Как устроен повер банк для зарядки телефона. Как сделать POWERBANK из аккумулятора старого телефона
Это лучший внешний аккумулятор своими руками, который вы когда-либо видели!
И теперь вы сможете сделать ваш собственный. Здесь описаны все примеры электрических деталей и корпуса. Я полагаю, вы придумаете свои идеи для создания корпуса, но можете смело использовать мою.
Этот power bank имеет 4 выхода USB высокого тока в сумме дающей 10А и реальный объем в 30000mAh от литий-полимерного аккумулятора 1S1P. И… его можно зарядить всего за 1 час! Заряжайте все ваши устройства от одного источника!
Посмотрите видео, в котором содержатся все спецификации и кое-какие инструкции о том, как сделать повер банк.
Шаг 1: Составляющие
Чтобы начать работу, вам нужно:
- Аккумулятор
- Система управления батареей (BMS)
- Зарядный модуль
- Повышающие преобразователи постоянного тока
- Разная мелочь (коннекторы USB, провода, предохранители, разъемы-бананы…)
- Корпус
Шаг 2: Аккумулятор
Сперва мы конечно же займёмся батареей. Часть, которая питает весь наш внешний аккумулятор. Если вы хотите мощное устройство, он должен быть большим. Эта схема рассчитана на один литиевый аккумулятор. Я использовал аккумулятор от Kokam. Меня устроил показатель 30000mAh. Вы можете выбрать вариант большей или меньшей ёмкости в зависимости от того, что вы хотите получить.
Kokam достаточно сложно найти и они дорогие, но не беспокойтесь. Если вы не смогли отыскать такой пауэр банк, можете соединить параллельно несколько более мелких батареек, для получения такой же ёмкости. Вольтаж останется тем же. Таким образом, подойдут все мелкие батарейки, используемые для моделей с дистанционным управлением и игрушек. Просто соедините их как на фотографии. Аккумуляторы 18650 также сойдут для наших потребностей!
Не забудьте о предохранителе. Я использовал предохранитель на 40A, так как в моём случае ток в режиме быстрой зарядки равен 30A. Если вы не планируете заряжать его так быстро, можете использовать меньшие предохранители.
Шаг 3: Система управления батареей (BMS)
Литиевые аккумуляторы нельзя «сверхзаряжать» или «сверхразряжать». Чтобы защитить их от таких случаев, используем простую плату 1S BMS, которую по дешевке можно найти на Ebay. Просто найдите BMS, которая может держать достаточный ток. Моя рассчитана на 10A. Соедините всё как показано на фотографии.
Шаг 4: Зарядник
У меня есть две опции для зарядки: быстрая и медленная. Вы можете выбрать одну любую из них, но мне хотелось, чтобы были доступны обе.
Первая и медленная опция позволяет использовать любой зарядник с микро USB, чтобы заряжать внешний аккумулятор медленно. Для этого нужно приспособить зарядную плату, которая понизит вольтаж до 4.2V и зарядит аккумулятор. (поищите на Ebay: 1s lithium battery charging module TP4056). Сила тока будет ограниченна выходным током зарядника (обычно до 2.1A). Этот модуль также может поддерживать силу тока 3A, так что он будет заряжаться и от трёхамперного зарядника, если он поддерживает такой ток на выходе. Соедините всё, как показано на фотографии.
Если у вас есть зарядник для внешних литиевых аккумуляторов, вы можете добавить вход для быстрой зарядки. Просто добавьте два разъёма-банана и соедините их как показано на фото. Теперь ваш предел зарядки ограничен силой тока внешнего зарядного устройства. Я использую зарядник Reaktor на 30A, так что я могу зарядить мой аккумулятор всего за 1 час.
Осторожно! На фотографии разъемы-бананы подсоединены после платы BMS. Делайте также, если ваш внешний зарядник не выдаёт более 10A. Если он заряжает с силой более 10A, присоединяйте разъемы-бананы сразу после предохранителя на + и — аккумулятора перед BMS. Таким образом и собран мой внешний аккумулятор. Делайте так, только если вы понимаете, что делаете. Незащищённая зарядка может вызвать воспламенение!
Шаг 5: Переключатель
Используйте переключатель, чтобы включать и выключать ваш внешний аккумулятор.
Он используется только для режима работы в качестве внешнего аккумулятора (модули постоянного тока и дисплей), так что вы можете заряжать ваш внешний аккумулятор даже тогда, когда он выключен.
Шаг 6: Повышающие преобразователи постоянного тока
Повышающие преобразователи постоянного тока поднимут вольтаж до 5V. Это то, что нужно для зарядки устройств USB.
Преобразователи можно найти на Ebay, я использовал 2 штуки 5A LM2587.
Осторожно! Перед тем, как подключить их к вашему внешнему аккумулятору, следуйте инструкциям на моей фотографии. Вам нужно установить вольтаж 5-5.3V на их выходе, иначе можно повредить устройство, которое вы подключите для зарядки.
Шаг 7: Соединяем всё вместе
Когда повышающие преобразователи постоянного тока установлены на правильный вольтаж, соедините их как показано на фото. Добавьте столько USB-портов, сколько вам нужно. 2 порта на каждый 5A модуль постоянного тока — оптимальный вариант, позволяющий быстро зарядить все ваши устройства.
Вот вам еще одно видео, которое включает все предыдущие инструкции и фотографии, чтобы помочь вам всё сделать правильно.
У меня заняло немного времени, чтобы сделать такой корпус. Я спроектировал его модель в программе Autodesk Inventor. Затем я нашел того, кто сможет вырезать его из алюминия. Я обработал внешнюю поверхность, покрасил его и в конце сделал гравировку. Этот корпус подходит для аккумулятора, который использовал я. А вы можете сделать корпус из любого материала и любой формы, которая вам нравится. Главное, чтобы все части и аккумулятор хорошо помещались внутри. Моей первой мыслью было сделать корпус из дерева, но я передумал и сделал его металлическим 🙂
Счастливой зарядки вам!
Это очень полезное устройство, особенно если вы часто путешествуете, которое можно очень быстро и дешево сделать своими руками. Есть очень много готовых устройств и кейсов для батарей формата 18650, но все они по разным причинам нам не подошли и мы решили сделать свой.
Особенности Power Bank’а
Идея нашего зарядного устройства очень простая. Это в некотором роде кейс для LiIon-аккумуляторов типоразмера 18650 с возможностью быстрой замены этого аккумулятора. Устройство может как заряжать сам аккумулятор, так и заряжать внешние устройства. И все это, в соответствии с первоначальным планом, должно было иметь минимальный размер, низкую стоимость и предельную простоту устройства вплоть до того, чтобы каждый смог собрать его самостоятельно. И в итоге мы получили достаточно удачный дизайн:
Во-первых, такой подход спасает вас от принятия решения о необходимой вам емкости батареи. Наш PowerBank позволяет взять с собой столько запасных аккумуляторов, сколько может потребоваться в конкретной ситуации.
Во-вторых, аккумуляторы такого формата широко распространены и доступны. Мы не рекомендуем подобные действия, но их даже можно условно бесплатно найти в старой технике.
В-третьих, таких универсальных решений просто не существует, либо они стоят очень дорого. И основная претензия в первую очередь к размерам готовых решений.
Комплектующие для сборки
Полный перечень всего что потребуется:
- Держатель для батареи типоразмера 18650 , предназначенный для установки на печатную плату
- Контроллер заряда аккумулятора. Имеет встроенную защиту и может заряжать аккумулятор током до 1А
- StepUp-преобразователь для зарядки внешних устройств током до 0,5А
- Клавишный переключатель (фото с размерами)
- Винт М3х6 с потайной головкой в потай — 2шт
- Гайка М3 квадратная - 2шт
- Монтажный провод и термоусадочная трубка
- Напечатанный корпус (ссылка для скачивания будет в конце статьи)
То есть стоимость (с учетом доставки!) составляет приблизительно $4.
Схема подключения
Соединяется все очень просто, пятью проводами:
Сначала необходимо припаять провода и переключатель к плате заряда. Важно, что провода от контактов "B+" и "B-" должны быть длинные, а провода от контактов "OUT+" и "OUT-" нужно сделать короткими.
Затем плата устанавливается в пазы внутри корпуса. Он специально сделан очень тугим, чтобы в будущем плата в нем не болталась.
Теперь можно установить в свои пазы плату повышающего преобразователя и затем припаять к ней короткие провода от контроллера заряда аккумулятора, которые идут через выключатель от контактов "OUT+" и "OUT-". Важно нигде при этом не перепутать полярность, но там все достаточно удачно и интуитивно понятно расположено.
После этого можно укоротить провода, идущие к аккумулятору, припаять их к держателю батареи и установить гайки в пазы. При этом соблюдайте полярность подключения проводов с полярностью на держателе аккумулятора и на торцах корпуса!
На этом этапе уже можно установить аккумулятор и проверить, что устройство функционирует нормально. Если все работает нормально, то можно дополнительно закрепить платы в корпусе при помощи тремоклея, но и без этого они держатся очень плотно.
Остается только прикрутить винтами держатель к корпусу:
Видео
Итоги
Все устройство имеет размеры 79х26х31мм, при том, что диаметр аккумулятора 18мм и длина 65мм. Весит зарядник 25г без аккумулятора и 75г с аккумулятором.
Комплектующие которые мы использовали применяются очень широко и некоторым образом уже зарекомендовали себя. Мы только объединили все это в один законченный продукт, который может каждый сделать себе сам. И на наш взгляд, у нас вполне получилось сделать его минималистичным и вполне пригодным для повседневного использования как для заряда самих батарей, так и для использования в роли PowerBank’а.
Ссылки для скачивания
Файл для печати корпуса на 3D-принтере .
Мы будем очень рады, если вы поддержите наш ресурс и посетите магазин наших товаров .
Ситуации могут быть в жизни всякие - пустой аккумулятор смартфона и отсутствие сетевой розетки для подзарядки поблизости - частое дело. Именно поэтому решено было сделать свой, мощный Повер Банк из старого аккумулятора ноутбука, с USB питанием. Конечно можно купить китайский, но ихние 10000 и 20000 мА - это большое преувеличение! Эта статья покажет вам как собрать устройство, состоящее из модуля зарядки литиевого АКБ, повышающего преобразователя для USB, а также светодиодного индикатора состояния аккумулятора Power Bank.
Где взять литиевые аккумуляторы
Сами аккумуляторы лучше не покупать (дорого да и слабых много попадается) а использовать со старого ноутбука. Внутри этого, что на фото - 3 пачки из двух параллельных сборок литиевых 18650 типа на 2200 мА/ч, которые соединены последовательно.
В нашей конструкции, будем использовать все 3 пакета параллельно, предварительно проведя проверку, хорошо ли они держат заряд в течение достаточно долгого времени.
В крайнем случае, если некоторые банки уже совсем слабые, ставьте один двойной пакет - тогда повербанк станет легче и меньше, хоть и слабее.
Модули Повер Банк
Следующая важная часть USB Powerbank - плата зарядки. Для этого выбран дешевый . Дополнительно он отключает нагрузку, если напряжение литиевых батарей падает ниже ~3.7 Вольт, тем самым защищая аккумуляторную батарею от глубокого разряда.
Теперь берём схему, которая повышает напряжение от батарей до 5 вольт (для питания USB выхода). Это любой повышающий преобразователь на USB.
Как это соединить между собой - . Естественно принципиальная схема будет иметь небольшой тумблер для включения Повер Банк. Тумблер нужен, поскольку повышающий преобразователь всегда получает питание от батареи (и тянет небольшой ток), даже если к USB никакое устройство не подключено.
Корпус для самодельного Power Bank
Корпус лучше брать неметаллический - подходящую пластиковую коробку, кабель канал и так далее. Для этого проекта применили нестандартный и экологичный материал - дерево, точнее ДВП. Две крышки и стенки по периметру, всё это соединено винтами.
Процесс изготовления высокоёмкого Power bank из Li-Ion аккумуляторов 18650 и многофункционального стабилизатора.
Собираем свой собственный Power Bank
Сегодня устройства типа Power bank (автономное зарядное устройство) прочно вошли в нашу повседневную жизнь. Они значительно облегчают использование всевозможных современных энергоемких гаджетов, таких как планшеты и смартфоны, так как позволяют быстро подзарядиться практически в любых условиях, когда вы находитесь вдали от розетки.
У самых простых Power bank имеется только один тип выхода- USB, который является наиболее популярным. В более продвинутых зарядных
устройствах можно найти выходы с напряжением, ставшим стандартным напряжением питания для низковольтных устройств,- 12В. Это значительно
расширяет область применения таких Power bank`ов, так как от 12В работает практически любая автомобильная электроника и множество других
электрических потребителей. А при использовании инвертора можно получить и 220В при желании.
Краеугольным камнем в таких Power bank`ах становится вопрос емкости. Применение современных высокоёмких Li-ion аккумуляторов позволяет
создать в компактном размере источник питания достаточной емкости для того, чтобы запитать какое-либо 12 вольтовое устройство в течении
нескольких часов.
К сожалению, производители зачастую экономят именно на качестве встраиваемых литиевых элементов питания для уменьшения общей стоимости
зарядного устройства, что негативно сказывается на времени работы Power bank. Поэтому мы хотим рассказать вам как самому изготовить Power
Bank используя комплект, состоящий из многофункционального DC-DC преобразователя, платы защиты и корпуса и высококачественные литиевые аккумуляторы распространенного типоразмера
.
Нам понадобятся:
Комплект для сборки Power Bank модели HCX-284 состоящий из непосредственно многофункционального DC-DC преобразователя, платы защиты
(PCM) для Li-ion аккумуляторов и металлического корпуса для 4ех Li-Ion аккумуляторов 18650.
В качестве литиевых элементов возьмем 4 Li-ion аккумулятора Panasonic модели NCR18650B 3,6В емкостью 3400мАч
Преобразователь HCX-284 имеет стабилизированный 12В выход с максимальным током нагрузки 4А и 5ти вольтовый USB разъем с максимальным током 1А. В качестве зарядки для нашего Power Bank можно использовать любой 12В блок питания с штыревым разъемом размера 5,5 х 2,5 мм и
максимальным током не менее 1,5А. Можно, конечно, использовать и менее мощный блок питания, но процесс заряда в этом случае может занять
достаточно продолжительное время.
Принцип работы нашего Power Bank следующий:
С аккумуляторной сборки из 4ех последовательно-соединенных (4S) Li-Ion аккумуляторов мы получаем номинальное напряжение 14,8В. Точнее, это
напряжение, в процессе работы, будет меняться от 16,8В (полностью заряженная батарея) до 12В (полностью разряженная). Непосредственно к
аккумуляторам подключается плата защиты PCM . Она будет контролировать эти верхние и нижние напряжения, не позволяя им выйти за
крайние значения и оберегая литиевые ячейки от перезаряда и переразряда.
С платы защиты напряжение подается на вход понижающего DC-DC преобразователя, который и превращает наши 16,8 - 12В с аккумуляторов в
стабилизированные 12В и 5В на соответствующих разъемах.
При зарядке аккумуляторов 12 вольт с входа "DC In" стабилизатора преобразуются в 16,8В необходимые для заряда 4S Li-Ion аккумуляторной батареи. Максимальный ток, подающийся на аккумуляторы, составляет 1А и не зависит от мощности вашего блока питания. Это позволяет использовать в комплекте с HCX-284 литиевые аккумуляторы с минимальной емкостью около 2000мач, у которых ток заряда не должен превышать половины значения от емкости, т.е. примерно 1А.
Процесс сборки:
1. Склеиваем при помощи термоклея батарею из четырех Li-Ion аккумуляторов Panasonic модели NCR18650B.
Термоклей лучше использовать с
низкой температурой плавления для исключения локального перегрева аккумуляторов. Обращаем внимание на качество клеевых швов- они не
должны выступать за габариты батареи иначе она просто не влезет в корпус.
2. Мы используем специальные электрические изоляторы для исключения контакта никелевой сварочной ленты и корпуса аккумуляторов.
3. Свариваем Li-Ion ячейки в 4S батарею при помощи никелевой ленты 5х0,127мм и сварочного станка для контактной сварки. Паять Li-Ion
аккумуляторы не рекомендуется из-за того, что они боятся перегрева, что может сильно уменьшить их ресурс. Так как токи в нашей батареи будут в
пределах 3-4 ампер такой толщины ленты будет более чем достаточно.
Сразу формируем выводы всех напряжений для последующей пайки
проводами к контрольным контактам на плате PCM.
4. Устанавливаем PCM на батарею. Силовые контакты формируем используя только ленту. Это более надежно и компактнее. Контрольные напряжения
подключаем к плате проводами самого минимального сечения. Мы применили МГШВ 0,2мм, но можно использовать провод и, к примеру, МГТФ
0,14мм.
Подключать контакты контроллера надо в последовательности от "минимального" к "максимальному", т.е сначала "B-", затем +3,7В, 7,4В,
11,1В и последним "В+"
5. Выводы с PCM делаем проводом ПУГВ 0,5мм. Длина выводов должна быть не более 2 см. Закрываем торцы батареи изоляционным к
артоном и упаковываем аккумуляторы в тонкую термоусадочную пленку.
На этом этапе у нас получилась защищенная батарея, которую можно использовать без опаски перезарядить или переразрядить. Но на выходах,
пока, мы имеем нестабилизированное напряжение, которое будет меняться в процессе разряда от 16,8В до 12В.
6. Подключаем батарею к плате стабилизатора. Для этого подсоединяем черный "минусовой" провод к контакту "P-", а красный "плюсовой" провод к
контакту "P+" При этом, стабилизатор однократно моргнёт всеми тремя светодиодами.
7. Устанавливаем батарею с припаянным стабилизатором в корпус. Начинаем установку именно с батареи, затем стабилизатор. Плата стабилизатора
устанавливается в специальные пазы корпуса.
8. Закрываем торцы корпуса специальными заглушками, идущими в комплекте и наклеиваем декоративные наклейки.
Все. Наш собственноручно изготовленный PowerBank готов. Проверяем работу, нажимая на единственную кнопочку, которая, при неподключенных
разъемах, включает индикацию уровня заряда, которая показывает, что сейчас наши аккумуляторы полностью заряжены.
При использовании Power Bank HCX-284 надо учитывать один нюанс: выход 12В осуществлен при помощи розетки для штыревого разъема питания
размером 4х1,7мм. Надо отметить, что такой типоразмер является малораспространенным и в свободной продаже его найти проблематично.
Именно поэтому мы прилагаем провод с припаянным штыревым разъемом в комплект к набору HCX-284.
Давайте посчитаем итоговую емкость нашего Power Bank`а:
Мы использовали 4 аккумулятора Panasonic модели NCR18650B 3,6В емкостью 3400мач. Итого мы получаем 3,4А/ч при напряжении 14,8В.
Но у нас
на выходе 2 напряжения 5В и 12В. Также надо учитывать, что КПД преобразователя составляет около 90%.
Соответственно, при 5В емкость нашего
аккумулятора составит ((14,8*3,4)*0,9)/5 = 9,05Ач Это означает, что при пяти-вольтовой нагрузке током 1А наш Power Bank проработает около 9 часов!
При 12В емкость составит: ((14,8*3,4)*0,9)/12 = 3,77Ач
Вот, в принципе, и весь процесс. По времени, при наличии опыта и инструмента, он занимает около 1 часа.
Если вы не уверенны в своих силах, мы Power Bank с использованием любых Li-Ion аккумуляторов, присутствующих в
нашем каталоге .
В нашем магазине есть уже собранные, готовые к использованию Power Bank`и на основе набора H284 .
