Схема power bank: 403 — Доступ запрещён – Доработка китайского Power Bank

  • Home
  • Разное
  • Схема power bank: 403 — Доступ запрещён – Доработка китайского Power Bank

Содержание

Разработка power bank для ноутбука. От макета к готовому изделию. Часть первая / Habr

Сделать себе внешний аккумулятор для ноутбука я хотел уже давно, 3-4 года назад для работы в парке. Хоть и мечта рисовать схемы и трассировать платы в парке Горького или Битцевском лесу так и не реализовались (пока), но внешний аккумулятор (назовем его по-современному — PowerBank) я таки сделал. О том как это устройство проходило путь от макета до конечного изделия и почему я делал то, что уже есть на рынке, под катом.



Изначально я хотел написать небольшую статью про разработку PowerBank, но когда начал — понял, что одной частью не обойтись. Поэтому я разбил ее на 4 части и сейчас предлагаю вашему вниманию первую из них: макет (схемотехника).

Очевидно, что разработка любого электронного устройства начинается с технического задания (ТЗ), поэтому я обозначил для себя ряд параметров, которые мой PowerBank должен обеспечить:

  • входное напряжение 19В (для возможности зарядки от стандартного ЗУ ноутбука)
  • выходное напряжение 19В (как и у стандартного ЗУ)
  • максимальный выходной ток 3,5А (как и у стандартного ЗУ)
  • емкость ячеек не менее 60Вт*ч (+1 внутренняя АКБ)

Помимо основных требований я добавил еще несколько:
  • КПД преобразователя и ЗУ не ниже 94% — чтобы обойтись без радиаторов.
  • Частота преобразователя не ниже 300кГц — чтобы уменьшить размер самого преобразователя.
  • USB порт для просмотра основных сведений о PowerBank таких как уровень заряда, здоровье, количество пройденных циклов, температура, ток и напряжение ячеек АКБ и т.д.
  • Софт на ПК(Windows) для просмотра основных сведений о PowerBank.
  • Возможность менять выходное напряжение, либо присутствие дополнительного выхода 5В для зарядки USB устройств.
  • Светодиодная индикация уровня заряда и состояния PowerBank.
  • Кнопка(Кнопки) для включения PowerBank и просмотра уровня заряда.

Для начала разработки я сделал структурную схему будущего устройства:

Комментируя схему, могу сказать, что управляющий МК я мог бы взять с USB, но побоялся трудностей разработки ПО для USB (в последствие понял, что зря) поэтому поставил преобразователь USART — USB.

Поскольку устройство изначально разрабатывалось для себя, то было решено делать макет преимущественно из тех деталей, которые были у меня в наличии и с которыми я уже работал (чтобы избежать подводных камней). При этом оптимизация по цене на этом этапе не проводилась. Поэтому я выбрал следующие комплектующие для PowerBank:

  1. МК — STM32F051K4U6 с прицелом заменить на STM32F042K4U6.
  2. Преобразователь USART<->USB — CP2102. Стоит не дорого, работает нормально, места занимает мало, обкатанное решение.
  3. Импульсный преобразователь напряжения — LTC3780IG. Далеко не самый дешевый/оптимальный вариант, но повышающе-понижающий, может 400кГц, имеет внешние ключи, обкатанное решение. В перспективе замена на LM5175 от TI или применения синхронного повышающего преобразователя.
  4. Линейный стабилизатор — LP2951ACD-3.3. Он был в наличии, не лучший вариант. Ток собственного потребления до 120мкА с прицелом заменить на MCP1703T-3302E/CB с током собственного потребления до 5мкА.
  5. Светодиоды зеленые и красные размером 0805.
  6. Кнопки обычные тактовые SMD.

Отдельно коснемся выбора зарядного устройства (ЗУ) и системы контроля и управления Li-ion аккумуляторами (Li-ion Battery Management System или BMS). Несколько лет назад я занимался ремонтом ноутбуков и в батареях частенько видел BMS от Texas Instruments. Поэтому в первую очередь я стал искать решение для своего устройства именно от этого производителя. Стоит отметить, что в общем-то альтернативы и нет поскольку производит подобные микросхемы лишь несколько контор (TI, Maxim, немного LT, ST-забросили, Intersil-экзотика для нас, может есть еще, но я не знаю). Так вот бродя по просторам сайта ti.com я наткнулся на очень интересную микросхему BQ40Z60RHBR это ЗУ и BMS в одной микросхеме. Она мне очень понравилась потому как заменяла собой 2 микросхемы. Такое решение явно дешевле, чем если делать отдельно ЗУ и BMS и места меньше занимает. Основные ТТХ микросхемы BQ40Z60:
  • Ток заряда: до 4А
  • Количество ячеек: до 4х
  • Частота преобразования: 1МГц
  • Входное напряжение: до 25В
  • Емкость ячеек: до 65А*ч
  • Функция балансировки
  • Конфигурируемые светодиоды для индикации (заряд, емкость)

Микросхема достаточно новая (выпуск конца 2014 года), поэтому информации по ней мало и я немного переживал из-за этого зная, что BMS от TI достаточно сложны в программировании, а это еще и комбо (ЗУ + BMS). Также немного переживал из-за возможных косяках в кристалле, но зная, что буду использовать лишь базовый функционал надеялся, что никаких проблем не будет. Впрочем забегая вперед скажу, что так и вышло.
Кстати я не зря до этого не говорил практически ничего про ячейки и конфигурацию АКБ, только сейчас настал момент перейти к выбору. Для оптимального выбора конфигурации АКБ есть несколько критериев:
  1. Для уменьшения потерь на проводах нужно минимизировать токи между узлами устройства. С учетом этого батарея из 4х последовательно соединенных ячеек (общепринятое обозначение 4s1p или 4-serial 1-parallel) выгоднее, чем 4 параллельные ячейки (1s4p) см. рисунок.

  2. Поскольку ток заряда ограничен, то для того, чтобы повысить мощность (и скорость) заряда АКБ мы должны увеличивать напряжение. Этот критерий тоже за конфигурацию 4s1p.
  3. КПД преобразователя падает при росте разницы между входным и выходным напряжением. Вот график из документации на преобразователь MP2307DN.


С учетом того, что выходное напряжение устройства 19В опять же наиболее выгодной является конфигурация 4s1p.

Теперь рассчитаем некоторые параметры АКБ при условии емкости 60Вт*ч, конфигурации 4s1p (напряжение 14,8В):

Полученная цифра показалась мне слишком маленькой (ну или аппетит пришел во время еды) и я решил перейти к конфигурации 4s2p на ячейках LP 5558115 3500mAh, которые были в наличие. Итого мы имеем:

Емкость АКБ: 7А*ч (103Вт*ч)
Напряжение: 14,8В

Такой результат меня вполне устроил — это было больше, чем две внутренние батареи моего ноутбука (ASUS S451L, 46Вт*ч). Началась разработка макета…

На этапе макета я хотел заложить несколько дополнительных возможностей:

  • подключил светодиоды BQ40Z60. У них есть функционал индикации уровня заряда с настраиваемыми порогами, а также процесса зарядки.
  • добавил возможность регулировать частоту/режим работы (разрывных или неразрывных токов) преобразователя (с помощью ШИМ МК + RC-фильтр).

Схему обвязки BQ40Z60 срисовал с отладочной платы BQ40Z60EVM-578, обвязка LTC3780IG из ее документации, все остальное делал сам. В итоге получилась следующая схема.

Схема разбита на 3 блока:

  • Блок преобразователя напряжения
  • Блок ЗУ+BMS
  • Блок управления на МК

Комментарии к схеме: блок преобразователя и ЗУ+BMS сделаны по схемам из документации [1],[2], блок управления делался из расчета реализовать спящий режим для минимального тока потребления в выключенном режиме. Забегая вперед скажу, что в паре моментов я таки накосячил, но с помощью ножа и паяльника смог заставить макет работать как надо. Полученная плата показана ниже:

Плата содержит 4 слоя по 18мкм, общая толщина 1мм, заказывал на seeedstudio.com.

Теперь пришло время коснуться главного показателя качества железа — это КПД всей системы в целом. Точнее у нас 2 КПД: при зарядке АКБ и при разряде. Строго говоря КПД при заряде стоит оптимизировать только для уменьшения нагрева устройства(рассчитывая, что энергии для заряда у нас много), в то время как потеря КПД при разряде фактически уменьшает реальную емкость PowerBank. Составим перечень элементов непосредственно влияющих на КПД при заряде:

ACFET — транзистор предотвращающий появление напряжения на разъеме внешнего питания при работе PowerBank от АКБ.
HighSideFET — верхний транзистор понижающего преобразователя ЗУ.
LowSideFET — нижний транзистор понижающего преобразователя ЗУ.
BuckInductor — дроссель понижающего преобразователя ЗУ.
CHGRCS — резистор датчика тока ЗУ.

CHGFET — зарядный транзистор АКБ.
DSGFET — разрядный транзистор АКБ.
CellCS — резистор датчика тока АКБ.

Транзисторы ACFET, CHGFET и DSGFET при работе имеют только статические потери поскольку они постоянно открыты и представляют собой резисторы с сопротивлением равным сопротивлению открытого канала транзистора Rds_on, поэтому эти транзисторы должны иметь как можно меньший Rds_on. Корпуса транзисторов я выбрал pqfn3.3×3.3 как подходящие по мощности и имеющие меньший размер по сравнению с моими любимыми pqfn5x6. С наименьшим сопротивлением канала из легкодоступных были IRFHM830D (Rds_on = 5мОм + диод Шоттки).

Транзисторы HighSideFET и LowSideFET работают в импульсном режиме, их выбор сложен и будет рассмотрен позже.

Попробуем оценить потери при входном напряжении 19В, токе заряда АКБ 4А, конфигурации 4s1p:

CellCS — ток через него равен току заряда, сопротивление 5мОм, потери:

CHGRCS — ток через него равен току заряда, сопротивление 10мОм, потери:

CHGFET и DSGFET — ток через них равен току заряда, сопротивление 5мОм, суммарные потери:

ACFET — ток через него равен входному току(возьмем максимально возможный ток входа 3,5А это максимум того, что может выдать штатное ЗУ ноутбука), сопротивление 5мОм, потери:

Сюда же можно прибавить потери на сопротивлении проводов ячейки-плата, а также дорожек самой платы. Я вычислил их путем измерения падения напряжения при токе в цепи АКБ равном 4А, оно составило 36мВ, что соответствует мощности:

BuckInductor — потери в дросселе можно разделить на 2 составляющие:

  • потери на активном сопротивлении обмотки (DCR — dc winding resistance). Для выбранного дросселя IHLP2525CZER2R2M01 типовое значение DCR = 18мОм, что при среднем токе 4А даст потери:

  • потери в сердечнике достаточно тяжело посчитать имея только данные из документации, поэтому верим заверениям Vishay что их материалы супер крутые, к тому же пульсации тока у нас в районе 20%, поэтому принимаем потери в сердечнике нулевыми.

Итого суммарные потери при заряде на статических компонентах составляют:

Для того, чтобы получить суммарные потери при заряде необходимо оценить потери на транзисторах HighSideFET и LowSideFET. В этом мне помогал апнот AN-6005 от fairchildsemi. Если кратко, то на вкладке ControllerDriver добавляем в базу наш контроллер и вписываем требуемые параметры в таблицу:

Данные берем из документации на BQ40Z60. Далее заполняем таблицу с параметрами транзисторов HighSideFET и LowSideFET на вкладке MOSFETDatabase:

Данные также берем из документации на транзисторы. Я экспериментировал со многими транзисторами(видно по базе) потому как частота преобразования в 1МГц это довольно высоко. Из всех транзисторов, которые я мог быстро достать самыми лучшими оказались CSD17308 от TI. Впрочем это как раз рекомендованные транзисторы с кита BQ40Z60EVM. Самыми лучшими по расчетам оказались eGaN транзисторы от EPC (Efficient Power Conversion), но цена 500р, месяц ожидания и специфический корпус сыграли против него. Еще пара комментариев вкладки MOSFETDatabase:

Правый столбец — Fig.Merit (Figure of merit — показатель качества) это произведение Rds_on на заряд затвора Qgsw. В общем чем ниже Fig.Merit, тем лучше транзистор, но нужно понимать, что это довольно эмпирический показатель.

На вкладке EfficiencySummary выбираем контроллер, используемые транзисторы и их количество, задаем параметры источника и нажимаем кнопку Run.

Для тока заряда 4А и входного напряжения 19В потери составят 1,17Вт. Общие потери:

После сборки макета я измерил схемы заряда при параметрах таких же как при оценочных расчетах:

КПД схемы 97,1%, при этом мощность потерь составила 1,908Вт при расчетных 2,07Вт. Что ж очень близко получилось прикинуть потери. Термограмма работающего устройства показана на рисунке.

Окружающая температура 23 градуса, плата без корпуса. 58 градусов в самой горячей точке (перегрев получается 58-23=35 градусов) при фольге в 18мкм это очень хороший показатель. Дроссель при этом нагрелся до 40 — скорее всего его подогревают транзисторы. Сам контроллер разогрелся до 52 градусов.

Теперь перейдем к оценке КПД системы при разряде. C начала оценим потери в самом преобразователе. Для этого составим перечень элементов непосредственно влияющих на КПД:

A — верхний транзистор понижающего плеча преобразователя LTC3780.
B — нижний транзистор понижающего плеча.
C — нижний транзистор повышающего плеча.
D — верхний транзистор повышающего плеча.
L — дроссель.
RS — резистор датчика тока.

И конечно потребление самого контроллера LTC3780. Подробно не буду останавливаться на работе микросхемы, скажу только, что она фактически представляет собой понижающий преобразователь стоящий после повышающего с общим дросселем. В зависимости от входного и выходного напряжений работает либо одна часть, либо вторая, либо обе(при примерном равенстве входного и выходного напряжений).

Для расчета КПД преобразователя будем использовать следующие параметры:

Условимся, что ноутбук потребляет всегда по максимуму. В реальности это близко к истине, поскольку при подключении внешнего источника он помимо энергии на работу потребляет еще и энергию на заряд внутренней АКБ, да и вообще при наличии внешнего питания в потреблении себе не отказывает. Напряжения соответствуют номинальному напряжению ячеек — 3,7В и пониженному — 3,3В. Важно отметить, что преобразователь в текущем устройстве всегда работает в повышающем режиме (входное напряжение никогда не превосходит выходного), однако это не значит, что транзисторы A и B не переключаются. Для зарядки конденсатора вольтдобавки(bootstrap) необходимо кратковременно выключать транзистор A и включать B(тоже самое будет происходить при работе в понижающем режиме для транзисторов С и D). У LTC3780 это происходит с частотой 40кГц.

Для оценки потерь воспользуемся xls файлом для LTC3780 из пакета LTpowerCAD2. Принцип работы похож на предыдущую работу с xls для BQ40Z60. Вводим все значения выходных напряжения и тока, входного напряжения, желаемую частоту преобразования, параметры ключевых транзисторов(я решил использовать CSD17308 как и в ЗУ). Дроссель был выбран IHLP5050EZER3R3M01 у которого типовое DCR = 7,7мОм. Для 3,5А индуктивность маловата, так случилось потому, что при закупке комплектующих я рассчитывал на выходной ток 4,5А. Для текущей конфигурации идеальным вариантом будет IHLP5050EZER4R7M01 с типовым DCR = 12,8мОм. Датчик тока — резистор типоразмера 2512 сопротивлением 5мОм.

После введения всех данных в полях MOSFETs Power Loss Break Down и Estimated Efficiency будут круговые диаграммы распределения потерь по компонентам и оценка КПД для указанного входного/выходного напряжений и тока нагрузки.

Оценка КПД очень оптимистичная — 98,79% при входном напряжении 14,8В и 98,51% при 13,2В (цифры без учета потерь в сердечнике дросселя). Основные элементы на которых происходят потери это дроссель/датчик тока(23%), транзистор A(25%) и D(38% от общих потерь).

Пришло время измерить реальный КПД.

Измеренный КПД — 96,93% при входном напряжении 14,8В и 96,35% при 13,2В. Проведем анализ полученных данных. Для этого переведем проценты КПД в мощность потерь:

В данном случае расхождения более существенны по сравнению с оценкой потерь в преобразователе ЗУ и составляют до 1,48Вт. Но если учитывать потери в сердечнике дросселя (которыми при не оптимально выбранной индуктивности нельзя пренебречь) картина не будет уже столь удручающей.

Оценим средний(при напряжении 13,2В) КПД PowerBank при разряде. Он складывается из КПД самого преобразователя, а также:

CellCS — ток через него равен входному току преобразователя, сопротивление 5мОм, потери:

CHGFET и DSGFET — ток через них равен входному току преобразователя, сопротивление 5мОм, суммарные потери:

Тогда КПД PowerBank при разряде:

Термограмма преобразователя при входном напряжении 14,4В и выходном токе 3,5А показана ниже:

Самой горячей точкой оказался транзистор С, но его нагрев (при окружающей 21 градус) составил всего 41,1 градус после 30 минут работы. Понятно, что в корпусе эти цифры будут выше, но запас по перегреву огромный.

И в заключение первой части статьи хочется сказать, что работа была проделана очень большая, а во второй части статьи нас ждет разбор аппаратных и программных грабель при запуске макета, конфигурирование BQ40Z60 и ПО для STM32F0. Надеюсь было интересно.

P.S.: Архив с проектом платы и исходники будут выложены в следующих частях статьи.
P.P.S. заметил, что забыл почти самое важное для этой части статьи — фото макета. Исправляю

На плате можно видеть следы исправлений, а также следы ношения в открытом виде в рюкзаке(сгоревшие дорожки в районе подключения АКБ). Макет конечно не самый элегантный, но даже в таком виде его можно использовать.

POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ

   Частые поездки в командировки и по домашних делах, привела к мысли о покупке надежного зарядного устройства типа Power bank, для вечно нуждающегося в питании мобильника на ОС Android. Так как время доставки из заоблачной желает лучшего, а нужно еще вчера был выбран вариант «сам-пан-сделал из готового». Вовремя подвернулась статья на Elwo о зарядке для сейчас вездесущих LiPo/LiIon аккумуляторов.

Плата зарядное LiPo/LiIon аккумуляторов

   Поход в магазин принес еще одну радость, готовый модуль зарядного DC-DC конвертера на 5 вольт. Их уже начали ввозить в связи со спросом нашего друга радиолюбителя.

модуль зарядного DC-DC конвертера

   Схему данного преобразователя, как и описание, свободно можно найти в интернете.

модуль зарядного DC-DC конвертера на 5 вольт

  • KEY FEATURES
  • Conversion Type DC to DC
  • Input Voltage 2.3 to 4.8 V
  • Output Voltage 5 V
  • Output Current 1 A
  • Efficiency 87 %
  • Topology Boost

Схема сборки повербанк

Схема сборки повербанк

   Ну что же, все закуплено и проверено, УРА! Работает. LiIon ковырнул из убитого аккумулятора ноутбука купленного, несколько месяцев назад, на одном из сайтов где люди торгуют всякой ненужнятиной. Шесть аккумуляторов было соединено параллельно, в итоге хоть и не новые аккумуляторы но мощность Power bank поднять получилось.

POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ

   Дело за малым, увы корпус в нашем магазине не подберешь, будем резать оргстекло, дихлорэтан дома есть в запасах. Порезал и склеил за полчаса так что фоток не будет, а вот готовое устройство пожалуйста.

POWERBANK СВОИМИ РУКАМИ

   После ходовых испытаний пришел к выводу что без контролера аккумулятора банки можно и убить. Тут тоже готовое решение, аккумулятор от мобилки, в моем случае Samsung. Разбираем и достаем контролер, который для наших целей как раз то что доктор прописал.

POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ 2

   Контролер установил между DC/DC преобразователем и аккумулятором, проверка Powerbank показала, что данная схема работает и полной зарядки повербанка хватает чтобы четыре раза зарядить прожорливый Android.

POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ 3

   Когда заряд на аккумуляторах опускается до 3,2 вольта контролер отключает преобразователь, в зарядке контролер участия не принимает, заряжает же его плата на основе микросхемы TP4056 до 4,2 вольт. Конденсатор на плату стабилизатора подкинул ради стабильной работы контролера с преобразователем. С уважением, UR5RNP.

   Схемы блоков питания

Схема и корпус самодельного Power Bank

Power Bank — это портативное, зарядное устройство, которое просто необходимо при путешествиях, да и вообще для быстрой подзарядки практически любого мобильного устройства.

На фото выше представлен готовый, работающий вариант устройства, собранного своими руками. Для начала стоит определиться с корпусом устройства, так как от этого зависит начинка девайса.

Вместимость корпуса (объем) дает возможность увеличить количество аккумуляторов устройста, а следовательно и емкость.

Включается Power Bank тумблером и при включении загорается зеленый светодиод. После включения на usb разъеме появляется напряжение 5 вольт (u = 5 В).

При зарядке загорается красный индикатор возле микро-usb, при полностью заряженных аккумуляторах загорается зеленый индикатор.

Характеристики Power Bank

  • Выходная емкость (при токе разрядки 1 А) ~2500 мА/ч
  • Максимальный выходной ток: 1.5А
  • Емкость встроенных аккумуляторов ~4500 мА/ч
  • Максимальный ток зарядки встроенных аккумуляторов: 2 А.

Принцип действия и детали

Сборка производилась по схеме на рисунке:

Схема сборки самодельного Power Bank

В конструкции использовал три АКБ с емкость ~ 1500 мА/ч каждый. (АКБ соединены параллельно).

Контроллер зарядки состоит из двух параллельных плат ( для увеличения тока до 2А.)

Вся электроника собрана на стеклотекстолите.

Основные модули покупал на Алиэкспресс:

Сборка производилась поэтапно. Необходимо при расчете места для деталей учесть: преобразователь может сильно нагреваться, потому стоит конструировать дальше от других деталей. Отверстия в корпусе делал с помощью мини дрели.

Преобразователь настраивается на u=5 B при подаче на него напряжения и регулировкой подстроечного резистора.

При подключении батареи к электроники необходимо использовать провода большого сечения.

Таким образом, получился отличный, проверенный на практике Power Bank, а вариант ещё более мощного аналогичного устройства смотрите в другой статье. Автор проекта — Сергей Голубкин.

Powerbank со всевозможной индикацией


Привет, Самоделкины!
Сегодня покажу вам как я собрал powerbank с индикацией on/off, процесса зарядки и уровнем заряда li-ion батареи.

Как известно практически все продаваемые в offline и online магазинах powerbank’и не имеют кнопки включения/отключения. Включаются они, как правило, при подключении потребителя, а отключаются при удалении его из usb разъема. Но если подключаемое к повербанку устройство потребляет незначительное количество энергии, то повербанк либо его «не видит», либо включает питание на не продолжительное время, после чего отключается. Вследствие такого принципа работы этих портативных зарядных устройств невозможно использовать их в качестве питания usb гаджетов с небольшим потреблением тока. Совсем недавно у меня (благодаря всем известному китайскому интернет магазину) появился такой usb гаджет — стерео Bluetooth аудио адаптер. Внешний вид которого представлен на фото.


Питается он от 5 вольт, в работе потребляет ток порядка 5-10 мА, повербанки не распознают такую нагрузку и просто не включаются. Судя по отзывам интернет магазина, такой гаджет приобретается в основном автомобилистами для подключения к автомагнитоле, не имеющей технологии Bluetooth, в таком случае питание берется от usb разъема магнитолы. Я же планирую использовать его дома, подключив к колонкам через aux. Для того чтобы не было лишних проводов (в том числе и для питания Bluetooth адаптера) было принято решение собрать powerbank специально для этого устройства.

Инструменты и материалы:
1. Li-ion батарея
2. Пластиковая коробка (будущий корпус повербанка)
3. Dc-dc step up (повышающий преобразователь напряжения)
4. Контроллер заряда/разряда li-ion аккумулятора
5. Мини выключатель
6. Usb разъем
7. Микрокнопка
8. Светодиодный индикатор уровня заряда
9. Провода
10. Мультиметр
11. Паяльник
12. Припой
13. Канифоль
14. Бокорезы
15. Ножницы
16. Горячий клей
17. Нож макетный
18. Плоскогубцы

Начнем с подбора корпуса для будущей самоделки. Я перебрал множество вариантов. Думал сделать корпус не стандартный, а, например, из фанеры или дерева. Но попробовав распилить кусок фанеры в комнате, получил кучу пыли и мусора. Идея деревянного корпуса показалась мне тоже трудно осуществимой в квартирных условиях. Тогда мне на глаза попалась квадратная пластиковая коробочка без одной стенки. По-моему когда-то это был картридер ( card reader) от стационарного компьютера. На одной из сторон коробки остался логотип фирмы Acorp.

С корпусом я определился. По размерам он оказался достаточно вместителен. Внутрь с легкостью помещается 3 банки 18650 li-ion от аккумулятора старого ноутбука. Но после их заряда оказалось, что за долгое время работы в ноутбуке, ни одна из 6-ти проверенных мной банок не держала заряд (они саморазряжались). Было решено использовать другую литиевую батарею. Донором стала электронная книга. У нее не работал экран (был разбит), но я помню, что она довольно-таки долга держала заряд (порядка 8 часов включенного экрана). Заявленная производителем емкость 2700 mah. Размеры аккумулятора приличные, но в новообретенный корпус он поместился.


Причем аккумулятор довольно тонкий и я закрепил его на одной стороне коробки.
На другой половине разместятся остальные компоненты электроники.
Сбоку врезал микро выключатель.

Посередине была выемка и в нее идеально вписался разъем micro usb на плате, через него будет подключаться зарядное устройство.

Слева я решил вставить модуль индикатора уровня заряда аккумулятора.



Модуль компактным не назовешь, учитывайте это если решите использовать такой в самоделках.


На Али встречались несколько разновидностей подобных индикаторов для 3,7 Li-ion батарей, этот самый крупный из них.
Даже в таком вроде не маленьком корпусе у меня возникли трудности с размещением данного модуля. Пришлось немного подпилить плату.

Далее я наметил расположение плат (заряда/разряда, dc-dc повышающего преобразователя) и usb порта. Сначала вырезал отверстие для usb разъема. Хотя на плате dc-dc преобразователя имеется свой usb порт, но припаян он как-то криво и по длине плата не умещалась если в корпусе ее разместить вверх разъемом. Поэтому я использовал отдельный usb разъем.

На платах контроллера заряда и dc-dc преобразователя имеется светодиодная индикация. Сквозь корпус ее не было видно, поэтому я проделал в корпусе 2 небольших круглых отверстия. Еще одно отверстие большего диаметра сделал под кнопку для включения индикации уровня заряда.

Затем поставил usb порт в заранее подготовленное отверстие и зафиксировал горячим клеем. Таким же образом установил и зафиксировал клеевым пистолетом кнопку, которая будет включать индикацию уровня оставшегося заряда повербанка.


Все тем же горячим клеем, но уже на боковую панель, фиксируется модуль индикатора оставшегося количества заряда.

Затем ножиком убрал излишки застывшего клея.

Далее следует пайка. Подготавливаем паяльные принадлежности (канифоль/флюс, припой).

Пока греется паяльник, отмеряем и отрезаем провода необходимой длины. Я использовал проводник из меди с достаточно большим сечением, так как ток заряда аккумулятора порядка 1 ампер. Ток разряда в данном случае будет не большой. Dc-dc преобразователь, по заявлением китайского продавца, на выходе способен выдавать ток до 0,6 А, при этом поддерживать постоянное напряжение 5 вольт. Практика показала, что реальные максимальные показатели данного преобразователя напряжения составляют 0,5 А, при этом напряжение на выходе проседает до 4,2-4,4 вольт и вся схема ощутимо нагревается. При меньших нагрузках работает стабильно. В начале статьи я подробно рассказал для каких целей я собираю этот девайс, поэтому в моем случае такой dc-dc преобразователь подойдет вполне. Если хотите, чтобы повербанком можно было заряжать гаджеты, такие как телефоны, смартфоны, часы и т.д., используйте другой повышающий преобразователь, например, mt3608. По заверениям продавца он может выдавать ток до 2А, к тому же на Mt3608 есть возможность регулировки напряжения.
Затем необходимо зачистить провода от изоляции и залудить.

Вначале припаял провода к контактам аккумуляторной батареи.

Залил места спайки горячим клеем для надежности, чтобы во время дальнейших манипуляций все осталось на своих местах.

Потом решил припаять провода к модулю индикации заряда. Было не очень удобно, так как модуль я уже смонтировал на боковую панель корпуса и добротно полил термоклеем.

Далее минусовой провод (белый) припаял к минусу батареи (на плате контроллера заряда), а красный (плюс) в разрыв через кнопку припаял к плюсу батареи (так же на плате контроллера).

Выход платы контроллера заряда out+ соединил с входом контроллера dc-dc преобразователя in+. Минусовой вывод out- соединил с минусовым входом повышающего преобразователя in+ через микро выключатель. На следующих фото этот процесс более наглядно и подробно.


Также припаял 2 провода, соединив micro usb вход и схему контроллера зарядки.

Лишнее удалил.

Проверка. Все работает, индикатор светится красным, цепь собрана верно.


Разместил компоненты цепи на внутренней стороне корпуса так, чтобы светодиодные индикаторы были видны в подготовленных специально для этого круглых отверстиях в пластике и зафиксировал все клеем используя термо пистолет.

Отверстия залил клеем. Он прозрачный и через него свет индикаторов рассеиваясь будет отлично виден.

Затем когда клей застыл излишки можно удалить.
Финальный этап. Закрываю корпус используя отвертку и пару саморезов.


На открытую стенку коробки по периметру нанес быстросохнущий супер клей. Вырезал из тонкого пластика подходящий кусок и приклеил.


Вот что получилось:

И собственно с виновником сего творения — bluetooth адаптером.


Спасибо! До новых встреч! Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

ВНЕШНИЙ АККУМУЛЯТОР POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ

Все знают, что внешние аккумуляторы (Power bank) используются для зарядки, или подзарядки портативных устройств, в походах или где не представляется возможности зарядить устройство от сети. Предлагаемое для самостоятельной сборки устройство может работать в двух режимах: Основное и Резерв. Детали для изготовления Пауэр Банк не дорогие, и их можно найди даже дома. Итак, что-бы сделать Power bank нам понадобятся:

1. Литий-ионные аккумуляторы 8 штук 18650 2200 мАч 3,6 В.

Литий-ионные аккумуляторы 8 штук 18650

2. Автомобильная зарядка для телефона.

 Автомобильная зарядка для телефона

3. Корпус от блока реле авто.

Корпус от блока реле авто

4. USB вход от компьютера.

Процесс сборки и схема

Схема на АККУМУЛЯТОР POWER BANK

В корпусе вырезаем отверстия под включатель, и USB вход.

вырезаем отверстия под включатель и USB

Спаиваем аккумуляторы по схеме, в две батареи по 4 штуки, и устанавливаем в корпус.

Спаиваем аккумуляторы по схеме

Как спаять АККУМУЛЯТОР POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ

Дальше припаиваем батареи к включателю, а от включателя, припаиваем к плате, как на схеме, а от платы припаиваем к USB входу. Фото готового устройства смотрите далее.

ВНЕШНИЙ АККУМУЛЯТОР POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ

Видео работы

Полного заряда устройства хватает для заряда двух телефонов в одном режиме. В общем несмотря на простоту — для зарядки телефонов в походе или на отдыхе подобного автономного БП будет как раз. Более усовершенствованная схема с применением специальных контроллеров находится здесь. Автор статьи 4ei3 e-mail [email protected]

   Форум

   Обсудить статью ВНЕШНИЙ АККУМУЛЯТОР POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ


Как устроен повер банк для зарядки телефона

Использован материал с канала блогера Ака Касьяна. Смартфон – девайс, который стал для всех людей незаменимым устройством для общения. Их используют для выхода в интернет и часто на долгое время. Но у смарфтонов есть один недостаток – это время автономной работы. В лучшем случае аккумулятор будет работать без подзарядки в течение одного дня, а если активно им пользоваться, то несколько часов. В этой статье и прилагаемом видео показано, как изготовить мощный самодельный Powerbank, который может заряжать даже одновременно для смартфона или планшета или их сочетания.

Купить радионяню, о которой рассказано в начале ролика, и все комплектующие повербанка можно в этом китайском магазине. О том, как получать кэшбэк (возврат стоимости)в размере 7% от цены всех покупок есть на нашем сайте статья. Скачать схему, плату и другие файлы проекта здесь.

Почему выгодно сделать повербанк самому?

Для того, чтобы улучшить параметры работы аккумуляторных батарей мобильного телефона, были заказаны портативные зарядные устройства, которые носят простонародное название повербанк. Но в единичном виде такое устройство даже наполовину не способно зарядить аккумулятор телефона. И даже три таких устройства не дают выход из ситуации. Покупка мощного пауэрбанка – довольно дорогое удовольствие. Нормальный powerbank, скажем, с емкостью 10000 миллиампер стоит 25-30 долларов. Учитывая это и долгое время ожидания посылки, проще сделать свой вариант.

Описание схемы повербанка

Схема powerbank состоит из трех основных частей. Это контроллер заряда литиевых аккумуляторов с функцией авто-отключения при полной зарядке; отсек батарей с параллельно соединенными литий-ионными аккумуляторами стандарта 18650; выключатель питания на 5-10 ампер от компьютерного блока питания; повышающий преобразователь, для того чтобы повышать напряжение с аккумулятора до желаемых значений в 5 вольт, которые нужны для зарядки телефона или планшета; юсб-разъем, к которому подключается заряжаемое устройство.

Кроме простоты и дешевизны, представленная схема высокие значения выходного тока, который может доходить до 4 ампер и зависит от номинала таких компонентов, как полевой транзистор, диод Шоттки на выходе и индуктивность. Китайские аналоги способны обеспечивать выходной ток не более 2,1 ампер. Этого достаточно для того, чтобы зарядить одновременно пару смартфонов, а наш пауэрбанк может справиться с 4-5 смартфонами.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Рассмотрим отдельные узлы конструкции. В качестве источника питания 5 параллельно соединенных аккумуляторов стандарта 18650 от ноутбука. Емкость каждого аккумулятора 2600 миллиампер в час. Использован корпус от адаптера или инвертора, но можно использовать другой подходящий корпус. В качестве контроллера для заряда будем использовать плату для заряда, купленную тут. Ток заряда порядка 1 ампера. Инвертор, который будет повышать напряжение от аккумулятора до нужных 5 вольт, можно взять также готовый. Он стоит очень дешево. Максимальный выходной ток до 2 ампер.

Сборка схемы

На первом этапе фиксируем аккумуляторы, скрепляем друг с другом с помощью клеевого пистолета. Далее нужно подключить к аккумуляторной батарее контроллер, чтобы проверить как происходит процесс заряда. Нужно также узнать время заряда батареи и понять работает ли авто-отключение при полной зарядке. На плате все детально подписано.

Заряжать можно от любого юсб порта. Индикатор должен показать, что идет зарядка. Через 5 часов загорелся второй индикатор, что означает, что процесс заряда завершен. Если используется металлический корпус, следует дополнительно изолировать батарейки с помощью широкого скотча.

Одним из основных узлов схемы является повышающий dc-dc конвертор, инвертор – преобразователь напряжения. Он предназначен для того, чтобы поднимать напряжение с аккумуляторов до 5 Вольт, нужные для заряда телефона. Напряжение одного аккумулятора составляет 3,7 вольт. Здесь они соединены параллельно, поэтому инвертор необходим.

Система построена на таймере 555 – полевой транзистор и стабилизация выходного напряжения, который задается с помощью стабилитрона vd2. Стабилитрон, возможно придется подобрать. Подойдет любой маломощный стабилитрон. Резисторы на 0,25 или даже 0,125 ватт. Дроссель L1 можно вынуть из компьютерного блока питания. Диаметр провода не менее 0,8, лучше всего сделать 1 миллиметр. Количество витков 10-15.

В цепи собран частотозадающий узел, который задает рабочую частоту таймера. Последний подключен в качестве генератора прямоугольных импульсов. С таким подбором компонентов рабочая частота таймера около 48-50 кГц. Затворный ограничительный резистор R3 для полевого транзистора 4,7 Ом. Сопротивление может быть от 1 до 10 Ом. Можно этот резистор заменить перемычкой. Полевой транзистор любой средней мощности с током 7 ампер. Подойдут полевики от материнских плат. Небольшой транзистор обратной проводимости vt1. Подойдет kt315 или другой маломощный транзистор обратной проводимости. Диод выпрямительный – желательно использовать диод Шоттки с минимальным падением напряжения на переходе. Две емкости стоят в качестве фильтра питания.

Данный инвертор импульсный, он обеспечивает высокий КПД, высокую стабилизацию выходного напряжения, не нагревается в ходе работы. Поэтому силовые компоненты устанавливать на теплоотвод не нужно. Если будут затруднения с диодами Шоттки, то можно использовать диоды, которые стоят в компьютерных блоках питания. Сдвоенные диоды to-220 встречаются в них.

На фото ниже инвертор в собранном состоянии.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Можно сделать печатную плату. В описании есть ссылка.

Тестирование инвертора на 5 вольт

Проверяем инвертор на работоспособность. Заряжается смартфон, как видно, идет процесс заряда. Выходное напряжение держится на уровне 5,3 вольта, что полностью соответствует нормативам. Инвертор при этом не нагревается.

Окончательная сборка в корпус

Из куска пластика нам нужно вырезать боковые стенки. На контроллере заряда два светодиодных индикатора, которые показывают процент заряда. Их нужно заменить более яркими и вывести на переднюю панель. В боковой стенке вырезаны два отверстия под микро юсби разъемы, то есть одновременно можно заряжать два устройства. Также есть отверстия для светодиодов. Отверстие для контроллера, то есть для зарядки встроенных акб. Будет сделано также небольшое отверстие под выключатель питания.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Все разъемы, светодиоды и выключатель фиксируются с помощью клеевого пистолета. Осталось все запаковать в корпус.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

На выход устройства подключен USB-тестер. Видно, что на выходе твердо держится напряжение 5 вольт. Подключим мобильные телефоны и попробуем зарядить их с самодельного Power банка. Будут заряжаться сразу два смартфона. Ток заряда скачет до 1,2 Ампера, напряжение тоже в норме. Идет успешно процесс заряда. Инвертор работает безотказно. Получилось компактно и, главное, стабильно. Схема проста в сборке, использованы всем знакомые комплектующие.

Ваш смартфон всегда так не вовремя разряжается, вы задумались о покупке Power bank? Не спешите, сейчас мы расскажем, как сделать внешний аккумулятор своими руками! 4 интереснейших методов изготовления портативного зарядного устройства — выбирайте любой.

Далеко не всегда выпадает возможность зарядить гаджет от электросети. В таком случае портативная зарядка просто необходим. Но поскольку это довольно популярная вещь, на рынке много некачественного хлама. Ошибиться в выборе просто. Но не будем ошибаться — лучше просто сделаем свой Power bank.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Способ 1. Старый аккум — новые возможности

Как сделать Повер банк (Power bank) из устаревших телефонных батареек? — просто. Пошаговое описание метода поможет вам не допустить ошибок.

  • Батарейка из старого телефона
  • Провода
  • Контроллер
  • USB-вход
  • Изолента, скотч, термоклей.
  1. Берём старый мобильник, достаём из него аккумулятор. Таких батарей нам понадобится 3, 6 или 9. Чем больше, тем на дольше хватит устройства.
  2. Складываем 3 накопителя друг к другу, вдоль фиксируем скотчем, а поперёк обматываем изолентой. При этом клеммы остаются открытыми.
  3. Находим подходящий корпус. Эту роль может выполнить даже простая мыльница, всё зависит от размеров.
  4. С помощью 2 проводков объединяем 3 штуки вместе: один провод — «+», второй провод — «-». Центральные клеммы АКБ не соединяем. Они служат температурным датчиком и вся их суть в демонстрации остатка заряда для конкретного устройства.
  5. Размечаем местоположение контроллера и делаем отверстие, чтобы вставить вход.
  6. Крепим все детали на термоклей и готово!

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Повер банк из устаревших телефонных батареек

Вот так, всего в 6 шагов мы получили портативный аккумулятор.

В принципе манипуляции несложные. Единственное, что может вас остановить — не у всех есть такое количество устаревших аккумов.

Способ 2. Фонарь путь осветит, телефон «накормит»

У вас есть фонарик? Сейчас вы узнаете, как преобразовать фонарь, чтобы он не только путь-дорогу освещал, а ещё помогал оставаться на связи.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Зарядное устройство из фонаря

  • Фонарь с накопителем на 3,7 В
  • Преобразователь напряжения со встроенным USB-выходом
  • Контроллер энергозаряда.
  1. Разбираем фонарик.
  2. Резистор с подпаянным светодиодом необходимо убрать. Это даёт возможность сменить один из режимов свечения на другой режим — зарядку.
  3. На то место, где ранее находилась вилочка с целью зарядки фонарика, ставим преобразователь с выходом.
  4. К контроллеру заряда батареи припаиваем «+» и «-» от батареи. Уже после этого к контактам OUT+/OUT- предоставленного контроллера подпаиваем преобразователь 5 V.
  1. Проверяем работоспособность. Если нужно — перепаиваем.
  2. Крепим преобразователь и контроллер. Готово!

Вот такой модерн фонаря даст двойное преимущество в походе. И свет есть, и не страшно остаться без связи в любой момент.

Тут главное, всё сделать правильно, фонарик у вас точно найдётся, а дальше — дело техники.

Способ 3. Как сделать портативное зарядное устройство из батареек

Этот способ чем-то похож на первый, но тут мы будем использовать обычные литий-ионные накопители 18650 2200 мАч 3,6 В

  • Литий-ионные батареи 18650 2200 мАч 3,6 В. — 8 штук
  • Зарядка автомобильная
  • USB-вход
  • Блок-корпус с реле автомобиля

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Схема портативного устройства

Всего в несколько шагов мы вновь добьёмся желаемого — изготовим свой Повер банк.

  1. В корпусе нужно вырезать 2 отверстия: под выключатель и вход.
  2. Накопительные батареи спаиваем вместе по 4 штуки. Схему вы можете увидеть на изображении. Устанавливаем их в корпус.
  3. Объединённые блоки припаиваем к выключателю, потом от выключателя к плате, от платы к USB-входу. Этот процесс тоже показан на схеме.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Вот, пожалуй, самый быстрый способ. Такое устройство будет работать даже у любителя в силу своей простоты. Всего 3 шага и внешний аккумулятор для телефона своими руками готов.

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.

  • 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

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Базисная схема внешнего аккумулятора

  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.

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.

Все знают, что внешние аккумуляторы (Power bank) используются для зарядки, или подзарядки портативных устройств, в походах или где не представляется возможности зарядить устройство от сети. Предлагаемое для самостоятельной сборки устройство может работать в двух режимах: Основное и Резерв. Детали для изготовления Пауэр Банк не дорогие, и их можно найди даже дома. Итак, что-бы сделать Power bank нам понадобятся:

1. Литий-ионные аккумуляторы 8 штук 18650 2200 мАч 3,6 В.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

2. Автомобильная зарядка для телефона.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

3. Корпус от блока реле авто.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

4. USB вход от компьютера.

Процесс сборки и схема

Как устроен повер банк для зарядки телефона

В корпусе вырезаем отверстия под включатель, и USB вход.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Спаиваем аккумуляторы по схеме, в две батареи по 4 штуки, и устанавливаем в корпус.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Дальше припаиваем батареи к включателю, а от включателя, припаиваем к плате, как на схеме, а от платы припаиваем к USB входу. Фото готового устройства смотрите далее.

Как устроен повер банк для зарядки телефона

Видео работы

Полного заряда устройства хватает для заряда двух телефонов в одном режиме. В общем несмотря на простоту — для зарядки телефонов в походе или на отдыхе подобного автономного БП будет как раз. Более усовершенствованная схема с применением специальных контроллеров находится здесь. Автор статьи 4ei3 e-mail [email protected]

Обсудить статью ВНЕШНИЙ АККУМУЛЯТОР POWER BANK СВОИМИ РУКАМИ

Powerbank + зарядное устройство под 4 аккумулятора формфактора 18650. Обзоры. Обзоры товаров из Китая. Разборка блока питания, внешние и внутренние обзоры, схемы блока питания, технические характеристики, тесты блоков питания и испытания

По большому счету это устройство присутствует на рынке довольно длительное время, но в данном случае оно продается под брендом Tlife.
Существует четыре версии устройства, черного и белого цвета, а также с аккумуляторами в комплекте и без оных.
Ко мне попал вариант без аккумуляторов, так как у магазина есть некоторые сложности с пересылкой аккумуляторов.

Заявленные характеристики:
Возможность замены батарей
ЖК дисплей
Микроконтроллерное управление
Защита от перезаряда
Защита от короткого замыкания

Емкость — 53.3Втч
Вход — 5 Вольт 1 Ампер
Выход — 5 Вольт 1 Ампер и 2 Ампера
Саморазряд — 2мАч в сутки.

В комплект входит:
1. Powerbank Tlife
2. USB-microUSB кабель
3. Инструкция

Инструкция хоть и на английском, но очень подробная. Хотя как по мне, то с таким устройством можно разобраться и интуитивно.

USB-microUSB кабель короткий, около 30см. Информационные линии отсутствуют, т.е. кабель работает только на заряд. Разъемы вставляются очень плотно.

Выше я писал, что есть два цветовых решения корпуса, я выбрал белый.
Размеры 130х83х25мм. На мой взгляд весьма габаритное устройство.

Снизу также указано название магазина Tmart, так как эти устройства продаются под их торговой маркой.

Пустой корпус довольно легкий, 116 грамм, с аккумуляторами будет около 300 грамм (4 аккумулятора х 45грамм).

Спереди расположен дисплей, причем матричный, что весьма неожиданно. Обычно на экране просто заранее подготовленные пиктограммы. Подозреваю, что данный дисплей добавил свою ощутимую долю в цену устройства.
Сзади разъемы и кнопка включения.
1. Кнопка включения. Вообще устройство умеет включаться автоматически при подключении нагрузки, но иногда нагрузка не может сразу &amp;amp;quot;подхватить&amp;amp;quot; ток заряда, потому кнопка может оказаться не лишней, как минимум одно устройство у меня требовало нажатия на эту кнопку.
2. Выходы 2 Ампера и 1 Ампер, в части разборки будет понятно, чем они отличаются.
3. Вход microUSB для заряда самого Повербанка.

Верхняя крышка сдвигается назад, открывая доступ к аккумуляторному отсеку, фиксация крышки в обоих положениях уверенная.

Плюсовые клеммы немного утоплены внутрь корпуса, но нормальный контакт есть даже у аккумуляторов с плоским плюсовым контактом, собственно такие аккумуляторы и учавствовали при тесте.
Минусовой контакт выполнен в виде пружин, что является одновременно плюсом и минусом.
Плюс в том, что пружины обеспечивают прижим с аккумуляторами разной длины (с защитой и без защиты).
А минус в большом сопротивлении этих пружин, позже я измерю этот параметр.
Держат пружины хорошо, в процессе теста Повербанк у меня часто был &amp;amp;quot;вверх ногами&amp;amp;quot;, ни разу аккумуляторы даже не попробовали вывалиться.

В тесте я использовал аккумуляторы Sony VTC4, которые участвовали в моем обзоре аккумуляторов.

Немного о режимах работы и индикации.
1. При включении (хоть кнопкой, хоть автоматически) отображается надпись — Power-on
2. В режиме заряда есть анимация процесса заряда, но привязки у напряжению или проценту заряда нет, анимация есть — аккумуляторы заряжаются, анимации нет, аккумуляторы заряжены. Но анимация индивидуальна для каждого аккумулятора.
3. Без нагрузки отображается уровень заряда аккумуляторов.
4. Здесь отображение уровня индивидуально для каждого аккумулятора. Хотя с условием что аккумуляторы по сути включены параллельно, то целесообразность такого решения сомнительна. Если вынуть какой нибудь из аккумуляторов, то в соответствующем месте пиктограмма будет отсутствовать.
5. В процессе питания подключенных устройств отображается анимация подключенного разъема, а также ток заряда. Периодически на короткое время отображается уровень заряда аккумуляторов. Дисплей по умолчанию включен постоянно, при коротком нажатии на кнопку включения можно отключить подсветку.
Так как Повербанк имеет функцию автоматического включения, а также автоматического отключения, то я проверил как он ведет себя с маломощными нагрузками. В моем случае при токе заряда в 0.05 Ампера все работало, но при более низком токе заряда устройство отключится, т.е. заряжать очень маломощные устройства будет тяжело, отключение может произойти раньше чем будет достигнут 100% заряд.

Переходим к тестам и прочим экспериментам.
Сначала покажу соответствие отображаемого тока заряда и реального.
При помощи электронной нагрузки я проверил устройство в диапазоне токов 0.5-2.5 Ампера с интервалом в 0.5 Ампера.
Как можно увидеть на фото, измеритель завышает показания.

Выходное напряжение под максимальным током нагрузки просело до 4.92 Вольта, хотя на индикаторе Повербанка оно было в диапазоне 5.06-5.05 Вольта. Данный эффект обусловлен схемотехникой устройства, но в любом случае что 5.06, что 4.92 находятся в допустимом диапазоне 4.75-5.25 Вольта.

При токе нагрузки более 2 Ампер срабатывает защита от перегрузки и выход Повербанка отключается. Происходит это очень быстро, нагрузка даже не успела это засечь, но из-за инерционности дисплея Повербанка удалось сфотографировать ток перед отключением.

Несколько тестов из ситуаций приближенных к реальным и сила тока в зависимости от подключенного выхода.
1, 2. Смартфон. Здесь я допустил небольшую ошибку, так как заряжал &amp;amp;quot;полным&amp;amp;quot; кабелем, с комплектным ток был одинаков. Это произошло из-за того, что с полным кабелем зарядное телефона снижало само ток заряда. Причем при подключении остальных нагрузок этот эффект не проявлялся.
3,4. Планшет PIPO, в обоих вариантах ток был около 0.9 Ампера, от родного зарядного ток около 1.8-2 Ампера.
5,6. Планшет CUBE (андроид), Данный планшет может без проблем брать от зарядного ток 2 Ампера, но в первом разъеме (1 А) ток был превышен, а во втором (2 А) ограничен на уровне 0.5 Ампера самим планшетом.

1, 2. Мощный планшет Teclast. В данном случае планшет был полностью разряжен и Повербанк уходил в защиту при подключении к любому гнезду. Думаю многим знакома ситуация, когда полностью разряженный планшет после подключения к зарядному пытается включить экран и затем начинает циклически отключаться. Здесь происходило примерно то же самое, но отключался сам Повербанк.
3,4. Но если оставить так на длительное время, то планшету надоедало отключаться и он начинал заряжаться током в 0.45 Ампера. Примерно через несколько минут заряда в таком режиме я переключил его во второй разъем (2 А) и дальше заряд пошел нормально, ток 2.24 Ампера.
Кстати, разъемы очень легко запомнить, первый — ток 1 Ампер, второй — 2 Ампера, т.е. 1-1, 2-2.
5,6. Более современный смартфон, который может заряжаться током до 2 Ампер. В первом случае срабатывает защита, во втором ток заряда всего 0.91 Ампера. Здесь я не мог подключить кабель который шел в комплекте к Повербанку, так как смартфон имеет разъем USB-C и заряжается через собственный кабель. Я думаю, что при использовании обычного (не информационного) кабеля, во втором разъеме ток заряда будет 2 Ампера.

С первым этапом тестов закончили, переходим к разборке и анализу внутренностей.
Разбирается устройство предельно просто. Сначала отгибаем немного верхнюю крышку и снимаем ее. Делать это надо в полностью открытом положении крышки.
Затем вставляем что нибудь острое между половинками корпуса и разъединяем его. Пластмасса корпуса очень хорошая, достаточно эластичная, потому сломать тяжело.

Получается, что корпус состоит из трех частей + плата, но еще есть кнопка, которая постоянно норовит выпасть и потеряться, будьте внимательны.

На первый взгляд, очень аккуратно.

Но при более внимательном осмотре видны следы флюса, а также иногда не очень аккуратная пайка. Понятно, что на работоспособности это особо не отражается, но позволяет сделать общие выводы о культуре производства.
Напомню, все фото кликабельны.

Элементов на плате весьма много. Виден, микроконтроллер, отдельные зарядные устройства и т.д. Также отмечу большое количество пассивных радиоэлементов.

1. Микроконтроллер PIC16F1933 производства Microchip.
2. Отдельные зарядные устройства организованные при помощи аналогов/клонов LTC4054. Здесь все просто, рядом находится резистор 2.2к, соответственно ток заряда около 0.5 Ампера. В самом начале я писал характеристики Повербанка и там было указано что входной ток до 1 Ампера, реально — до 2 Ампер, этот надо учитывать при выборе блока питания.
3. Микросхема DC-DC повышающего преобразователя. Применена довольно известная G5177C. Согласно даташиту она обеспечивает длительный выходной ток 2,1 Ампера и гарантированный кратковременный в 3 Ампера. Частота работы 500кГц.
4. Выходные USB разъемы. Вот здесь и кроется секрет отличия выходных токов. Информационные контакты имеют разное подключение, потому подключенные устройства выставляют разные токи заряда.
5,6. Но кроме разной распайки информационных контактов имеются и &amp;amp;quot;аппаратные&amp;amp;quot; отличия. Около каждого разъема находится полевой транзистор, подключающий этот разъем, но кроме этого есть еще токоизмерительный шунт. Для первого разъема шунт 0.1 Ома, для второго — 0.05 Ома.

Получается, что за выходным током следит микроконтроллер, но выходной ток определяется распайкой разъемов и логикой работы потребителя. собственно потому и получается иногда ситуация, что Повербанк может, но потребитель не хочет, и наоборот, потребитель готов забрать 2 Ампера, а повербанк не может обеспечить такой ток в первом разъеме. Кабель без информационных жил частично может решить эту проблему, но на мой взгляд очень не хватает &amp;amp;quot;умных&amp;amp;quot; контроллеров, которые сами могут выставлять соответствующие сигналы на информационных линиях. Причем не так важно, будет ли &amp;amp;quot;уметь&amp;amp;quot; повербанк режим QC, но даже без такой функции контроллеры очень не помешали бы.

Отмечу отдельно, что даже при условии возможности &amp;amp;quot;программного&amp;amp;quot; отключения DC-DC преобразователя, устройство умеет отключать нагрузку отдельными транзисторами, причем независимо.

Микросхема преобразователя имеет включение как в даташите, потому при определении максимального выходного тока я пользовался этим данными.

С обратной стороны платы элементов почти нет, большая часть платы пустая.

Около USB разъемов расположен дроссель и диод. Дроссель имеет параметры как в описании микросхемы преобразователя, назначение диода я покажу позже.
А вот пружины мне совсем не понравились, выходит слишком большая длина проволоки.

Я не стал рисовать полную принципиальную схему, так как не видел в этом смысла, но покажу принцип строения данного поверанка.
Сначала питание поступает на четыре одинаковых зарядных устройства, которые заряжают аккумуляторы независимо от остальных элементов схемы.
При помощи четырех диодов (D2-D5) организована защита от установки аккумулятора в неправильной полярности. Также благодаря этим диодам микроконтроллер может следить независимо за напряжением каждого аккумулятора.
После диодов напряжение поступает на повышающий преобразователь, который обеспечивает на выходе 5 Вольт с током до 2.1(3) Ампера. Микроконтроллер управляет работой преобразователя, периодически включая его на короткое время. Данный режим необходим для определения подключения нагрузки и автоматического включения Повербанка.
Минусовой контакт USB разъемов подключен через ключевой транзистор и токоизмерительный шунт. Напряжение от шунта измеряется микроконтроллером и на экран выводятся данные о токе потребления. Транзистор отключает нагрузку при превышении тока, управляется от микроконтроллера.
Выходное напряжение также измеряется микроконтроллером, но так как между минусом USB разъема и минусом остальной схемы присутствует шунт и транзистор, то и получается, что на индикаторе мы видим стабильные 5.06 Вольта, а в реальности при токе в 2 Ампера на выходе только 4.92, разница падает на этих элементах. Это принципиальное ограничение, потому индикатор Повербанка это скорее просто показометр.

Отдельно отмечу то, что кроме функции независимого заряда аккумуляторов, а также независимого управления выходами и защиты, устройство имеет функцию UPS, т.е. может заряжать аккумуляторы и питать нагрузку независимо. При подаче питания на Повербанк входные 5 Вольт через отдельный диод (D1) поступают на вход преобразователя, а так как это напряжение выше, чем от аккумуляторов, то и питание производится от внешнего БП.

Меня часто спрашивают, как сделать простой бесперебойник 5 Вольт. Вот типичный пример, зарядное устройство на базе TP4054 (4056), два диода (для одного аккумулятора) и повышающий преобразователь.

В общем схемотехническое решение устройства &amp;amp;quot;лобовое&amp;amp;quot;, т.е. без каких либо хитростей, все просто и прозрачно. Минусом такого решения является низкий КПД, так как диодная развязка это лишний потребитель энергии.

В качестве оценки КПД устройства я решил сравнить реальную емкость аккумуляторов и отдаваемую в нагрузку. Для этого я нагрузил устройство током в 1.5 Ампера и установил два аккумулятора.
Согласно моим данным емкость аккумуляторов составляет около 7.3 Втч, соответственно два аккумулятора дадут 14.6 Втч.
Скажу сразу, КПД зависит от тока нагрузки и количества установленных аккумуляторов, потому при снижении тока и установке четырех аккумуляторов КПД будет немного выше.

На выходе я получил 11.46 Втч, что дает КПД около 78.5%.

Как вы понимаете, мне захотелось большего, потому были куплены более эффективные диоды 30BQ015. Родные имели падение около 0.34 Вольта, на новых при том же токе падало 0.24 Вольта. Хотел купить диоды с падением около 0.15 Вольта, но в продаже их не оказалось 🙁

Для эксперимента я впаял сначала пару диодов. Они заметно больше и площадки под них не рассчитаны, пришлось сначала залудить контакты диодов, а затем прогревая &amp;amp;quot;усадить&amp;amp;quot; их на место.

Результат стал лучше, хотя и ненамного. Вместо 11.46 я &amp;amp;quot;скачал&amp;amp;quot; 12.03, КПД составил — 82.4%

В процессе теста я контролировал температуру компонентов, старые диоды прогревались до 80 градусов (все тесты в конце разряда, при самом большом токе), новые только до 54.4. Микросхема преобразователя же нагревалась всего до 56.6 градуса, что на мой взгляд очень хорошо.
Кстати, в отличие от полевых транзисторов, которые установлены в микросхеме преобразователя и на выходе, диоды имеют отрицательную зависимость падения от температуры. Т.е. чем выше температура диода, тем меньше на нем падает, потому высокая температура диода это не всегда зло.

Заменив диоды я немного поднял КПД, но как всегда хотелось большего.
Для начала я выяснил, что на дорожках до диодов падает около 0.02 Вольта, плюс столько же падает на дорожке от дальнего диода к преобразователю. итого общее падение 0.04 Вольта.
Дорожки продублировал проводом с сечением 0.5мм.
Попутно в качестве небольшого дополнения установил еще один конденсатор перед преобразователем (просто потому что было пустое место под него), защитный диод по входу 5 Вольт (для него также было место, тем более диод у меня остался после замены) и немного подкорректировап токоизмерительный шунт второго канала, запаяв параллельно резистор 1 Ом.

Но куда большее удивление было после того, как я измерил падение на пружинах к аккумуляторам, 0.17 Вольта! Это больше, чем я выиграл от замены диодов и пропайки дорожек.
Взяв провод я продублировал пружины. Конечно для такого лучше использовать очень гибкий провод, по типу такого как используется у щеток электроинструмента, но пришлось использовать обычный.

Эффект оказался весьма значительным, КПД вырос до 87.6%.
Итого у меня вышло падение напряжения на разных участках до и после переделки:
Пружины — дорожка до диодов — диоды — дорожка после диодов
0.17 — 0.02 — 0.34 — 0.02 = 0,55 Вольта !!!
0,05 — 0,003 — 0,24 — 0,004 = 0,3 Вольта.

Причина повышения КПД кроется не столько в том, что устройство стало отключаться при более низком напряжении на аккумуляторе, сколько в том, что теперь напряжение на входе преобразователя выше, соответственно с повышением напряжения падает ток потребления по входу, соответственно более эффективно используется энергия.

Предвижу следующий вопрос, что можно еще улучшить? Да особо немного, как максимум, применить диоды 95SQ015, но они дороже, да и КПД вырастет не очень сильно. Еще можно заменить выходные ключевые транзисторы, но в некоторых ситуациях это вообще ничего не даст.
КПД самой микросхемы составляет около 94% при питании 3.5 Вольта и токе нагрузки 1.5 Ампера, в моем случае вышло около 87.6%, разница 6.5%, конечно многовато, но к сожалению дальнейшие способы дороги и не так эффективны.

Почему я не использовал вместо диодов известную схему защиты с полевым транзистором. Дело в том, что эта схема не подходит по двум причинам:
1. Она работает только с одним аккумулятором, если соединить хотя бы две такие схемы, то если хотя бы один аккумулятор из двух будет вставлен правильно, то второй транзистор будет также открыт.
2. Так как транзистор открывается от напряжения на выходе, то не получилось бы организовать функцию &amp;amp;quot;бесперебойника&amp;amp;quot;.

Меня иногда спрашивают, как сделать простой &amp;amp;quot;бесперебойник&amp;amp;quot; на 5 Вольт. В качестве одного из вариантов можно применить упрощенное решение, которое использовано в данном Повербанке.
Как говорится, выкинем все лишнее и оставим только то, что необходимо.

На этом все, пожалуй единственное, что я не проверил, так это ток потребления в дежурном режиме. Но так как характер потребления импульсный, то измерить его не очень удобно.

Плюсы.
Удобная конструкция
Независимый заряд аккумуляторов
Поддержка функции &amp;amp;quot;бесперебойника&amp;amp;quot;
Защита от перегрузки, короткого замыкания выходов
Защита от переполюсовки аккумуляторов
Наличие дисплея

Минусы.
Не очень эффективная схема, большие потери на развязывающих диодах.
Большие потери на пружинах к минусовым клеммам аккумуляторов.
Автоматическое отключение при токе потребления ниже 0.05 Ампера, подойдет не для всех устройств. Либо надо заряжать два устройства сразу.
Небольшое собственное потребление.

Мое мнение. Насколько я могу судить, данный повербанк представляет собой довольно неплохой &amp;amp;quot;конструктор&amp;amp;quot; для доработки, но в готовом виде не очень эффективен, так как имеет низкий КПД.
Приятно радует функция одновременного заряда аккумуляторов и питания подключенного устройства. Но следует учитывать, что в таком случае ток потребления самого Повербанка будет немного больше суммы тока заряда и потребления нагрузки. например 2х500мА заряд + 2 Ампера нагрузка + потери на преобразовании = около 4.5 Ампера. Потому я бы не рекомендовал использовать такой режим с &amp;amp;quot;тяжелыми&amp;amp;quot; нагрузками, а также внимательно отнестись к выбору БП.
Также этот Повербанк можно использовать просто как зарядное устройство для аккумуляторов размера 18650.
Если хочется доработать быстро и эффективно, то достаточно усилить проводом пружины и силовые дорожки. Замена диодов тоже улучшит результат, но в два раза меньше, чем пропайка дорожек и пружин.

На этом все, надеюсь что обзор был полезен.
Магазин предложил купон TC01 с которым цена должна составить $12.99. Срок действия купона до 14 февраля.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *