Плата для повербанка 18650

Плата для повербанка 18650

  • Цена: $2.15
  • Перейти в магазин

Контроллер для повербанка.
Неплохая плата.Такие выводы могу сделать по результатам испытаний других похожих изделий. Но по желанию можно и улучшить- это для тех кому нужно более стабильное питание. Но для большинства случаев хватит и самих возможностей платы.

После прихода очередной посылки из Китая решил сделать обзоры на некоторые интересные модули и товары.
В этой статье я опишу испытания платы-контролера для повербанков. Но ее можно применить и как просто зарядное устройство для 18650 и может быть других литиевых аккумуляторов.

Внешний вид платы смотрите на фото, как по мне качество нормальное для такого изделия

Как видно из фото на плате находится индикатор, а также 2 USB выхода и один микро USB вход.Один из выходов рассчитан на ток 1 ампер, второй на ток 2 ампера. Поэтому заряжать и питать одновременно можно несколько устройств. Кроме этого есть ещё светодиод который можно использовать как фонарик и кнопка включения выключения, а также переключение в режим фонарика.
Подключается эта плата тоже довольно просто на ней имеется две клеммы на одной из них подписан B+ для подключения к плюсовому у контакту аккумулятора на второй подписан B- для минусового контакта аккумуляторной батареи. Всё больше никаких подключения плата не требует.
Плату можно использовать для подключения сразу нескольких аккумуляторов.

Режимы работы индикатора.

Теперь собственно В чём заключались испытание этой платы.

я при помощи осциллографа сделал замеры сигнала на входе платы.
на выходе платы.
на самом ШИМ контроллере.
Формы сигналов я представил на фотографиях

Испытал я плату эту под нагрузкой и без нагрузки.


А теперь готовим плату для испытания, а точнее просто подпаеваем к ней аккумулятор

С начало замеры проводились без нагрузки.Замер на выходе дросселя. Как видно из замеров амплитуда импульсов 3,84 Вольт частота 169,7 килогерц. В пиках амплитуда достигает 6,24 Вольт

Фото-Замеры проводились на входе платы а точнее как бы на самом аккумуляторе. Здесь видны небольшие пульсации амплитудой 720 милливольт.

Фото-Замеры на выходе платы а точнее на USB разъеме. Как видим выходное напряжение равно 5,2 вольт, а амплитуда пульсации 160 милливольт напоминаю всё что всё это без нагрузки

Замеры ШИМа без нагрузки. Частота 166 кГц, пиковое напряжение 6,4 В. Амплитуда импульсов 3,92 В

Теперь о нагрузке. Буду использовать стандартную китайскую USB нагрузку. Которая работает в двух режимах 1 ампер тока и 2 ампера тока. Выбирается при помощи переключателя. Светодиод при этом меняет свой цвет с зеленого на красный,

Замерять ток в нагрузке буду при помощи китайскогоUSB тестера.

Первое что бросается в глаза: под нагрузкой сразу же увеличилась частота до 230,9 килогерца также пиковое напряжение упало до 6.0 Вольт. А напряжение импульсов снизилось до 3,44 вольта,

Увеличиваем ток нагрузки до 1,78 А

При увеличении нагрузки частота повысилось еще больше и стала равняться 264,5 килогерц, напряжение зато упало. Пиковое стало равно 5,84 Вольта напряжение импульсов 3,2 вольта.

Под нагрузкой выходное напряжение тоже изменилась, оно существенно просело и стало равняться 4,88 Вольта при этом пульсации увеличились до 480 милливольт что составляет около 10%. Я думаю что ты не очень хорошо Поэтому я решил немного доработать схему и провести несколько экспериментов

Дроссель использовал с какой-то старой материнской платы который первый попался под руку. Я думаю подойдут и другие даже более миниатюрные и может быть только добавить немного витков, Конденсаторы взял на 1000 микрофарад

Чтобы правильно провести испытания пришлось одну ножку нагрузочного сопротивления выпаять и в разрыв цепи по плюсу включить дроссель. В конденсаторе я подпаял только минусовой провод плюсовой оставил свободным чтобы провести испытание с конденсатором и без него.


Более наглядно это выглядит так,

Эксперименты я стал проводить на 1 амперный нагрузке. Амплитуда пульсаций составляла 220 милливольт. Это без фильтрации.

После подключения дросселя амплитуда пульсации снизилась примерно до 120 милливольт.

После подключения конденсатора туда вообще упала стала составлять менее 10 милливольт.

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 18650.

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

Читайте также:  Как поставить автоответ в outlook 2010

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.

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.

Вещи имеют свойство ломаться. Иногда их можно просто выкинуть, но иногда, когда они имеют какую-либо эстетическую ценность, или же являются подарком — выкидывать их жалко, особенно если есть возможность починить.

И недавно практически новый Power Bank, подаренный ребенку на день рождения — приказал долго жить. Ну если бы это была просто коробочка — то можно было бы плюнуть и забыть, хотя и жалко содержимого. Но в данном случае — это был один из персонажей звездных войн, мастер Йода:

А потому — починка и в состояние нового приведение нужна была ему.

О самом пауэрбанке-Йоде я говорить не буду: он был так себе — не смотря на то, что внутрях он содержал аж два литий-йонных аккумулятора 18650, каждый из них был всего на 750 мАч, так что суммарно получалось около 1500. Хороший элемент от панасоника — один содержит в два раза больше. Зато прикольный внешний вид.

Читайте также:  Asus x54c технические характеристики

После разборки стало понятно, что проблема в выгоревшей по какой-то неизвестной причине плате:

Прогорела она буквально насквозь, и напряжение с зарядника пропускала в неизменном виде на аккумуляторы, не снижая его до положенных

4.2В, и не повышала его при обратном подключении, к телефону. Сразу пришедшая в голову мысль заменить на имеющиеся у меня стандартные «народные» платы на основе TP4056:

к сожалению, не могла быть реализована по двум причинам: во-первых — ее размер (2.6 см против 2 см) не позволял разместить ее внутри Йоды, во-вторых — у меня не было повышающего преобразователя с обычным USB выходом — ни мощного, хотя бы на один ампер:

Ни даже слабенького — на 600 мА:

Чтобы сделать так:

Был обычный, и даже круче — с подстроечным резистором, позволяющим задать любое напряжение до 28В:

но еще паять туда USB… увольте. Да и размер, как я уже сказал — не очень подходит.

Соответственно, нужно было на замену точно такую же плату, как сгорела, имеющую на себе micro-USB вход и обычный USB выход, позволяющую заряжать аккумулятор, и затем — уже с него забирать. И такие нашлись, причем занедорого — около 25-30 рублей:

Но, с недавних пор — все стала портить платная доставка на миниатюрные электронные компоненты: на всякую мелочь она составляет две цены товара. Таким образом, за товар стоимостью в 30 рублей приходится отдавать еще 50-60, и это получается уже около 70-90.

В принципе — есть они на любой вкус и цвет. И более компактные, с расположением всех остальных элементов со стороны большого USB:

Но опять же — цена на доставку портила всю малину, увеличивая исходную почти в три раза! И тут-то я вспомнил, что в свое время видел Power Bank на один элемент типа 18650, который люди используют и по своему прямому предназначению, и просто, как зарядное устройство для своих аккумуляторов. Потратив достаточно много времени на поиски (задачка та еще), я наконец-то нашел то, что искал!

Отличный повербанк (точнее корпус), уже с платой, за смешные деньги! Всего 50 рублей — и это включая доставку. Надёжно выглядит, отличный пластик, в комплекте идёт шнурок! Не долго думая, сразу заказал:

Сейчас он там немного подорожал, и стоит 58 рублей, если опять поискать в «этот товар у других продавцов» на странице по ссылке — то можно найти за ту же цену, у кого-нибудь с акцией. Ну, тут уже опять — сами решайте, заказывать у того, что прислал мне, или рисковать, и брать у другого. Так или иначе, но спустя три недели (трек, разумеется, не отслеживался) коробочка была уже у меня, в Москве:

Все, как и ожидалось — зеленая коробочка с платой внутри, белая крышечка, шнурочек в комплекте:

Которая сразу была проверена на работоспособность, и показала напряжение (при присоединении ее к заряднику) от 4.10В:

В реальности с подсоединенным полностью заряженным аккумулятором показывает 4.18В. На счет аккумуляторов стоит сказать отдельно: аккумулятор 18650 с выступающим «+» контактном не входит по длине. Подойдет только с плоским «+» контактом на аккумуляторе — ну или надо «дорабатывать» пружинку. И уж тем более не влезут аккумуляторы с защитой. Как не сложно видеть на вышеприведенных фото — «плюс» находится со стороны зарядных разъемов, а «минус» — с глухого торца. При установке аккумулятора имейте это ввиду — при переполюсовке она сразу же сгорает. Да, на всякий случай обязательно упомяну о двух, как оказалось — очевидных не для всех, тонкостях:

  • Обратите внимание, что это всего лишь корпус к банке. Батарея в комплект не входит. Процентов 10 купивших его — думали, что это полноценный пауэрбанк с батареей внутри 🙂
  • Аккумуляторы типа АА не подходят. Только литий-йонные типа 18650!

Если крышку не закрывать, то можно использовать просто как зарядку для 18650. Более того — если вы ее собираетесь использовать именно в таком качестве, то крышку закрывать строго противопоказано! Защёлки на ней тугие — раз захлопнул и открыть потом будет тяжело, только через зазоры в большом USB порту поддевать. Если уж поставили и защелкнули, то снять, конечно, можно — но уже проблематично.

В наличии, кроме зеленого — есть еще различные цвета — черный, белый, желтый, голубой, розовый:

Но помните — все крышечки белые, независимо от цвета повербанка! Сделано это для того, чтобы было видно светодиод на плате — попеременно то синий:

в зависимости от режима работы (об этом — далее).

Так как брал я ее ни для использования в качестве Power Bank-а, ни для использования в качестве обычного зарядника для 18650 — а лишь как донора для Йоды — то и фотографировать ее на фоне штангенциркуля, как я это обычно делаю, не буду. Просто приведу измеренные размеры:

Вес вообще не большой, всего 21 грамм (фото тоже не будет, поверьте на слово).

Плата контроля заряда спаяна хорошо, следов флюса не обнаружил, габариты — примерно как моя, на мм где-то поменьше, в целом можно сказать, что 17.5*22 мм (за счет немного выпирающего порта, без него — наверное, где-то 20). Схема типичная, но об этом ниже.

Читайте также:  Как убрать прыщи с помощью фотошопа

Принцип работы.

Зарядка вставленного внутрь аккумулятора:

При зарядке мигает попеременно красным-синим, такой полицейский вариант :). После того, как полностью зарядилось, при достижении 4,18в, зарядка прекращается, — непрерывно горит голубым (в теории — должен гореть красным — уж не знаю, где тут ошибка, то-ли у меня такая плата, то-ли коротнул где при пайке). Если уже заряжено, при напряжении 4,12в и более — зарядка не начинается. Очень понравилось то, что при использовании пауэрбанка в качестве зарядного устройства — оно умеет восстанавливать аккумуляторы, севшие даже ниже 2 вольт. Так, два аккумулятора, установленные в Йоде, за время, пока до меня шел этот пауэр-банк, успели разрядиться до 1.5 Вольта, и я уже считал, что скорее всего — мне придется их выбросить, ведь сильный переразряд для них вреден практически также, как и сильный перезаряд. Но нет, при присоединении к плате — она начала их сначала заряжать мизерным током около 0.08А, пока не вывела на уровень в 2.8 Вольта, а затем — включилась на полную. Ну как на полную — не обошлось без приключений, но это мы обсудим позже.

Зарядка устройств от Пауэр банка:

При зарядке устройств горит голубым не мигая, при достижении 3,20в и ниже голубой огонёк начинает мигать, по окончании ёмкости — разряда до 2.9В — рабатывает защита от переразряда и повербанк отключается. При отключении потребителя во время зарядки синий огонёк горит (или мигает) ещё 3 секунды, если подсоединенный гаджет зарядился полностью — то продолжает гореть голубым (должен отключиться, но у меня продолжает подпитывать мизерными токами).

А вот что откровенно порадовало — так это то, что моя версия платы умеет работать насквозь — и на заряд самого пауэрбанка, и на отдачу энергии подключенному к нему девайсу. Ну, т.е. если одновременно подключить и зарядку и потребителя, будет и заряжаться, и заряжать. Конечно, при этом требуется достаточно мощное сетевое зарядное устройство, 1А тут уже не обойтись.

А теперь пришла пора упомянуть о не очень приятном свойстве. При зарядке вставленного внутрь пауербанка аккумулятора — микросхема на плате греется просто адово, и при этом заряд идет с током, не превышающим 0.48А. Вот как это выглядит на примере зарядки моих аккумуляторов от Йоды:

Однако стоит дотронутся до микросхемы даже пальцем, как ток мгновенно возрастает до 0.78 А, т.е. практически в полтора раза! Одна проблема — больше секунды-другой палец на ней продержать невозможно, настолько она горячая. Поэтому пришлось приколхозить к этой микросхеме на смесь термопасты для процессора и супер-клея небольшой радиатор, сделанный своими руками из отпаянного плюсового контакта данного пауэрбанка. Выглядит оно, конечно, не ахти (справа над батарейками видно плату с радиатором), зато дает стабильно относительно высокий ток зарядки:

Некоторые люди в отзывах на АлиЭкспресс писали, что у них позволяет заряжать даже током до 0,94А (когда вставленный внутрь аккумулятор сильно разряжен) — но такого мне добиться не удалось (зато у них насквозь не заряжало — а у меня заряжает!). Тем не менее — знайте, что если у вас ток зарядки будет около полуампера, то это легко исправить, просто если извлечь плату из корпуса, поставить туда какой-нибудь самодельный радиатор (хоть из аллюминиевой фольги), и вставить обратно.

Поскольку даже в одинаковых внешне пауэрбанках, от одного и того же продавца, и даже одного и того же цвета — платы отличаются друг от друга по компоновке (где вертикально микросхема, где горизонтально, где справа, где слева) — приведу фото нескольких вариантов с АлиЭкспресс. Она там одна — восьминожечная, и очень горячая, не ошибетесь 🙂

С током разрядки все обстоит гораздо лучше: даже до приделывания радиатора он был высоким, на уровне 0.96 А при зарядке моего Galaxy Note:

Наверное, это и можно считать стандартным режимом. После того, как вставленный внутрь аккумулятор отдаст примерно треть запасенной энергии, ток падает где-то на 0.1А, до 0.86А, ну и т.д. до полной разрядки. При этом под конец — разрядка становится допустимой максимальным током в 0.4А, если ее превысить — аналогично, происходит отрубание пауэрбанка.

Максимум же, что удалось с него выжать после приделывания радиатора и с максимально заряженными аккумуляторами с использованием моей нагрузки — это 1,06А, при падении напряжения до максимально допустимых по стандарту 4.5 Вольта:

Но тут опять же — все зависит от версии вставленной в корпус платы, поскольку по отзывам на АлиЭкспрессе, некоторые версии даже не могут заряжать на сквозь — при подключении к ним зарядного устройства, выход на девайс отключается. Мне с этим повезло.

Итоги и выводы

Ну что же, с моей задачей — починить Power Bank в виде Мастера Йоды — данный корпус для Power Bank справился если не на отлично, то на хорошо — точно. Да, конечно печально, что пришлось колхозить радиатор на микросхему своими руками, зато, в отличие от многих других — позволяет сквозную зарядку телефона, заряжая одновременно и его, и пауэрбанк.

Что же касается использования его по прямому предназначению — так в целом тоже все в порядке: небольшой корпус для пауэр банка за 50 рублей (без аккумулятора), вполне удобен для аварийной подзарядки телефона (особенно с аккумулятором панасоник на 3400 мАч — позволит один раз полностью подзарядить добрую половину телефонов).

Главное — не берите неизвестные, 100% — внутри окажется так:

Ссылка на основную публикацию
Перегорела лампочка в микроволновке
Лампочка в микроволновке — основной источник подсветки при открытии дверцы, во время работы. Без лампы прибор функционирует как обычно, но...
Охлаждение на северный мост
Северный и южный мосты - основные составляющие чипсета материнской платы. Они предназначены для управления всеми устройствами компьютера, но если южному...
Оцените диаметр молекулы воды задача
Оцените диаметр молекулы воды. Оцените диаметр молекулы воды. Лучший ответ: ответ к заданию по физике Другие вопросы: В чем заключается...
Перед тем как поставить
«Для того чтобы» нужна ли запятая? Это составной союз и запятая не нужна, разделять его не нужно. Он выделяется запятыми...
Adblock detector