Схема самодельного повербанка

Энергопотребление современных мобильных гаджетов по мере их развития неуклонно растет. Для многих устройств, даже с новым аккумулятором, запас энергии может не хватить на один-два дня автономной работы (особенно, при интенсивном использовании). Поэтому у пользователей популярны устройства Power Bank (в русском языке утвердилось не совсем верное с точки зрения произношения название повербанк). Они позволяют пополнить заряд аккумулятора, если нет возможности подключиться к бытовой электросети. Сделать такой power bank можно своими руками.

Что понадобится для сборки

Для сборки устройства понадобятся:

• один-два (или более) аккумулятора;
• плата управления;
• разъем USB для организации выхода;
• разъем microUSB для заряда повербанка;
• немного проводов небольшого сечения.

Также понадобится маломощный (20-25 ватт) паяльник (и более мощный на 40+ ватт, если аккумуляторы придется соединять пайкой) с комплектом расходников, а также мелкий столярный инструмент.

Принципиальная схема повербанка

В мобильных энергохранилищах обычно используют больше одного элемента. Аккумуляторы можно соединить последовательно или параллельно. При параллельном соединении емкости всех элементов складываются, а при соединении в батарею элементов разной емкости АКБ ведет себя более устойчиво (несмотря на существующие в этом отношении мифы). В отличие от последовательно соединенных аккумуляторов, где складываются напряжения, а емкость определяется параметрами наихудшего элемента.

Также во втором случае для зарядки потребуется дополнительная плата балансира, чтобы избежать перезаряда ячеек. Зато преобразователь напряжения для получения на выходе уровня +5 VDC применяется понижающий. Его достоинства – он проще, дешевле, у него выше КПД. На практике по совокупности плюсов и минусов обычно применяется схема повербанка с параллельным включением ячеек. В этом случае плату управления рационально собрать на специализированной микросхеме MP3401.

Схема несложна для самостоятельной сборки. Микросхема контролирует уровень заряда АКБ, преобразует напряжение аккумуляторов в +5 вольт (Step Up) и поддерживает индикацию режимов пополнения энергии и окончания зарядки (с помощью внешних светодиодов).

На торговых площадках в интернете можно приобрести и готовые платы управления на данной микросхеме. На них уже установлены необходимые разъемы. Стоят такие платы совсем недорого, а если удастся приобрести такое устройство, процесс сборки Power Bank упростится и ускорится.

Назначение выводов платы указано в таблице.

Изготовление самодельного повербанк из 18650

В настоящее время популярны литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650. Логично попытаться сделать power bank своими руками на этих элементах. Аккумуляторы 18650 могут быть с емкостью от 1800 мА*ч до 3500 мА*ч. Выбирать надо последние. Токоотдача у них самая низкая (обратная зависимость от емкости), но в данном случае этот параметр не важен. В первую очередь пользователя интересует способность запасать энергию. Напряжение одного заряженного элемента – 3,7 вольт. Поэтому, если используется одна ячейка (или параллельное соединение), для получения на выходе схемы самодельного повербанка напряжения 5 вольт надо применить повышающий преобразователь, а при последовательном соединении двух банок – понижающий (с 7,4 вольт до 5).

Из чего сделать корпус

Это направление ограничено только фантазией и возможностями разработчика. Самое простое – изготовить корпус из отрезка пластиковой водопроводной трубы, а торцы закрыть заглушками из пластика, укрепив с одной стороны разъемы. По размерам неплохо подойдет полипропиленовая труба внешним диаметром 25 мм и толщиной стенки 2,3 мм. Диаметр сечения получается около 20 мм, и в него свободно вставляется аккумулятор 18650, заполняя при этом почти весь проход. Проблема в том, что такая труба тяжеловата. Также недостатком является то, что аккумуляторы придется устанавливать последовательно (но соединять их все равно надо параллельно!).

Это ведет к увеличению габаритов – длина двух элементов уже потребует около 15 см, а еще потребуется свободное пространство для плат управления. Можно взять трубу побольше (например, для обустройства канализации) и расположить аккумуляторы параллельно, но это приведет к неполному использованию внутреннего сечения и увеличит поперечные габариты. Да и толщина стенки трубы явно избыточна для этих целей, что также отрицательно сказывается на массогабаритных показателях (особенно, если труба армирована стеклопластиком).

Рациональнее использовать трубы для электропроводки. Они имеют меньшую толщину стенки и изготовлены из ПВХ. Гибкие стенки позволяют поместить два аккумулятора рядом друг с другом и заполнить все сечение, оптимально использовав внутреннее пространство. Неплохо подходит труба с внешним диаметром 40 мм, имеющая толщину стенки 1,9 мм. Для формирования нужной конфигурации заготовку надо разогреть до размягчения (это можно сделать с помощью строительного фена)

Еще можно взять корпус от неисправного повербанка. Его размеры оптимизированы под аккумуляторы, на торце имеются готовые отверстия для установки разъемов.

Лучший вариант – если есть возможность изготовить корпус на 3D-принтере. В этом случае оболочка получается максимально адаптированной к элементам самодельного повербанка, занимает наименьший объем и имеет наилучшую эстетическую составляющую.

Если ни один из вариантов не доступен, можно подобрать любой подходящий по габаритам готовый корпус для различных устройств (они продаются в магазинах, специализирующихся на электронных компонентах) или сделать его самостоятельно из подручных материалов.

Сборка электрической цепи

В первую очередь надо соединить банки параллельно или последовательно, в соответствии с выбранной схемой, расположив их рядом или соосно в соответствии с выбранным корпусом. В повербанке токи заряда и разряда небольшие, поэтому требования к соединению менее серьезные, чем, например, в АКБ к электроинструменту. Вполне можно применять боксы с подпружиненными контактами.

Но все равно пайка или точечная сварка надежнее. Из-за тех же небольших токов недостатки второго способа становятся несущественными, и, если есть возможность, соединительные пластины лучше приварить. Если аппарат для такой операции недоступен, шинки можно припаять. Делать это надо быстро, литий-ионные аккумуляторы боятся перегрева, даже локального. Для достижения успеха надо применять паяльник достаточной мощности (не менее 40 ватт, чтобы быстро и точечно прогреть участок пайки) и использовать кислотный флюс (корпуса аккумуляторов делают из плохо паяющегося сплава, спирто-канифольный раствор его не возьмет).

Перед сборкой крайне желательно зарядить (или разрядить) все банки до одинакового напряжения (можно не до полного заряда), чтобы свести к минимуму переходные процессы выравнивания напряжения и избежать перегрузки наиболее заряженного аккумулятора.

Самый лучший вариант – приобрести готовую сборку из двух элементов, соединенных в соответствии с выбранной схемой.

После монтажа АКБ осталось соединить батарею с платой. Это делается двумя проводами с помощью паяльника. Здесь надо использовать флюс на основе канифоли и, желательно, маломощный паяльник. Для плюсового вывода лучше использовать проводник в красной изоляции, а для минусового – в черной. На работоспособность это никак не повлияет, но облегчит ремонт устройства в будущем и покажет профессионализм сборщика.

Завершающий этап – помещение устройства в корпус. Потом надо зарядить аккумуляторы полностью, и можно пользоваться самодельным Power Bank.

Для наглядности рекомендуем серию тематических видео.