Устройства

Схема электрическая внешнего аккумулятора для смартфона. Power bank своими руками: схемы и чертежи как сделать простое самодельное устройство

Существует немало способов обеспечить свое мобильное устройство внешним источником энергии. Флагманские смартфоны сегодня оснащены фирменными беспроводными модулями для зарядки. Кто-то поступает проще и приобретает дополнительные батареи для своего телефона или планшета. Другие пользуются внешними аккумуляторами на солнечных батареях.

Все эти способы хороши, но стоят порой немало. Поэтому мы будем использовать лайфхак и создадим свой повер-банк из подручных средств:

обычных батареек;
умного фонарика;
старых АКБ.

Какой из них выбирать, вы решите сами, но все они очень просты и надежны в своей конструкции.

Первый способ

Для сборки вам понадобятся:

4 батарейки АА по 1,5 V.
Пластины.
Проволока.
USB-разъем.
Пустые коробки из-под спичек.
Клей.
Подходящая по размеру емкость для всей конструкции.

Берем пустые коробки и отгибаем с одной стороны так, чтобы туда поместилось по паре батареек в каждую.

На дне коробок устанавливаем металлические пластины, тем самым соединяем "+" и "-" батарей.

Соединяем "+" и "-" двух пар между собой в последовательную схему, к свободным контактам подключаем провод USB-разъема.

Всю конструкцию для удобства можно упаковать в подходящую емкость. Устройство готово к использованию.

Важно , чтобы параметры на выходе соответствовали потребляемой вашим аппаратом силе тока (не менее 1А в сумме, иначе заряжаться девайс будет долго).

Второй способ

Разбираем фонарик и к клемам, соблюдая полярность, подключаем преобразователь напряжения на 5 V. Его можно снять со старого сетевого зарядного устройства с микро-USB-разъемом. Припаиваем провода. Связываем конструкцию изолентой для прочности и компактности.

В итоге у нас получается 2 в 1: и фонарик, и внешняя зарядка для смартфона.

Третий способ

Эта конструкция готовится на основе старых аккумуляторов от всевозможной бытовой техники. Суммарное напряжение не должно превышать 5В. Спаиваем между собой только боковые контакты, так как центральные, как правило, отвечают за обмен информацией с контроллерами. Затем к получившемуся мощному монолитному аккумулятору припаиваем, как и в случае с фонариком, преобразователь мощности тока.

Всю конструкцию желательно упаковать в компактную тару - коробку из-под крема или мыльницу.

Таким образом вы сделали еще один внешний зарядный блок для вашего устройства.

Иногда, бывают такие ситуации, когда необходимо зарядить телефон или фотоаппарат, а розетки нет поблизости. В таком случае на помощь придёт устройство под названием "power bank”.

Такое устройство обычно состоит из пары - тройки небольших аккумуляторов, зарядного устройства для них и преобразователя напряжения для заряжаемого устройства, будь то фонарь, мобильный телефон или фотокамера.

Аккумуляторы я взял из старой батареи от ноутбука, типоразмер 18650, для их зарядки решил использовать китайскую микросхему TP4056, специально разработанную для зарядки Li-Ion аккумуляторов, а повышающий преобразователь, построенный на микросхеме CE8301, купил в виде готового модуля. Микросхемы и модули, заказывал на eBay.com.
TP4056 имеет ряд положительных особенностей, а именно:
1. Защита аккумуляторов от перезаряда и перегрева
2. Небольшое количество внешних элементов
3. Индикация режимов работы
4. Регулируемый ток заряда
5. Низкая стоимость
6. И т.д. и т.п.

Схема включения TP4056

Регулировка тока заряда осуществляется резистором Rprog. Я поставил 2,2 кОм, ток зарядки 500мА.

CE8301 имеет миллион подобных аналогов, особо зацикливаться на нём не стоит, скажу лишь, что работает он от 0,9В до 5В, при этом на выходе держит 5В 500мА(600мА максимум), чего вполне достаточно для зарядки большинства мобильных телефонов и фотокамер.

Схема включения CE8301

Фото преобразователей

Готовое устройство хотелось сделать достаточно функциональным, поэтому я решил использовать 2 преобразователя, если придётся заряжать сразу пару устройств, а для аккумуляторов решил взять аж 4 микросхемы TP4056, чтобы можно было использовать аккумуляторы с разной ёмкостью.
Для того чтобы микросхемы TP4056 не влияли друг на друга аккумуляторы соединил через диоды Шоттки, с падением 0,2 Вольта.

Итоговая схема получилась такой

Изготовил

Проверил

И смонтировал все компоненты

Чёрные капельки с надписью 103 это терморезисторы на 10кОм.

Плата получилась довольно компактной с учётом того, что из SMD компонентов были использованы только конденсаторы на 10мкФ и микросхемы TP4056. При пайке подкладывал под корпус микросхем кусочки малярного (бумажного) скотча, чтобы теплоотвод микросхем не замыкал дорожки.
Схема отлично работает, ничего не нагревается. Во время зарядки горит красный светодиод, когда напряжение на аккумуляторе достигает 4,2В, красный светодиод тухнет и загорается зелёный – зарядка прекращается. Если сработала тепловая защита, светодиоды не горят, а если к схеме не подключен аккумулятор, зелёный горит, а красный мигает. Зарядка банок одной ёмкости и с одинаковым остаточным напряжением происходит достаточно синхронно. В общем, я получил именно то, что хотел.

Девайс, сам по себе, довольно полезный, когда не совсем китайский ну и стоит раза в 2 дороже. Этот же был заказан как раз для экспериментов и доработок. Примерно через месяц прибор приполз на местное отделение почты, а затем попал к нам в руки:

Такой вот ничем ни примечательный черный глянцевый корпус. Сверху находится какая-то кнопка и то, что должно быть индикатором уровня. На одном торце корпуса находится miniUSB разъем для зарядки устройства, а на другом - два USB разъема для подключения мобильной техники. Китайцы обещают на них 5В с токами 1А и 2.1А.

Через несколько дней он был подвергнут безжалостной разборке, для этого, в принципе и был заказан. Разобрать это чудо техники оказалось совсем на просто, китайцы намертво заклеили корпус по периметру. И вот, после полу часа мучений нашему взору предстала следующая картина:

Внутри оказалось 4 аккумулятора формата 18650, такие же как в батареях ноутбуков (как раз такие аккумуляторы были подготовлены перед заказом девайса), при этом подключенными оказались только два из них. Как позже выяснилось, неподключенные аккумуляторы не подавали никаких признаков жизни и уже начали покрываться ржавчиной под полиэтиленовой оберткой. В связи с чем были незамедлительно отправлены на помойку.

Между аккумуляторами уютно пристроилась плата управления, которая содержала:

повышающий STEP-UP преобразователь на какой-то неизвестной микросхеме с номиналом 8628 (д аташит на нее найти так и не удалось);
схему контроля уровня напряжения для предотвращения переразряда аккумуляторов и по совместительству зарядное устройство на двух микросхемах DW01 (микросхема контроля) и 8205А (два MOSFET транзистора);
пару транзисторов для включения "индикатора уровня заряда";
"индикатор уровня заряда", который на самом деле оказался четырьмя светодиодами, включенными параллельно.

Схему преобразователя мы трогать не стали, т.к. для зарядки телефона его вполне хватает. Кроме этого присутствует защита от перегрузки по току. Да, USB разъемы, помеченные 5В 1А и 5В 2.1А, включены параллельно. А вот схемой контроля / зарядки занялись вплотную. Она оказалась стандартной, такие ставят на обычные литиевые аккумуляторы. Выглядит она вот так:

MOSFET транзисторы М1 и М2 как раз и являются микросхемой 8205А. От дальнейшего использования ее в качестве зарядного устройства пришлось отказаться. Во-первых при подключении 4-х аккумуляторов она достаточно сильно грелась, а во вторых на сами аккумуляторы подавалось около 5В. Да и заряжать 4 аккумулятора включенных параллельно да еще и без контроля температуры, не самая лучшая идея. Поэтому начался поиск альтернативного решения. Выбор пал на микросхемы . Характеристики у нее такие:

напряжение питания от 4 до 8В. (типовое 5В.);
настраиваемый ток заряда. максимальный ток 1А;
уровень напряжения зарядки аккумуляторов 4.2В;
контроль температуры при помощи терморезистора с отрицательным ТКС;
минимум внешних компонентов.

Схема включения в от такая (взята из даташита):

Получается очень удобная штука, требуется только задать уровень тока зарядки резистором Rprog и подать питание, а об остальном микросхема позаботится сама. Китайцы, кстати, выпускают готовые модули для зарядки литиевых аккумуляторов, но подключения терморезистора там не предусмотрено, что является огромным минусом.

Сами микросхемы были заказаны с того же ebay, в количестве 5шт. Сначала предполагалось сделать отдельный канал на каждый аккумулятор, но из-за ограничения в свободном пространстве, пришлось ограничиться двумя каналами и соединить аккумуляторы парами (тем более в батарее для ноутбука сделано точно так же). В итоге родилась вот такая схема:

Как видно, кроме схемы зарядного устройства в устройство добавились два индикаторных светодиода. HL1 загорается при окончании процесса зарядки обеими микросхемами, т.е. пока одна из них продолжает зарядку и сигнал об окончании не выдается, гореть светодиод не будет. Светодиод HL2 загорается в том случае, если одна из микросхем перестанет выдавать сигнал о нормальной работе (т.е. произошел перегрев, обрыв, сдох аккумулятор и т.п.). А пока обе микросхемы говорят, что все хорошо, светодиод погашен. Пары аккумуляторов соединены через диоды, чтобы исключить влияние микросхем друг на друга в процессе работы. Диод следует выбирать с наименьшим сопротивлением перехода, иначе напряжение на выходе будет заметно ниже напряжения на аккумуляторах и схема контроля будет отключать преобразователь слишком рано. Я взял диодную сборку S30SC4M из компьютерного блока питания, падение напряжения составило 0.25В. Достаточно неплохой результат, хотя и не идеал. Ток заряда настраиваем исходя из параметров зарядного устройства. Как оказалось, ни одно из имеющихся у нас не дает ток больше 1А. Поэтому зарядный ток на каждую пару аккумуляторов ограничен на уровне 0.5А. Микросхемам как раз комфортно работать, а вот при большем токе придется продумать охлаждение микросхем. Терморезисторы были выпаяны из батареи для ноутбука. При комнатной температуре имели сопротивление в районе 8К. Микросхема считает ситуацию аварийной, если напряжение на первом выводе станет меньше 45% от питающего (2.25В) или выше 80% от питающего (4В.). Исходя из этого были подобраны номиналы резистивного делителя на выводе 1 микросхем. В итоге при комнатной температуре на вывод TEMP приходит около 3В. при комнатной температуре.

Все это дело было собрано вот на такой плате:

Шедевром ее не назвать, но переделывать было, честно говоря, лень. Тем более, что эта плата работает нормально, ни обрывов ни КЗ на ней нет, а пара расплывшихся дорожек еще никому не мешали. "Лопухи" по обеим сторонам платы являются терморезисторами и как раз удобно ложатся под аккумуляторы. Да, резисторы на 0.5 Ом найти не удалось, поэтому впаял два резистора на 1 Ом. параллельно "бутербродом".

Теперь настал самый интересный момент, соединение двух плат - китайской и нашей. Перед началом процедуры объединения надо провести некоторые доработки того, что было установлено в устройстве изначально. Во-первых - по какой-то непонятной причине китайцы сделали так, что при подаче внешнего питания на плату запускался преобразователь и молотил в пустую. Во-вторых начинали светиться светодиоды "индикатора уровня", что ночью довольно сильно мешает. Итак, берем плату и начинаем выпаивать из нее лишние элементы:

А именно диод (чтобы не было лишнего падения напряжения, да и грелся он не слабо, позже был удален и резистор с номиналом R470), и резистор на 100К. (как раз через него и контролировался факт подачи питающего напряжения). Заодно меняем резисторы в обвязке DW01 в соответствии с даташитом - 470 Ом на 100 Ом, и 2К на 1К. (на фото они еще не поменяны). На обратной стороне платы так же делаем некоторые изменения:

Разделяем входную и выходную земли. Теперь на управление подачей напряжения на преобразователь полностью зависит от микросхемы DW01. и подпаиваем провода:

Левый провод +, правый -. Соответственно позже, после исключения резистора R470, плюсовой провод паяется на площадку возле miniUSB разъема. Сам же резистор выполнял чисто защитную функцию, но т.к. у нас на каждой микросхеме стоит отдельный резистор на 0.5 Ом, этот является лишним.

Позднее оказалось, что надо произвести еще одну доработку платы:

Пришлось подключить кнопку напрямую к минусу аккумуляторов. Это связано с тем, что в схеме присутствует защита от перегрузки по току (как уже говорилось выше). Встроена она все в ту же микросхему DW01 и с двумя убитыми аккумуляторами она работала нормально (при повышении нагрузки просто проседал ток на аккумуляторах), а вот с четырьмя начались чудеса. Оказалось, если подключить на зарядку сразу два телефона, схема контроля сразу же отключает аккумуляторы от преобразователя. А вот включать обратно ни в какую не хочет. Помогало либо переподключение аккумуляторов, либо кратковременная подача минуса питания в обход схемы контроля. Естественно, второй способ гораздо проще и удобнее. Поэтому кнопка была подключена напрямую к минусу аккумуляторов, с обратной стороны был убран транзистор 1А (подключен как раз параллельно кнопке, запускал "индикатор уровня" при подключении внешнего питания), который можно увидеть чуть ниже дросселя, а на его место впаяны последовательно соединенный диод и резистор на 470 Ом. Катод диода паяем на площадку коллектора (нижний на фото), а резистор на площадку эмиттера (левый на фото). Место соединения резистор и диода очень удобно пришлось на площадку базы, которая после удаления резистора на 100К осталась абсолютно свободной. Резистор и диод нужны для защиты схемы (может у нас на выходе КЗ, а мы минус напрямую подаем). Теперь после срабатывания защиты, достаточно отключить нагрузку и нажать на кнопку.

Вот теперь все готово к воссоединению. В нашей плате контактные площадки выведены точно напротив контактных площадок на китайской плате. К этим площадкам раньше были подключены аккумуляторы. Я же просто взял и просверлил в них отверстия. Затем впаял в свою плату два толстых вывода, оставшихся после пайки диодного моста, а затем впаял их в основную плату, припаял светодиоды, провода от аккумуляторов и питания (минус аккумуляторов подключается туда же, где был изначально, возле USB разъемов и минус питания с miniUSB разъема идет туда же). Думаю, что в графическом виде будет понятнее, ведь лучше один раз увидеть чем...

А на деле это все выглядит вот так:

В таком виде все это дело проверялось в течении двух суток, а затем было упаковано обратно в корпус:

Для светодиодов были просверлены отверстия возле miniUSB разъема. Левый светодиод сигнализирует об окончании зарядки, а правый о наличии аварии. Дополнительная плата стала идеально, как будто китайцы именно для нее и оставили место

Подключаем зарядное устройство, но только не то, что шло в комплекте, а нормальное, честно выдающее 1А. 5В. на выходе. Ждем некоторое время и...

Зарядка окончена, можно пользоваться. Полного заряда хватает на 3-4 полные зарядки телефона. При том что в это время этим самым телефоном пользуются и аккумуляторы были установлены не новые. Цель достигнута, на выходе получилось полноценное портативное зарядное устройство.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Мой блокнот
U1, U2	Контроллер заряда	TP4056	2	В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	BC857	1	В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	BC847	1	В блокнот
	Диод Шоттки	S30SC4M	1	В блокнот
C1, C2, C3, C4	Конденсатор	10 мкФ	3	В блокнот
R1, R11	Резистор	0.5 Ом	3	В блокнот
R2, R7, R10, R16	Резистор	4.7 кОм	4	В блокнот
R3, R5	Резистор

В этом выпуске канала “AlexGyver” мастер рассказала о том, как сделать самый простой, честный и, предположительно, самый выгодный и дешевый power bank своими руками. Основой будет готовить китайский модуль. Стоимость 100 руб.. Выдает 1,2 ампер зарядного тока, 10 ампер часов.

Имеет на борту 2 выхода USB. Вход на зарядку, дисплей. Китайских модулей много разных. Можно сделать на том, который нравится больше. Все они работают от параллельно соединенных аккумуляторов. Есть более мощные варианты. Но с ними будет труднее работать, потому что они не имеют вход под зарядное устройство и USB. Работают от последовательно соединенных аккумуляторов.

АКБ в нашем пауэрбанке – литиевые аккумуляторы 18 650. Можно из старых ноутбучных. Можно пойти в какой-нибудь сервис и выпросить или выкупить у них сдохший аккумулятор, но они имеют низкую емкость. Так что проект получится очень дешёвым, но не слишком эффективным.

Мастер будет использовать аккумуляторы фирмы Sanyo. Для максимальной емкости нужно взять зелененький NSR. Цена за 1 ампер час у них одинаковая. Так что мы ничего не теряем и платим чисто за емкость. 3 аккумулятора NSR дадут ёмкость ровно в 10 ампер-часов. Или 12 ватт часов соответственно.

В качестве корпуса готовый за 60 руб.. Три аккумулятора вмещаются в него практически без зазора. Две пластиковые стойки нужно откусить, чтобы они не мешались. Суть проекта сводится к следующему. Нужно соединить аккумуляторы параллельно и подключить ее к модулю пауэрбанка. Литиевые аккумуляторы можно соединить четырьмя способами. Самый лучший – контактная сварка. Но он недоступен для большинства зрителей. Второй более доступные, но в тоже время он немного опасный. Это пайка. Наша задача – максимально быстро припаять провод, чтобы аккумулятор не успел нагреться. Потому что это очень сильно вредит литиевым.

Внимание! Перед сборкой аккумуляторов в батарею нужно обязательно их все зарядить до одного напряжения (или измерить и убедиться, что так оно и есть). При сборке они начнут выравнивать напряжение, и при большой разнице пойдёт сильный ток.

Второй способ довольно экзотические, но в тоже время простой и безопасный. Это никелевая лента и мощные неодимовые магнитики 8х1 мм.

Четвертый ещё проще. Это батарейный отсек. Но это громоздкий недорогой. Придётся над ним немного поработать. Для начала удаляем боковые бортики прямо по ступенькам. Они отделяют от всего остального. Также нужно срезать торцевые бортики. Получается очень стильный, модный и тонкий holder. Но даже в этом случае он не очень подходит, потому что для установки модуля пауэрбанка придется очень сильно попотеть. Не вмещается он сюда нормально. Даже если ее разместить можно, но совсем впритык. Да и корпус деформировался – это некрасиво. Последние два метода позволяют спокойно вставлять заряженные аккумуляторы или просто их доставать. Так что дешевле и удобнее будет использовать ленту и магниты. Этим и займемся.

Для начала нужно закрепить модуль powerbank в корпусе. Вы можете видеть, что он чуть-чуть шире, чем корпус. Этим можно воспользоваться. А именно сделать два паза. Вставить в них плату. Таким образом она будет закреплена по всем направлением. Останется только проделать окошко для дисплея у входа USB. Удобнее всего работать дремелем и отрезным диском. Но не у всех есть такой инструмент. Так что посмотрим более доступный метод. Скальпель, раскаленный нож и надфиль. Очень неаккуратно, но вполне эффективно. Передние стойки тоже откусил. Модуль встаёт на свои места и отлично держится.

Продолжение с пятой минуты на видео ролике

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.