Power bank своими руками из аккумулятора. Как изготовить мощный самодельный повербанк. Из аккумуляторов от мобильников

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о замене кишок одного из популярных однобаночных ПБ на более удачные и тестировании получившегося девайса. Кому интересно, прошу под капот кат.

Поначалу, я планировал сделать сравнительное тестирование 3 популярных однобаночных ПБ (за компанию и малютку ПБ на АА элементе) и нескольких специализированных плат, способных отдавать от 1 до 2 ампер. Но в результате, статья получалась очень большая, т.к. было много замеров, поэтому в данной статье ограничусь только небольшой теорией по схемотехнике и работе ПБ, тестированием специализированной платы SC-0241 1.3A DIY и сборкой нового ПБ. Вот те самые испытуемые:


Тестирование электронных начинок различных ПБ, возможно, будет в отдельной статье, если не пропадет желание все это хозяйство тестировать.
Из подручных инструментов все те же бюджетные приспособы: мультиметр DT-832 с хорошими щупами, 2х разрядный амперметр, 3х разрядный вольтметр и самодельный нагрузочный резистор 4.15 Ом.

По традиции, немного теории, куда без нее:

О том, что такое ПБ, как он подключается к устройствам и работает, я уже рассказывал в статье о Миллере ML-102, повторяться не люблю и не буду. Отмечу лишь, что Power Bank («хранилище энергии», «банка питания») – это мобильная зарядка, переносной дополнительный аккумулятор, способный отдавать свою энергию другим устройствам.

Основная масса промышленно выпускаемых ПБ различается по нескольким признакам:
- габариты/внешний вид (в виде цилиндра/параллелепипеда/квадрата/на что хватит фантазии)
- материал (алюминий/пластик) и тип корпуса (разборные/неразборные)
- включение/выключение (включен постоянно в ждущем режиме/вкл-выкл кнопкой/автовыключение)
- наличие аккумуляторов (предустановленные/самостоятельная установка банок)
- тип используемых аккумуляторов (NiMH, Li-Ion, Li-Pol)
- количество аккумуляторов (однобаночные/многобаночные) и их соединение (1, 1S2P, 1S3P, 1S4P, 2S2P, 1S5P, 1S6P, 2S3P, 3S2P и т.д.)
- емкость (от 1Ач до 20Ач)
- преобразователь напряжения (повышающий Step-Up/понижающий Step-Down)
- встроенная защита (от КЗ/перезаряда/переразряда/переполюсовки/перегрева)
- универсальность по банкам (защищенные и/или незащищенные) и возможность просто заряжать
- входные параметры (разъемы DC port, miniUSB или microUSB, заряд током 0,5А, 1А или 2А)
- выходные параметры: фиксированное/регулируемое напряжение (от 5V USB до 13V DC port) и фиксированный/регулируемый ток (0,5А, 1А для смартфонов, 2,1А для планшетов или 3,5А для «прожорливых» устройств)
- количество выходных портов (1,2 или 3 выхода, иногда присутствуют одновременно и USB 5V, и DC port 12V)
- независимость каналов заряд/разряд (одновременно заряд/отдача, либо только заряд или отдача)
- независимость выходных каналов (несколько зависимых/независимых выходов)
- индикация режимов (заряд/заряжено/отдача) и остаточной емкости (экран/светодиод(ы))
- дополнительные «примочки» (экран, фонарь, индикатор заряда, солнечная панель и т.д.)
- дополнительные аксессуары (блок питания/адаптер, зарядный кабель, переходники/разъемы и т.д.)
Большинство девайсов имеет КПД в районе 80-90%. Многобаночные ПБ, как правило, имеют более высокий КПД по сравнению с одно/двухбаночными. Это допускается, в первую очередь, более «навороченной» электронной начинкой (полноценный дроссель, качественный высокочастотный импульсный DC-DC преобразователь, хорошие емкостные кондеры и т.д.), которая в небольшие однобаночные корпуса просто не входит, а также, зачастую, более удачным соединением банок (2S2P, 2S3P, 3S2P). Как говорится, проще понижать, чем повышать.

Кому не понятно, что такое, к примеру, 2S2P, то заходим под спойлер:

*S*P – это аккумуляторная сборка, способ соединения аккумуляторов между собой.
S (Serial) – количество последовательно соединенных контуров, P (Parallel) – количество элементов в параллели. Первой всегда указывается S, затем уже P.
При параллельном соединении банок итоговое выходное напряжение не меняется, а общая емкость складывается. При последовательном соединении напряжение складывается, а емкость равна емкости одного элемента. Главное условие при таких манипуляциях – аккумуляторы должны иметь одинаковые параметры (быть, по крайней мере, из одной партии).
Большой плюс параллельного соединения – емкость банок, а также их внутренне сопротивление может немного отличаться, другие параметры должны соответствовать остальным элементам (напряжение). Такому соединению не нужен балансир, все банки в соединении зарядятся/разрядятся до одного уровня напряжения, от разброса параметров влияет только ток отдачи конкретных банок (с одной банки чуть больше, с другой - чуть меньше). В режиме параллельного соединения общий отдаваемый ток в нагрузку может быть в разы выше, теоретически максимальный ток равен сумме максимальных токов каждого элемента. При параллельном соединении нагрузка на банки меньше, т.е. если нагрузка 4А и всего одна банка, ей придется не сладко. Но уже при двух банках, соединенных параллельно и имеющих одинаковые параметры, ток с каждой банки будет всего 2А. При этом просадка напряжения на банках будет значительно меньше. Один минус – напряжение мало.
При последовательном соединении предъявляются жесткие требования к банкам, емкость и внутренне сопротивление должны быть одинаковы (строго одна партия). Плюс только один – общее напряжение становится выше, но для такой сборки нужен еще и балансир. Это довольно большой минус.
Эти комбинации очень облегчают жизнь конструкторам. Типичный пример – фонарь типа SkyRay на 3-х или 5-ти мощных светодиодах Cree XM-L, каждый диод может кушать до 3А, а суммарный ток потребления может быть 9А. У обычных Li-Ion аккумуляторов (не высокотоковых), ток с банки не должен превышать 5А. В этом случае и соединяют банки в параллель, чтобы аккумулятор от чрезмерной нагрузки не взорвался и напряжение не так сильно проседало на нем. В идеале, от четырех запараллеленных банок будет идти 9А на 3 диода, по 2,25А на банку. Не вздумайте включать оригинальный SkyRay от одного аккумулятора, аккум может взорваться! Как говорится, примеров уйма, все зависит от конкретного устройства…
Пример для Li-Ion акков, номинальное напряжение банки – 3,7V, емкость банки – 2600мач (2,6Ач):






1S2P (два запараллеленных аккумулятора) – сборка имеет 2 банки, напряжение на выходе 3,7V и емкость 5200mah, применяется в бюджетных ПБ
1S4P (четыре запараллеленных аккумулятора) – сборка имеет 4 банки, напряжение на выходе 3,7V и емкость 10400mah (14,4Ah) применяется в бюджетных ПБ.
2S2P (две пары запараллеленных аккумуляторов, соединенные между собой последовательно) – сборка имеет 4 банки, напряжение на выходе 7,4V и емкость 5200mah, применяется в более дорогих, брендовых ПБ
2S3P (две сборки по три запараллеленных между собой аккумуляторов, соединенные между собой последовательно) – сборка имеет 6 банок, напряжение на выходе 7,2V и емкость 7800mah применяется в более дорогих, брендовых ПБ
3S2P (три сборки по два запараллеленных между собой аккумуляторов, соединенные между собой последовательно) – сборка имеет 6 банок, напряжение на выходе 11,1V и емкость 5200mah применяется, в основном, в ноутбуках.

Общая схемотехника ПБ:

Подавляющее большинство ПБ имеют следующие основные компоненты:
1) аккумулятор
2) DC-DC (Direct Current/постоянный ток) преобразователь
- ШИМ контроллер/генератор импульсов (микросхема)
- накопительный дроссель
- сглаживающие конденсаторы
- диод
- управляющие транзисторы
- резисторы
- индикаторные светодиоды
3) контроллер заряда/разряда
- микросхема
- транзисторная сборка
- резисторы
- конденсаторы
- индикаторные светодиоды
4) входные/выходные разъемы
- DC port, miniUSB, microUSB
- DC port, USB

Чтобы было понятнее, вспомним, для чего нужны следующие элементы:

Диод – кристалл полупроводника с различными примесями с разных концов. Получается один P-N переход, который пропускает ток только в одном направлении, имеет два вывода (анод, катод). Хорошо пропускает ток в прямом направлении после определенного порога напряжения. До этого порога, даже в прямом включении, пропускает ток очень плохо. При включении в обратном направлении ток практически не пропускает.
- транзистор – по устройству аналогичен диоду, только имеет два P-N перехода, включенные «друг против друга» в различных комбинациях (P-N-P, N-P-N). Переходы расположены на спец. пластине (базе). Имеет три вывода (база, коллектор, эмиттер). База управляет открытием этих P-N переходов и при открытии ток начинает идти, к примеру, через коллектор к эмиттеру. Более простыми словами на примере водопроводного крана: барашек (вентиль) – это база, напорная труба – коллектор, сам рожок, под которым руки моем, это эмиттер. Открыли барашек чуть-чуть и вода течет еле-еле, открыли на полную - напор пошел мощный. Если совсем просто, то небольшим усилием мы регулируем мощный напор за доли секунд. Если напор в трубе огромный, а сам кран небольшой, то даже при полном открытии он не сможет пропустить весь необходимый напор, поэтому ставят соседний кран, работающий одновременно с первым, для увеличения пропускной способности. Другим словом, это как реле. Подавая сигнал на базу в несколько mV, можно управлять силовой нагрузкой в несколько ампер. Почти как релюшки в автомобиле, только тут намного больше возможностей. Главная особенность транзистора – он может открывать-закрывать P-N переход с очень большой скоростью и в широких пределах. В логических схемах у него два состояния закрыт/открыт - нули/единицы. Процессоры компьютеров состоят из миллионов напыленных на подложку транзисторов, а информация передается в виде нулей и единиц (двоичная система счисления) со скоростью в тысячу-две мегагерц.
- конденсатор – две пластины, между ними диэлектрик. При подаче на кондер напряжения, пластины накапливют заряд, в провалах между импульсами конденсатор отдает накопленный заряд в нагрузку (фильтрует/сглаживает пульсации). В усилительных схемах применяется, в некотором смысле, как диод, т.е. не дает току от источника постоянного питания пробраться к источнику небольшого переменного напряжения, которое нужно усилить (ставится неполярный кондер на выход переменки). Характеризуется емкостью (Ф) и рабочим напряжением (V).
- дроссель (катушка) – несколько витков на сердечнике. Важная особенность – очень инерционна, т.е. при включении она накапливает в себе энергию в виде магнитного поля, а при отключении, явление эдс самоиндукции выплескивает накопленную энергии в нагрузку. Бытовой пример – две лампы, одна из которых включена последовательно с катушкой, а другая напрямую к источнику. При включении, та лампа, которая соединена с катушкой, загорается позднее другой (катушка постепенно накапливает энергию), а при выключении ярко вспыхивает, тогда, как другая лампа уже погасла. Это явление незаменимо в преобразователях. Характеризуется индуктивностью (Гн).
- резистор (сопротивление) – это либо нагрузка (устройство), либо органичитель тока/напряжения (делитель). Питание схемы обычно всегда одно, предположим 5V. Для работы вышеперечисленных компонентов нужны разные токи и напряжения. Вот подбором резисторов и ограничивают заданный параметр на определенном участке (нужный номинал высчитывается по закону Ома). Характеризуется сопротивлением (Ом) и рассеиваемой мощностью (Вт).

Как работает повышающий DC-DC преобразователь очень простым языком:

Все это хозяйство, как и большинство современных устройств, работают на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Это значит, что ток идет не постоянно, а небольшими интервалами (импульсами) с определенной частотой. Более простым языком, предположим, в первые 5 микросекунд ток идет, в следующие 5 микросекунд тока нет, в следующие 5 микросекунд ток опять идет и так далее все чередуется. На графике это выглядит так (фотка откуда-то с интернета):




От ШИМ контроллера (генератор импульсов) подаются импульсы с некоторой частотой на базу управляющего транзистора. Для простоты, будем считать, что первые 5мкс есть сигнал, следующие 5мкс сигнал отсутствует и так далее. Следовательно, транзистор замыкается и пропускает ток 5мкс, затем закрывается на 5мкс, потом опять открывается и так далее все повторяется. В интервале, когда транзистор замкнут (подан импульс на базу, переход коллектор-эмиттер открывается), ток идет от источника питания (аккумулятор) через дроссель, последний при этом запасает энергию. Но, хоть диод и включен в прямом направлении, напряжение не достаточно для полноценного открытия перехода. Как только импульс на базе транзистора пропадает (следующие 5 мкс), транзистор закрывается. Накопленная в дросселе энергия суммируется с аккумуляторной, открывает полностью P-N переход диода и ток устремляется на конденсатор и нагрузку. Конденсатор при этом заряжается (накапливает энергию). В следующие 5мкс опять транзистор открывается («замыкается» переход коллектор-эмиттер) и ток течет через дроссель, диод при этом практически не пропускает ток в прямом направлении и не дает уйти току с конденсатора обратно (там он включен в обратном направлении). Нагрузка в это время (5мкс) питается с конденсатора (он разряжается). В следующие 5мкс транзистор опять закрывается и ток опять идет через диод на конденсатор и нагрузку. Цикл повторяется. При этом повышенное напряжение получается из суммы напряжений с аккумулятора и дросселя, минус потери, что нам и нужно (аккум и дроссель соединены последовательно, общее напряжение суммируется). Управляя частотой импульсов, добиваются нужных выходных параметров и стабильной работы всей системы. С плохо подобранными компонентами при длительных паузах нагрузке может не хватить накопленной конденсатором энергии (будут броски/провалы выходного напряжения), а при коротких - дроссель может не успеть накопить достаточно энергии (выходное напряжение будет низким). Все должно быть сбалансировано. Именно поэтому небольшие платки преобразователи не держат параметры…
Вот так работает повышающий (Step-Up) конвертер с накопительным дросселем. Есть еще несколько видов, но это уже другая тема.

Немного о преобразовании энергии (мысли вслух):

Из курса физики все знают о законе сохранения энергии, что она во всех процессах не создается и не исчезает (не разрушается), а только переходит из одной формы в другую. Другими словами, сколько имели до некоторого процесса, столько в итоге и получим, только в разной форме (эквивалентная сумма всех видов). Как-то так, если совсем простым языком…
При этом есть одна закономерность. Чем выше рабочее напряжение прибора (устройства), при одинаковой мощности, тем выше его КПД, меньше потери. Грубо говоря, формула мощности P=U*I, т.е. при неизменной мощности устройства (электронная начинка прибора), чем выше рабочее напряжение, тем ниже ток. При общей мощности спроектированного устройства 1кВт и напряжении питания 200V, ток будет 5А. А уже при сниженном напряжении, к примеру, 100V, ток уже будет 10А, т.е. обратно-пропорциональная зависимость – напряжение упало в два раза, а ток повысился в два раза. Это касается рабочего напряжения, а не входного! Если устройство работает при высоком токе, то значительные потери энергии выделяются (переходят) в тепло. Типичный бытовой пример: есть две лампы накаливания на 60Вт, но одна на 12V, другая на 220V. В первом случае ток в цепи будет 5А, при этом цоколь с электропроводкой прилично нагреются, а во втором – 0,27А и практически никакого нагрева. Именно поэтому передают электричество с электростанций (ТЭЦ, ГЭС, АЭС) к потребителям (города, заводы) под высоким напряжением. Это условно, но схема выглядит так: электростанция->повышающая подстанция->километры расстояния до города->понижающая подстанция->потребители (есть еще распределительные подстанции, защитные устройства и т.д.). Даже несмотря на потери в понижающих/повышающих трансформаторах, радиоизлучении и т.д., разница в потерях существенна. Еще один пример (грамотная экономия?), в США используется 120V, для мощных устройств задействована вторая линия. Сетевые вилки/розетки имеют номиналы 15-20А на 125V (сетевые провода хорошо греются), а у нас и во многих других странах 2,5-5А на 250V. Можете сами убедиться в этом, взяв какой-нибудь удлинитель/тройник и подключив через него сначала светильник 100Вт, а потом утюг/чайник 2,2кВт. Оба прибора рассчитаны на 220V, но различаются потребляемой мощностью, а следовательно и ток будет разный. В первом случае ток будет 0,45А, во втором – 10А. При этом, во втором случает удлинитель будет теплым/горячим, а это бесполезные потери в тепло. Как говорится, америкосы впустую расходуют энергию на нагрев окружающей среды. Как говорил М. Задорнов, ну ту… е…
Куда тратится энергия в ПБ?
В режиме отдачи нам необходимо повысить напряжение с 3,7V до 5V, это все делает повышающий DC (Direct Current/постоянный ток) преобразователь. Входной ток (ток со встроенного аккумулятора) в повышающих преобразователях всегда выше выходного, плюс всевозможные потери в преобразователе, в тепло (проводники печатной платы, электронные компоненты). Наш пример (см. ниже тестирование), до входа преобразователя идет 6Вт (1,56А и 3,9V), выйти должно также 6Вт. На деле же, полезной энергии получаем всего 5Вт (0,96А и 5,15V), опустим пока потери в кабеле, на измерительных приборах. Куда делся наш 1Вт? Дело в том, как уже писал выше, часть энергии после преобразования переходит в другие виды (тепло, неэффективная схемотехника), так и в нашем случае. Плата преобразователя нагрелась, плюс DC конвертер далеко не идеальный, в итоге получается тот самый 1Вт. Как пример, при КПД ПБ 80%, получается, что пятая часть полезной энергии как бы теряется.
Стоит учесть один факт, что разряжая аккумулятор большим током, всей его емкости не получить, она будет меньше. Чем выше ток, тем меньше емкость, поэтому заряжая девайсы от ПБ пониженным током, можно отдать им чуть больше. Простыми словами, от ПБ с емкостью батареи 2Ач можно зарядить устройство, потребляющее большой ток, на 50%, но при тех же условиях, при зарядке небольшим током (ограничением тока), уже на 75%. Вот такая математика…

Итак, хватит теории, вернемся к нашим барашкам…

Собственно, вот этот ПБ меня не устраивал:


Внешний вид, конечно, хорош, но электронная начинка ужасна. Как работает и что он может, в сравнении с другими, а также подробные ТТХ, возможно, будут в другой статье. От себя скажу, что на серьезное применение не годится из-за кучи косяков, к тому же родной аккум плох, даже очень плох…

Как на термоусадке, так и на корпусе аккумулятора, нет никаких опознавательных знаков, емкость мала:

От данного ПБ требуется только стильный надежный корпус. Электронная плата и аккумулятор будут другими.
Итак, специализированная плата для ПБ с FastTech . Краткие ТТХ из описания и (по результатам теста):
- ток заряда – 0,4-0,52А (0,5А)
- входное напряжение – постоянное 4,5-5,8V, microUSB разъем
- напряжение окончания заряда – 4,2V (4,16V)
- выходной ток – до 1,3А (1,1А максимум при вполне рабочих параметрах)
- выходное напряжение – 5-5,2V, USB разъем (4,2-5,21V, в зависимости от нагрузки 0,5-1,2А)
- напряжение окончания разряда – 2,5V (2,4V)

Общий вид платы:




Немного по устройству и принципу работы данной платы:
Контроллер заряда/разряда собран на микросхеме DW01. Нашел только для

Фото параметров и схема включения:

Как видим из даташита, защита от перезаряда на 4,3V, а от переразряда на 2,4V. Присутствуют два полевых транзистора для раздельного контроля разряда (М1) и заряда (М2). В данной плате они расположены с другой стороны в едином (сдвоенном) 6-ти выводном корпусе под маркировкой 8205S. Ток покоя 3мка. Я так и не понял, почему в моем случае защита от перезаряда срабатывает на 4,16V, ну да бог с ней. Что-то перепаивать там очень трудно, ибо форм-фактор радиодеталей не самый подходящий для перепайки.
По используемому DC конвертеру информации найти не смог. Я полагаю, что это 6 выводная микросхема AL367, управляющий ключ – 6 выводная микросхема 2DLF.

Я изначально планировал поставить данную плату в цилиндрический ПБ, т.к. ее ТТХ с сайта были весьма хороши. Но здесь меня ждал неприятный сюрприз. Дело в том, что данная плата чуть шире и без допилинга просто не входит в корпус ПБ:


Но выход из данной ситуации есть. Как видим, разводка печатной платы идет не до самых краев, а значит можно срезать бока платы. Для других ПБ данная операция может и не пригодится.


Если решили устанавливать в данный ПБ, то срезать нужно до самых проводников, иначе плата не влезет, но срезать без фанатизма! Плата, похоже, из стеклотекстолита, острым ножом режется легко. К сожалению, фото «обрезания» нет, но если срезать так, как я написал, то все прекрасно входит, даже остается место с боков для термоусадки.
Под данную плату был куплен высокотоковый емкий аккумулятор Panasonic NCR18650PF 2900mah с низким порогом разряда до 2,5V. О нем я уже немного упоминал в статье о кастрации защищенных аккумуляторов.

Вот краткие ТТХ:
- форм-фактор – 18650 (18,5мм*65,3мм)
- номинальная емкость – 2900mah (минимальная 2750mah)
- внутреннее сопротивление – 25мОм
- номинальное напряжение – 3,7V
- максимальный ток разряда – 10А (кратковременно, до 5 секунд - 18А)
- полный заряд – 4,2V
- полный разряд – 2,5V
- рекомендуемый ток заряда – 1,35А
- расчетное время заряда – 4 часа
- метод заряда - CV/CC
- вес – 48 гр

График разряда 3А током c форума (нигде не нашел разряд до 2,5V, везде до 3V):


От себя добавлю, что ничего особенного не представляет, но должен быть получше хваленого NCR18650B 3400mah, т.к. нагрузка на банку в конце разряда большая и последний с ней не справится. Данный аккум кое-как, но все-таки держит нагрузку, да и по цене не слишком дорог, поэтому довольно неплохой выбор. И если учесть низкий порог разряда платы, то подходящих кандидатов можно пересчитать по пальцам.

Теперь, непосредственное тестирование платы в реальных задачах (много фото):

В холостом режиме со свежезаряженным порнослоником NCR18650PF 2900mah плата выдает 5,18-5.21V. Под нагрузкой 4.15 Ома, сильно, но не критично, проседает напряжение, некоторые требовательные к питанию девайсы могут не «завестись» (1,1А и 4,66V):


Со средней нагрузкой плата справляется отлично (хорошо держит выходное напряжение):




На подсевшем аккумуляторе и большой нагрузке параметры еще больше проседают (выход 1,08А и 4,56-4,6V), на средней нагрузке – все «пучком»:




С дальнейшим разрядом встроенного аккумулятора выходные параметры также снижаются:




На просевшем аккумуляторе выходные параметры совсем не айс. Напряжение проседает до 4.17-4,2V. Многие устройства просто не запустятся. Как говорится, за высокий ток приходится расплачиваться низким напряжением. Слишком проста схема преобразователя, токи выше 1А не «вытягивает», хотя до 1А параметры все еще хороши:




С дальнейшим разрядом батареи выходное напряжение проседает и на небольшой нагрузке:




На совсем просевшем аккумуляторе при большой нагрузке выходные параметры очень плохие. Дальше тестировать большой нагрузкой не имеет смысла:


И на совсем просевшем аккумуляторе небольшую нагрузку плата держит отлично (нагрузка 0,6А):


Отключение нагрузки происходит в районе 2,4V. Чуток занижено, конечно, но ничего страшного. Как говорится, хоть данный панос и является высокотоковым, но нагрузку в самом конце держит плохо. Более простыми словами, при неизменной нагрузке напряжение на аккумуляторе очень быстро проседает с 2,7V до 2,4V. Напряжение ниже положенных 2.5V держится около 15-20 секунд:


Самое хорошее, в отличие от 3 тестируемых мною ПБ, при полном разряде встроенной батареи, даже если повторно переподключить нагрузку, отдавать энергию данный ПБ уже не будет. Он как бы «заблокируется». Для повторной активации ему нужен «толчок» зарядки. Она как бы его «разблокирует». Это очень хорошая защита, которая не даст разрядить встроенный в ПБ аккумулятор.

Пример зарядки от 4х баночного ПБ:


Пример окончания заряда. На уровне 4,174V заряд заканчивается, напряжение на банке получается 4,16V:


Как говорится, та же беда, что и в Миллере ML-102 v7.1. А вот так должно быть в идеале:

Тестирование платы с применением стабилизированного источника питания (синтетика):

Источником питания будет служить импульсный БП ROBITON от сгоревшей зарядки для никеля, способный выдавать 12в-2,5А и стабилизатор напряжения на XL4015E 5A 4-38V DC-DC Module. В этом тесте исключается недостаточная мощность «входного» источника питания (аккумулятора). Вот, что получается:
Теже яица, только в профиль. От источника питания выходные параметры зависят не так сильно. Не может плата «вытянуть» приличную нагрузку, даже с повышенным входным напряжением:


При нагрузке до ампера, все пучком:


Далее все стандартно, для силовой нагрузки - чем ниже входное напряжение, тем ниже выходное напряжение (линейная зависимость). При нагрузке до ампера, параметры в норме:

Приблизительный КПД в режиме ПБ без учета потерь на кабеле и измерительных приборах:

1) На свежезаряженной батарее с 1,1А нагрузкой:

- ток с банки – 1,59А
- напряжение на выходе – 4,66V
- ток на выходе – 1,11А
Мощность P1=3,96*1,59=6,3Вт
Мощность P2=4,66*1,11=5,17Вт
КПД= P2/ P1=0,82, то бишь 82% при амперной нагрузке, неплохо. За вычетом потерь получим КПД 85%
2) На свежезаряженной батарее с 0,7А нагрузкой:
- напряжение на входе (банке) – 3,96V
- ток с банки – 1,12А
- напряжение на выходе – 5,13V
- ток на выходе – 0,72А
Мощность P1=3,96*1,12=4,43Вт
Мощность P2=5,13*0,72=3,7Вт
КПД= P2/ P1=0,84, то бишь 84% при амперной нагрузке, неплохо. За вычетом потерь получим КПД 87%
3) На разряженной батарее с 1А нагрузкой:
- напряжение на входе (банке) – 3,3V
- ток с банки – 1,6А
- напряжение на выходе – 4,17V
- ток на выходе – 1А
Мощность P1=3,3*1,6=5,3Вт
Мощность P2=4,17*1=4,17Вт
КПД= P2/ P1=0,78, то бишь 78% при амперной нагрузке, как обычно КПД меньше. За вычетом потерь получим КПД 80%
4) На разряженной батарее с 0,7А нагрузкой:
- напряжение на входе (банке) – 2,93V
- ток с банки – 1,47А
- напряжение на выходе – 4,97V
- ток на выходе – 0,63А
Мощность P1=2,93*1,47=4,3Вт
Мощность P2=4,97*0,63=3,13Вт
КПД= P2/ P1=0,73, то бишь 73% при амперной нагрузке, при этом банка почти «выжата». За вычетом потерь получим КПД 76%. Другие ПБ уже отключились бы…

Подведем итог по ТТХ:
+ идеальные выходные параметры на токах до 1А
+ не слишком сильно нагревается при токах отдачи до 1А (греется терпимо)
± низкий порог разряда (до 2,5V без опаски могут разряжаться только порнослоники NCR)
- цена (почти как целый ПБ)
- не слишком хорошие выходные параметры на большой нагрузке, хотя заявлено до 1,3А (напряжение сильно проседает после 1А)
- зарядка невысоким током (500ма) и продолжительная последняя фаза
- небольшой недозаряд (окончание заряда на 4.16V)
- отсутствие индикатора в режиме «отдачи тока» (только индикация зарядки/окончания заряда)

Теперь окончательная сборка ПБ:

Что будем использовать:
- корпус цилиндрического ПБ
- покупная специализированная плата SC-0241 DIY
- аккумулятор Panasonic NCR18650PF 2900mah
- термоусадочная трубка для 18650 аккумуляторов

Этапы сборки:

1) определяем, какой из девайсов Повербанк будет наиболее часто заряжать.
2) определяем по этой статье распайку «перемычек»
3) в моем случае самым частым случаем подзарядки будет смартфон Samsung Galaxy S3, поэтому соединяем средние контакты между собой и разрываем проводники с минусом (корпусом). Нужно острым ножом/часовой отверткой прорезать дорожки:




Ранее, при зарядке смартфона, данная плата ограничивала выходной ток в районе 400ма. После подпаивания перемычки, ток стал в районе 800-900ма - максимум, что допускает контроллер самсунговского аккумулятора, независимо от мощности источника питания.
При окончательной пайке токосъемов, расстояние между платой и аккумулятором должно быть минимальным. При этом, если планируется все это хозяйство упаковывать в термоусадку, беспокоиться о том, что плюсовой контакт аккумулятора может «закоротить» плату при «втыкании» разъема, не стоит. В термоусадке все будет зафиксировано конкретно. При этом используем толстые медные провода (для соединения плюсового контакта) и двойную шинку для уменьшения потерь «входного напряжения». У меня одна шинка от родной платы ПБ, другая от встроенной в аккумулятор защиты порнослоника (об этом я писал в статье о кастрации акков).






Надеваем термоусадочную трубку на все собранное хозяйство. Запас термоусадки на минусовом контакте аккумулятора следует сделать по-больше, излишки отрежутся. Если с торцов видны оголенные медные дорожки печатной платы, то их следует покрыть изолирующим составом, например цапонлаком и термоусадку сдвинуть влево «с запасом»:


Равномерно нагреваем термоусадку феном для волос/строительным феном/паяльной станцией. Тут необходимо пальцами придерживать плату, ибо под нагреванием термоусадка стягивается и сдвигает плату в бока (плату уводит в стороны).


Излишки срезаем канцелярским ножом:




На самый низ ставим изолирующую изолоновую прокладку со старых кишок и собираем наш ПБ:




При полностью заряженном аккумуляторе:


На треть разряженном:


Ну и зарядка данным ПБ смартфона SGS3 (как уже писал, до 1А параметры держит отлично):

Зарядный ток ПБ, как и положено, 0,5А:


Всего два индикатора (заряжается – красный, заряжен - зеленый):


Оставшийся аккумулятор окутаем термоусадкой и оставим для чего-нибудь нетребовательного. Сам процесс я уже описывал в статье о кастрации, повторяться не буду, приведу только фото:

Теперь относительные цифры для сравнения. Данный тест, в принципе, ни о чём толковом не говорит, но общую картину представить может. ПБ был заряжен до включения зеленого индикатора, но как выше писал не полностью (до 4,16V, 90-95% емкости акка). К тесту подключался после 20 минут простоя. В качестве зарядного кабеля всегда выступал родной, который шел в комплекте со смартфоном. В качестве нагрузки выступал смартфон Samsung Galaxy S3 с емкостью акка 2100mah. Зарядку ПБ Miller ML102 с аккумулятором Sanyo UR18650ZY 2600mah, разряженным до 3V приведу позднее, лень разряжать. Зарядка смартфона производилась до 70%, чтобы исключить последнюю фазу заряда и до 100%. Если ничего не спутал, то картина такая:
- зарядка родным адаптером смартфона SGS3 с 10% до 70% - 75 минут
- зарядка родным адаптером смартфона SGS3 с 10% до 100% - 120 минут
- зарядка адаптером от смартфона SGS3 данного ПБ – около 6 часов (зарядный ток маловат)
- зарядка 100% заряженным ПБ смартфона SGS3 с 10% уровнем заряда до 100% – 105 минут, плюс остатка в ПБ хватило еще на зарядку «следующего круга» с 10% до 21% (за 15 минут).
- зарядка 100% заряженным ПБ смартфона SGS3 с 10% уровнем заряда до 70% – 65 минут, плюс остатка в ПБ хватило еще на зарядку «следующего круга» с 10% до 56% (за 52 минуты).

Примечание: тут важно понимать, что КПД преобразователей (ПБ/смартфон) не идеален, да и зарядный кабель не так хорош, поэтому 2900 vs 2100, не значит безоговорочная победа первого. Почему так происходит, упоминал выше.

Подводя итог, скажу следующее. Идеальной платы я пока не видел. Т.к. данным девайсом я пользуюсь очень редко, то я закрыл глаза на низкий ток заряда. В самом деле, ежедневно ПБ я не использую, поэтому каждый день его заряжать не нужно. А вот высокий ток отдачи для меня важен. Вообще нужно понимать, что при таких габаритах платы, высоких параметров от нее не дождаться. Поэтому ток отдачи в 0,9А я считаю просто отличным. Меня собранный ПБ устраивает. В первую очередь, мне нужен был стильный вид и высокая токоотдача, остальные параметры не критичны. Собранный ПБ как раз вписывается в условия.

Планирую купить +128 Добавить в избранное Обзор понравился +72 +180

Часто возникает необходимость зарядить свой гаджет в тот момент, когда рядом нет электросети. В такой ситуации на помощь придет Power Bank. Такую батарею можно приобрести в любом магазине электроники.Но есть интересный момент – вы можете соорудить ее самостоятельно. Поговорим о том, как сделать Power Bank своими руками.

Первый способ сборки

Сразу заметим, что для сборки вам не потребуются какие-то дорогие детали, нужны батарейки, USB-разъем и обычные материалы, которые можно отыскать в любом доме.

Попробуем сделать батарею по первому способу:

• Берем два спичечных коробка. Режем, отгибаем одну из стенок у каждого в сторону, а затем склеиваем вместе. Когда получится единая конструкция, кладем по две батарейки в каждый коробок.

• Теперь используем скобы. Они потребуются для создания надежного контакта между коробками. Их надо закрепить на торцах с обеих сторон, а потом соединить посредством проволоки.

• Аккумулятор почти готов. Осталось соорудить корпус. Идеальным вариантом будет небольшая коробочка, в которую можно воткнуть получившуюся конструкцию так, чтобы зазор был минимальным.

• Когда предыдущий этап будет завершен, возьмите пластиковую баночку из-под витаминов и сделайте в ней небольшую дырку, в которую вставите USB-разъем. Аккуратно закрепите его и припаяйте провод, служащий для соединения с аккумулятором. Теперь следует поместить всю эту конструкцию в баночку, которую можно будет закрыть крышкой с встроенным USB-разъемом.

Второй способ

Оригинальный метод, позволяющий сконструировать Power Bank из обычного фонаря. Тут нам будет необходим преобразователь напряжения, который поможет добиться 5 вольт, необходимых для зарядки.

Для последующего переключения между фонариком и Power Bank надо разобрать его и убрать резистор, прикрепленный к светодиоду, он активирует переход к менее яркому свету.

Там, где ранее была вилка, необходимая для подзарядки, следует установить преобразователь с разъемом. Следующий шаг предполагает припаивание клемм батарейки к контроллеру заряда. Затем к его выходным контактам следует припаять преобразователь. Теперь проверяем получившуюся конструкцию на работоспособность, если все получилось — можно крепить болтающиеся в корпусе компоненты посредством эпоксидного клея.

Третий метод

Понадобятся несколько старых аккумуляторов от мобильных аппаратов и контроллер заряда. Обматываем батарейки скотчем и спаиваем боковые клеммы параллельно. Центральные можно не трогать, так как они контролируют индикацию уровня заряда. Припаиваем провода к контроллеру заряда и укладываем всю конструкцию в подходящую тару, предварительно проделав в ней отверстие для USB-разъема.

Надеемся, что теперь вам удастся собственными руками сделать внешний аккумулятор.

Всем доброго времени суток дорогие друзья! В сегодняшней статье я бы вам хотел показать, как сделать походную портативную зарядку для телефона - Power Bank. Его походные качества заключаются в том, что он может заряжаться при помощи солнечной энергии. Данный Power Bank будет стоить достаточно дешево, так как в его сборки будут использованы вторичные аккумуляторы и дешёвые китайские комплектующие с интернет магазинов. Ну да ладно, хватит длинных предисловий, погнали!

И так, для данной самоделки нам понадобится:
- Аккумуляторные батареи формата 18650.
- Кассеты для аккумуляторов.
- Провода.
- Плата управления Power Bank (можно купить у китайцев) .
- ДВП или МДФ панели (можно использовать и пластик, так как это нам пригодится для корпуса Power Banka).
- Солнечная панель (батарея) 5V.
- Выключатель.
- Тонкая пластиковая трубочка.

Из инструментов нам также понадобится:
-Паяльник.
- Супер клей.
- Отвертка.
- Ручка (или карандаш, маркер и т.п.).
- Канцелярский нож.
- Дрель.
- Терма клей.

Перед тем как начать строить Power Bank, следует разобраться с аккумуляторными батареями. Было решено использовать аккумуляторы формата 18650, так как это самый распространённый формат батарей и подобрать модуль управления для них в китайских интернет магазинах будет проще простого. Вы можете купить эти аккумуляторы новыми, что будет очень хорошо, но можете сэкономить и достать эти аккумуляторы из старого ноутбука, как и сделал автор самоделки. Но вы должны понимать, что использование старых аккумуляторов характеристики Power Banka будут не очень, будет медленная зарядка, маленькая ёмкость и т.д.

Переходим к сборке аккумуляторов в одну батарею. Наша батарея будет состоять из четырёх аккумуляторов. Для того чтобы собрать несколько аккумуляторов в один нам потребуются специальные кассеты (фото ниже), конечно можно связать их изолентой или склеить терма клеем, но использовать кассеты будет куда удобнее.

Вставляем аккумуляторы в кассеты так, чтобы спаяв аккумуляторы, мы получили параллельное соединение.

Следующим шагом нам следует спаять аккумуляторы между собой. Многие уже знают, что аккумуляторы нельзя паять паяльником, так как их очень легко перегреть, и они выйдут из строя. Самый лучший способ соединения аккумуляторов это контактная сварка, если у вас такая имеется, то вы очень счастливый человек и используйте её для сборки данной самоделки. Ну а если вы всего лишь владеете паяльником, то учтите, что паять аккумуляторы следует кратковременно, чтобы аккумулятор не успел прогреться, а также для пайки используйте паяльную кислоту. Нужно залудить аккумуляторы как на фото, и после чего прикладывая провод припаиваем.

Для следующего шага нам понадобится плата управления Power Banka, данная плата включает в себя много функций что позволяет сделать конструкцию максимально компактной. Припаиваем нашу аккумуляторную сборку к плате управления. Не забывая про полярность, на плате есть разметки «+» и «-», так что не запутаетесь.

Изготовим корпус. Для корпуса нам понадобится деревянная МДФ панель, но можно использовать любой подходящий плоский материал, с которым вы сможете работать. Вырезаем панель подходящего размера и приложив плату управления, обводим её по контуру.

Вырезаем окошечко для дисплея. МТФ панель довольно мягкая и чтобы вырезать окошечко под дисплей нам потребуется канцелярский нож. Просто проводим несколько раз ножом по отмеченному контуру, используя силу.

С помощью терма клея приклеиваем аккумуляторную сборку и плату управления к МТФ панели.

Из той же МТФ панели следует вырезать два одинаковых прямоугольника, длина которых будет равна длине основной части корпуса, а ширина должна быть такой, чтобы аккумулятор умещался. И ещё два одинаковых прямоугольника такой же ширины, но длина должна будет равна ширине корпуса. После того как вырезали заготовки склеиваем две из них, те что изображены на фото.

Увидев что светодиод от платы управления немного мешает, автор решил проделать отверстия, для того чтобы его индикацию было видно и светодиод не упирался. И также приклеиваем к корпусу.

Затем на другой панели также размечаем отверстия для USB и зарядки Power Banka. И тоже приклеиваем её к корпусу на супер клей.

На одной из боковых частей вырежем и высверлим отверстия под выключатель и кнопку выключения. Выключатель нам нужен для включения и выключения зарядки от солнечной энергии.

Далее нам понадобится солнечная батарея, которую следует подключить к плате управления. Припаивать следует в те места, что указаны на фото, и через выключатель.

Так как наша солнечная батарея меньше корпуса Power Bankа и её будет не достаточно для использования стенки. Для последней стенки корпуса вырежем не большой прямоугольник из МТФ панели, и приклеим супер клеем в указанное место как на фото.

И приклеим саму солнечную панель к корпусу и на этом закончим сборку корпуса.

В наше время электричество является одним из самых важных вещей. Оно используется повсюду, для освещения, связи или просто для работы бытовых устройств. И электричество, как и все другое, имеет свойство кончаться. Не исключено, что в любой момент у вас может разрядиться телефон или ноутбук, а подключить его к сети будет невозможно в данной ситуации.

Тогда на помощь приходит Power bank — внешний аккумулятор. С его помощью можно продлить жизнь вашего устройства. Пример Power bank вы можете увидеть на фото ниже.

В принципе, такие вещи сейчас можно в свободном доступе найти в магазине электротехники. Однако там внешние аккумуляторы стоят приличных денег, да и не всегда уместно его покупать, когда можно сделать самостоятельно дома. Поэтому хотим представить несколько простых инструкций по созданию Power bank дома.

Внешний аккумулятор из батарей мобильных телефонов

Одним из самых простых способов создать Power bank дома — собрать его из аккумуляторов мобильных телефонов. Ведь у современного человека точно где-то завалялась куча старых ненужных телефонов. Не спешите их выбрасывать, оказывается они могут вам еще пригодиться.

Необходимые материалы:

• Батареи от сотовых телефонов;
• Контроллер с USB-разъемом;
• Пара проводов;
• Коробочка.

Во-первых, необходимо уточнить, что батареи должны быть как можно более схожи, так будет проще (вместо батарей от телефонов можно использовать другие литий-ионные аккумуляторы). И все они должны быть одинакового объема, в нашем случае это 1020 mAh каждая.

Их количество влияет только на объем будущего Power bank, но оптимальным будет от 6000 до 20000 mAh в общем. К тому же любой из них требует энергии на собственную работу, поэтому необходимо из общей мощности вычесть примерно 20-30%. Это и будет чистый заряд, который может выдать ваш внешний аккумулятор.

Разъем на контроллере может быть совершенно любым, именно таким, какой вам нужен. Просто USB самый распространенный, поэтому мы выбрали именно его.

Итак, когда все собрано, можно приступать к сборке нашего устройства.

Сначала сгруппируем батареи для пущей удобности. Для этого устанавливаем их параллельно друг другу и фиксируем все это скотчем или изолентой (все производится с учетом ваших аккумуляторов). Важно! Контакты должны быть открыты!

Теперь необходимо спаять батареи и контроллер между собой, а именно контакты «+» и «-» (это крайние). Центральные можно не трогать. Потом в «корпусе» нашего Power bank прикидываем расположение всех элементов и отмечаем места для будущих разъемов. Остается только проделать дырочки и зафиксировать все элементы термоклеем в коробочке.

Все готово! Этого Power bank из аккумуляторов вам хватит на несколько подзарядок телефона.

Power bank из обычного фонарика

На рынке сейчас можно встретить фонари с подзарядкой других устройств, примерно то же мы и попробуем сделать. Такое устройство будет совмещать в себе как фонарь, так и внешний аккумулятор.

Необходимые материалы:

• Простой фонарик;
• Преобразователь напряжения с USB разъемом (на 5 В);
• Контроллер заряда.

Для начала разберем фонарь и вытащим оттуда резистор, тот к которому припаян небольшой светодиод. Он нам больше не понадобится (по крайней мере здесь). Вместо него поставим туда контроллер заряда батареи.

Теперь на место, где подзаряжали фонарь, ставим конвертор с разъемом USB (опять же, разъем может быть тот, который нужен вам).

Далее к контроллеру надо припаять «+» и «-» от аккумулятора фонарика. Теперь спаиваем наш преобразователь энергии и контакты OUT+/OUT на контроллере. Не забываем освободить кнопку фонаря и соединить ее с конвертером энергии.

После всей проделанной работы нужно проверить, работает ли наше устройство. Если все отлично, то прикрепляем все элементы с помощью того же термоклея и собираем установку воедино.

Теперь Power bank из фонарика готов к использованию.

Это были лишь самые распространенные и простые в изготовлении способы сборки внешнего аккумулятора. Существует огромное количество других методов, но они требуют гораздо больше свободного времени, да и стоимость у них значительно выше. Но это, отнюдь, не говорит, что они лучше.

Фото power bank своими руками

Способ 4. Внешний энергонакопитель с солнечной батареей

Ещё один интересный вариант. Поскольку световой день начинает увеличиваться, актуально обсудить преимущества энергонакопителей солнечной энергии. Вы увидите, как изготовить переносное зарядное приспособление с возможностью заряда от панелей-накопителей солнечной энергии.

Нам необходимо:

• Литий-ионный энергонакопитель формата 18650,
• Футляр от этих же накопителей
• Модуль повышения напряжения 5 В 1 А.
• Плата заряда для аккумулятора.
• Солнечная панелька 5,5 V 160 mA (любого размера)
• Проводки для соединения
• 2 диода 1N4007 (можно и другие)
• Липучка или двусторонний скотч для фиксации
• Термоклей
• Резистор 47 Ом
• Контакты для энергонакопителя (пластинки тонкой стали)
• Пара тумблеров

1. Изучим базисную схему внешнего аккума.

На схеме видно 2 соединительных проводка разных цветов. Красный подсоединяется к «+», чёрный к «-».

1. Контакты к литий-ионной батарее паять не рекомендуется, поэтому поставим в корпусе клеммы и зафиксируем их с помощью термоклея.
2. Следующая задача - разместить модуль увеличения напряжения и плату зарядки для аккумулятора. Для этого делаем отверстия для USB-входа и USB-выхода 5 В 1 А, тумблера и проводков к солнечной панели.
3. Резистор (сопротивление 47 Ом) впаиваем к USB-выходу, с оборотной стороны модуля, увеличивающего напряжения. Это имеет смысл для зарядки IPhone. Резистор решит проблему с тем самым управляющим сигналом, который запускает процесс зарядки.
4. Чтобы панели было удобно переносить, можно осуществить прикрепление контактов панели с помощью 2 маленьких контактов типа «мама-папа». Как вариант, можно соединить основной корпус и панельки с помощью липучек.
5. Ставим диод между 1 контактом панели и платой заряда энергонакопителя. Диод стоит ставить стрелкой в сторону платы заряда. Это предотвратит разряжение накопительной батареи через солнечную панель.

ВАЖНО. Диод ставится в направлении ОТ солнечной панели ДО платы заряда.

На сколько зарядов хватит такого Повер банка? Всё зависит от ёмкости вашего аккумулятора и ёмкости гаджета . Помните, что разряжать литиевые накопителей ниже 2,7 В крайне нежелательно.

Что касается заряда самого устройства . В нашем случае мы использовали солнечные панели с общей ёмкостью в 160 mAh, а ёмкость аккумулятора - 2600 mAh. Следовательно, при условии прямых лучей батарея зарядится за 16,3 часа. При обычных условиях - около 20–25 часов. Но пусть эти числа вас не пугают. Через миниUSB зарядится за 2–3 часа. Скорей всего, солнечной панелью вы будете пользоваться в условиях путешествий, походов, дальних поездок.

В заключение

Выбирайте наиболее приемлемый для вас метод и сооружайте собственный портативный аккумулятор. Такая вещь точно пригодится в дороге или в путешествии. Преимуществ сделанного устройства масса: это уникальный внешний вид, а ещё способ получить ту мощность, которая удовлетворит именно ваши потребности. С помощью портативного аккумулятора можно заряжать не только телефоны, а и планшеты, беспроводные наушники и прочие мелкие гаджеты.