в 2-3 раза меньше. Но она оказалась меньше в 7 с лишним раз! Приличных комментариев просто нет.

Полностью заряженный повербанк смог отдать в нагрузку ёмкость 197 мАч (при токе нагрузки 200 мА); КПД оказался около 63%, что не слишком много, но приемлемо.

В общем, я уже заказал вместо этого аккумулятора другой, с ёмкостью 900 мАч; про который в отзывах писали, что ёмкость — почти честная.

Итоги и выводы

Конструкция в итоге получилась хотя и сильно не стандартной, но вполне работоспособной, удобной и позитивной.

Конечно, описанный опыт изготовления своими руками повербанка без автоматического выключения — это не окончательная и бесповоротная рекомендация, что и как делать, а только общее направление действий.

Единственная более-менее настоятельная рекомендация — это использование в качестве DC-DC преобразователя чипа MT3608 (или его клонов). Этот чип отличается очень малым потреблением на холостом ходу, что избавит авторов подобных конструкций от необходимости устанавливать физические выключатели для предотвращения разряда аккумулятора в перерывах между полезной работой повербанка.

И, конечно, надо более критично, чем это сделал я, подходить к выбору аккумулятора (-ов) для повербанка. 🙂

Применение такого рода повербанков позволит полностью зарядить устройства с небольшими собственными аккумуляторами (смарт-часы, Bluetooth-наушники) или поддерживать питание устройств с низким потреблением (например, микромощное дежурное освещение).

Комбинированная плата контроллера зарядки литиевого аккумулятора и DC-DC преобразователя была куплена на Алиэкспресс здесь. Цена на дату составления обзора — чуть больше $1 с учётом доставки (в дальнейшем может меняться).

Плата защиты аккумулятора была куплена на той же площадке здесь. Цена — аналогично, чуть выше $1 с учётом доставки.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Обзор платы защиты — здесь.

Осциллограммы снимались с помощью цифрового осциллографа Fnirsi-1013D (тоже со своеобразным подходом к декларированию технических характеристик, обзор).

Теплоснимок был сделан тепловизором Uni-T Uti120Mobile (обзор).

Всем спасибо за внимание!

Из чего состоит повербанк

Любой повер банк обладает несложным внутренним устройством и состоит из нескольких элементов:

• параллельно спаянных между собой батарей;
• платы управления с преобразователем, контроллером напряжения, транзисторами и светодиодами;
• датчиков температуры;
• предохранителя;
• чипа, отображающего уровень заряда.

Электронные составляющие повер банка заключены в пластиковый или металлический корпус.

Принцип работы внешней батареи очень простой. При подключении смартфона устройство начинает передавать накопленную энергию и быстро восполняет запас емкости гаджета в отсутствие стационарных розеток. Сам внешний банк заряжается от сети, но ставить его на подпитку после каждого использования необязательно. Обычно емкости девайса хватает на несколько циклов восстановления емкости стандартного смартфона.

Схемы повербанка

Сделать внешний аккумулятор своими руками можно из простых и бюджетных материалов. Но предварительно требуется изучить схемы устройства.

Схема самодельного повербанка из батареек от телефона

Чаще всего повер банк своими руками делают из мощных литий-ионных батарей, обеспечивающих готовому устройству хорошую емкость. Однако при желании воспользоваться можно и обычным аккумулятором от старого телефона. Состояние самого агрегата при этом роли не играет, важно, чтобы оставалась рабочей батарея.

Главным недостатком внешнего банка на основе аккумулятора от телефона является его сниженная емкость. Такой самодельный девайс не сможет обеспечить смартфону многократную подзарядку без собственного восполнения энергии.

Внимание! Но к плюсам повербанка из батареи от телефона можно отнести компактность и небольшую массу.

Схема повербанка из 18650

Наибольшей популярностью пользуются схемы power bank своими руками, применяющие в качестве источника питания батареи 18650. Из нескольких аккумуляторов можно собрать довольно мощный внешний девайс, пригодный для долгой эксплуатации. Расположение и подключение элементов цепи стандартное. Батареи нужно соединить с платой управления повер банка положительным и отрицательным проводами, а также закрепить на конструкции USB-выходы, диоды и кнопку включения в работу.

Требования

Крат­ко обри­сую тре­бова­ния, которые я предъ­являл к сво­ей самодел­ке.

1. За­ряд­ка от штат­ного ноут­бучно­го БП. Через Micro-USB заряжать такой емкий акку­муля­тор — мазохизм, кабеля Type-C в доме нет ни одно­го, а делать отдель­ный заряд­ник спе­циаль­но для сво­ей самодел­ки не кошер­но, хочет­ся иметь воз­можность зарядить­ся от чего угод­но. 220-воль­товое гнез­до тре­бует доволь­но габарит­ной схе­мы пониже­ния и вып­рямле­ния, которая к тому же нуж­дает­ся в охлажде­нии даже при исполь­зовании импуль­сно­го тран­сфор­матора. Поэто­му на вход будет стан­дар­тное гнез­до 5,5 × 2,5 мм, куда мож­но вста­вить любой заряд­ник с нап­ряжени­ем от 13 до 32 В.
2. Боль­шая емкость для про­дол­житель­ной авто­ном­ной работы. Тас­кать с собой уве­сис­тую шту­ку, которая сядет через минут двад­цать, — удо­воль­ствие пос­редс­твен­ное. Если уж делать, то делать доволь­но емкий, чтоб потом не бегать гла­зами вок­руг в поис­ках розет­ки.
3. Вы­ход — стан­дар­тный ште­кер 5,5 × 2,5 мм. Само собой, если ты решишь пов­торить эту самодел­ку и у тебя дру­гой разъ­ем — его лег­ко заменить любым дру­гим.
4. Кноп­ка‑вык­лючатель, для удобс­тва и что­бы не рас­ходовать заряд батареи током холос­того хода выход­ного пре­обра­зова­теля и инди­като­рами.
5. USB-выход с под­дер­жкой быс­трой заряд­ки для смар­тфо­на.
6. Вы­сокая выход­ная мощ­ность для нор­маль­ной заряд­ки ноут­бука.
7. По воз­можнос­ти — регули­руемое выход­ное нап­ряжение для без­болез­ненной перес­трой­ки под дру­гой ноут­бук при необ­ходимос­ти.

Материалы

Здесь все стан­дар­тно для такого рода гад­жетов. Собс­твен­но акку­муля­тор­ные ячей­ки, пла­та BMS, вход­ной понижа­ющий и выход­ной повыша­ющий пре­обра­зова­тели, кон­трол­лер быс­трой заряд­ки для USB-выхода и рас­ходни­ки для кор­пуса.

С акку­муля­тора­ми тоже все тра­дици­онно: литий‑ион­ные ячей­ки типораз­мера 18650 проч­но засели в арсе­нале самодель­щиков и позиции сда­вать не собира­ются. Они емкие, удоб­ны для соз­дания батарей, отно­ситель­но недоро­ги, и их мож­но за копей­ки (а то и бес­плат­но) наб­рать в сер­вис‑цен­трах из дох­лых ноут­бучных батарей. Емкость в таком слу­чае оставля­ет желать луч­шего, но зато это край­не дос­тупный вари­ант для деревен­ских нищеб­родов вро­де меня.

Пла­та BMS (Battery Management System) нуж­на всег­да, если пос­ледова­тель­но соеди­няет­ся боль­ше одной ячей­ки. Дело в том, что даже про­изве­ден­ные в одной пар­тии акку­муля­торы име­ют слег­ка раз­личные харак­терис­тики, в час­тнос­ти — емкость. При пос­ледова­тель­ном соеди­нении яче­ек раз­ной емкости они будут раз­ряжать­ся нерав­номер­но, то есть минимум одна ячей­ка уйдет в перераз­ряд. А, как ты зна­ешь, перераз­ряд для лити­евых банок — это не прос­то пло­хо, а очень пло­хо.

Об­ратное про­изой­дет при заряд­ке такой батареи: менее емкие ячей­ки зарядят­ся быс­трее, и даль­нейшая заряд­ка при­ведет к некон­тро­лиру­емой реак­ции горения, в прос­тонародье зовущей­ся взры­вом. Горящие лити­евые акку­муля­торы, рас­кидыва­ющие вок­руг кус­ки адско­го неуга­симо­го пла­мени, конеч­но, выг­лядят кра­сиво, но это небезо­пас­но, так что давай не будем доводить их до такого сос­тояния, а прос­то вос­поль­зуем­ся BMS.

Гра­мот­ные BMS име­ют в сос­таве балан­сиров­щик яче­ек и схе­му защиты, которая отклю­чит батарею в слу­чае перег­рузки, переза­ряда или перераз­ряда, и сто­ят при этом все­го пару бак­сов. Впро­чем, силь­но эко­номить на защите не сле­дует, так что перед покуп­кой все же почитай отзы­вы. Попада­лись пла­ты, в которых заяв­ленный балан­сиров­щик не работал или вооб­ще отсутс­тво­вал.

По­нижа­ющий DC-DC-кон­вертер по вхо­ду нужен для получе­ния ста­биль­ного рабоче­го нап­ряжения заряд­ки акку­муля­торов из неиз­вес­тно­го (хоть и заведо­мо более высоко­го) вход­ного. Его важ­ные осо­бен­ности — наличие хоть неболь­шого ради­ато­ра, так как вся вход­ная мощ­ность будет про­ходить через него, и, опци­ональ­но, при­сутс­твие огра­ничи­теля по току, что­бы с ходу не убить пре­обра­зова­тель мощ­ным током при заряд­ке в ноль сев­ших акку­муля­торов.

Вы­ход­ной DC-DC-пре­обра­зова­тель — это то, на чем я решил сэконо­мить, и горь­ко об этом пожалел, но об этом чуть поз­же. Его задача — обес­печить тре­буемое ста­биль­ное выход­ное нап­ряжение из нап­ряжения нашей батареи. В иде­але он дол­жен иметь защиту от корот­ких замыка­ний и перег­рузки, что­бы потом не думать, чем его заменить. Ну и хоть неболь­шой ради­атор, по опы­ту, точ­но не пов­редит.

Быс­трая заряд­ка — отдель­ная тема. Как ты зна­ешь, она исполь­зует линии дан­ных в USB, что­бы устрой­ство мог­ло догово­рить­ся с заряд­ником о нап­ряжении и токе заряд­ки. Стан­дарт прос­той, и ты можешь даже сам реали­зовать заряд­ное с его под­дер­жкой, если руки рас­тут из нуж­ного мес­та. Но для меня было дешев­ле и про­ще купить готовую пла­ту с кон­трол­лером, бонусом получил под­дер­жку не толь­ко Quick Charge 3.0, но и пол­дюжины дру­гих про­токо­лов.

www

На Хаб­ре была хорошая статья об исполь­зовании умных заряд­ников в сво­их целях. Там же опи­сан про­токол, что поможет тебе соз­дать соот­ветс­тву­ющее спе­цифи­кации заряд­ное устрой­ство самос­тоятель­но.

Рас­ходни­ки есть в гараже у любого ува­жающе­го себя тех­наря. Это гнез­да 5,5 × 2,5, про­вода, при­пой, орг­стек­ло или плас­тик, кноп­ка, диоды и вся­кое такое.

У гнез­да, как ты пом­нишь, три кон­такта: один внут­ренний (+) и два внеш­них (–). Внеш­ние я соеди­нил перемыч­кой для сни­жения наг­рузки. Если не хочешь проб­лем, тебе сто­ит сде­лать так же.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее

Вариант 2. Открой один материал

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.