Power bank своими руками — лучшие проекты и инструкции как сделать зарядное устройство

Из чего состоит повербанк

Любой повер банк обладает несложным внутренним устройством и состоит из нескольких элементов:

• параллельно спаянных между собой батарей;
• платы управления с преобразователем, контроллером напряжения, транзисторами и светодиодами;
• датчиков температуры;
• предохранителя;
• чипа, отображающего уровень заряда.

Электронные составляющие повер банка заключены в пластиковый или металлический корпус.

Принцип работы внешней батареи очень простой. При подключении смартфона устройство начинает передавать накопленную энергию и быстро восполняет запас емкости гаджета в отсутствие стационарных розеток. Сам внешний банк заряжается от сети, но ставить его на подпитку после каждого использования необязательно. Обычно емкости девайса хватает на несколько циклов восстановления емкости стандартного смартфона.

К преимуществам покупных повербанков относят не только надежность, но и компактные размеры

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.

Преимущества и недостатки самоделки

К преимуществам самостоятельной сборки Power Bank относятся:

• возможность создания устройств с увеличенным напряжением или емкостью;
• для изготовления используются компоненты старых изделий, литийионные или никель-металлогидридные элементы питания, оставшиеся от бытовой или компьютерной техники;
• возможна замена части аккумуляторов, вышедших из строя в процессе эксплуатации (при использовании разборного бокса).

Недостатки самодельного оборудования:

• необходимы знания электрики и навыки работы с паяльным оборудованием;
• требуется приобретение или самостоятельное изготовление блока зарядки (с цепью защиты от переразряда) и повышающего модуля;
• сложность поиска бокса подходящей конфигурации;
• грубый внешний вид устройства (кроме случаев применения заводских кожухов);
• меньший срок службы по сравнению с заводскими изделиями;
• отсутствие дополнительных элементов (переключателя питания, контрольных диодов или вспомогательных разъемов);
• риск повреждения внешнего оборудования при зарядке из-за ошибок в установке или сборке регулятора напряжения;
• при использовании качественных комплектующих итоговая стоимость зарядного приспособления сопоставима с ценой заводских устройств.

Схемы повербанка

Сделать внешний аккумулятор своими руками можно из простых и бюджетных материалов. Но предварительно требуется изучить схемы устройства.

Схема самодельного повербанка из батареек от телефона

Чаще всего повер банк своими руками делают из мощных литий-ионных батарей, обеспечивающих готовому устройству хорошую емкость. Однако при желании воспользоваться можно и обычным аккумулятором от старого телефона. Состояние самого агрегата при этом роли не играет, важно, чтобы оставалась рабочей батарея.

Главным недостатком внешнего банка на основе аккумулятора от телефона является его сниженная емкость. Такой самодельный девайс не сможет обеспечить смартфону многократную подзарядку без собственного восполнения энергии.

Внимание! Но к плюсам повербанка из батареи от телефона можно отнести компактность и небольшую массу.

При изготовлении повербанка из аккумулятора от телефона можно взять любую схему для батарей АА или 18650

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.

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.

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.

Корпус устройства для powerbank своими руками

Разумеется, проектировать и сделать с нуля корпус powerbank своими руками не имеет никакого смысла – это трудоемкая, не оправдывающая затраченных усилий задача. Разве что под рукой есть 3D-принтер.

Основой для корпуса повербанка может стать подходящая по размеру, но уже не исправная техника (например, радиоприемник, карман для жесткого диска, корпус от походного фонаря). Тут необходимо будет проявить фантазию и некоторые задатки инженерной мысли.

Идеи и схемы для сборки своими руками

Для того, чтобы сделать своими руками Рower Bank, вам в любом случае потребуются контроллер заряда и преобразователь, повышающий напряжение с 3,7 до 5 вольт, здесь очень мало простора для творчества. Однако вариантов, из чего сделать корпус, есть несколько. Его можно не только найти в интернет-магазине, но и переделать из готового корпуса от ненужного гаджета. Или можно сделать самостоятельно из дерева очень красивый, стильный корпус.

Готовый корпус

При выборе аккумуляторов также можно проявить фантазию. Их можно достать из неисправных батарей ноутбука или старого мобильного телефона. Можно также использовать батареи фонарика.

Power bank из обычного фонарика

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

Необходимые материалы:

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

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

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

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

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

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!).

Сравнительные размеры полипропиленовой трубы и батареи из двух параллельно расположенных аккумуляторов 18650

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)

Корпус из отрезка электротехнической трубы для батареи из двух параллельно расположенных аккумуляторов.

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

Корпус неисправного источника питания с торцевой заглушкой.

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.

Держатель для установки аккумуляторов.

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.

Блок из двух банок, соединенных параллельно.

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.

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

Базисная схема внешнего аккумулятора

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.

Есть ли смысл делать powerbank своими руками?

Изучив доступный на популярных торговых интернет-площадках ассортимент, можно с уверенностью сказать, что этот проект скорее для тех, кому по душе такое времяпровождение.

Цена на такого рода устройства стартуют от 700 рублей и, хотя это далеко не идеальный повербанк, он не сильно будет отличаться от собранного своими руками.

Но если вы получаете фан от работы руками и головой и с электроникой, что называется, «на ты», можете доказать китайским рабочим, что им еще далеко до ваших «кастомных» разработок.

Любые элементы питания со временем приходят в негодность, поэтому не нужно забывать об их правильной утилизации. Выброшенная вместе с бытовыми отходами батарейка наносит значительный ущерб окружающей среде.

Как вам статья?