Главная РАЗРАБОТКИ Экспедиционная энергетика Мини - USB зарядка.

Как и обещал, рассказываю, как сотворить самому себе легкую, маленькую и мощную ЮСБ - зарядку.

Сразу оговорюсь, что все построено по консультациям специалиста по ли-ионным аккумам: Филимона нашего, Гапочкина Виталия.
(Виталь, выйди на сцену, поклонись : ))
Я просто изложу все нормальным языком : )))
То есть так, чтобы не требовалось глубинного понимания темы, и при этом ничего не взорвалось.

"Что сегодня в школе проходили, сынок? - На химии взрывчатые вещества. - Понятно. В школу меня вызывают? - Папа, о чем ты, какая школа?? "


--------------------------------------------------
Врезка: о ли-ионных аккумуляторах снаружи.
Вещь очень хорошая.
При соблюдении нескольких очень простых правил - вы можете делать с ними вообще все, что хотите, в любых режимах и вариантах.

При несоблюдении одного из правил - моментально либо безвозвратно умрут, либо взорвуться, что тоже можно считать разновидностью смерти : )))

Сила взрыва определяется емкостью банки. Мобильная - ощутимо "хлопнет", старые здоровые банки от ноутбуков - ну, посмотрите на последствия в интернете : )))
Впочем, в современные встроена защита от взрыва из нескольких уровней, а простые правила по использованию я дам по ходу статьи.
--------------------------------------------------

Этап 1.
Берем обычные аккумуляторы от мобильных.
Нам понадобится 2 - или 4 штуки.
Какие - ну, как кто захочет.
Я купил новенькие Nokia BLD3, кажется.
Каждый емкостью примено по 800 маЧ.


Этап 2.
Наращиваем емкость.
В принципе, можно и не наращивать, а сразу перейти к этапу 6.
Но следует учитывать, что соединение 2-х банок дает эффект больше, чем в 2 раза.
Кривая разяда становится более пологой для каждого отдельно взятого аккумулятоа, и он успевает отдать больше мощности.
Так что лучше напрячься и нарастить.

Итак, вскрываем аккумуляторы.
Отдираем наклейки и аккуратно, чтобы не повредить ничего внутри, вскрываем корпус.
Работать лучше не металлическими инструментами, а пластмассовыми линейками или, извините за мужскую прозу жизни - ногтями.

Этап 3:
Внимательно и с интересом рассматриваем содержание.
Внутри: сама банка аккумулятора, и контроллер.
--------------------------------------------------
Врезка о терминах.
Литий-ионные аккумуляторы вообще никогда не используются без контроллеров.
Они, как правило, встроены в корпус "аккумуляторной батареи".
Отсюда путаница: "ли-ионный аккумулятор" сам по себе состоит из двух вещей:
- самого голого аккумулятора
- контроллера заряда-разряда.

Чтобы не путаться, оставим слово "аккумулятор" за готовым устройством (к примеру, "аккумулятор для нокии"), внутренний контроллер будет "контроллером", а сам внутренний аккумулятор будем называть "банкой".
Голой, тупой банкой с запасом энергии.
Это терминология Фила, я тоже ее воспринял.
--------------------------------------------------

Итак:
Внутри аккумулятора - банка и контроллер.
Контроллер может управлять не одной, а многими банками, соединенными параллельно.
Это нам и нужно.

Один контроллер нам не нужен, откусываем его от банки, оставив выводы по-длиннее.
Контоллер откладываем в баночку на черный день или дарим любимой девушке.
Второй - будет работать на две банки (можно и на больше, в интернете я видел фотографии, где их ставили 5 штук в параллель.)

Этап 4:
Уравновешивание.
Перед параллельной спайкой банки надо "уравновесить".
На них разное напряжение, если их просто соединить напрямую, может получиться неприятно.
Поэтому: соединяем минусы (как правило, они являются корпусом банки, а плюсы соединяем резистором сопротивлением ом 30.
Фил говорит, достаточно 10-15, но я перестраховщик, и предпочитаю дольше подождать, но зато потом не бежать за новыми аккумуляторами.

Вольтметром меряем напряжение на выводах резистора.
Как только оно станет меньше сотни милливольт - их можно соединять напрямую, без резистора.
Я обычно дожидаюсь порядка 10 милливольт, хотя ждать приходится долго - полсуток, сутки.
А иногда они почти уравновешены сразу.

-------------------------------------------------
Врезка:
"Уравновешивание" означает, что сильно заряженный аккумулятор медленно, через резистор, разряжается на менее заряженный, и они выходят на одинаковый уровень: выравниваются.
Если банки не испорченные (новые), то после этого один контроллер может управлять обеими банками сразу, как одной большой.
-------------------------------------------------

Этап 5:
Сборка аккумулятора с увеличенной емкостью.
Итак, подсоединяем (припаиваем наглухо) уравновешенную банку без контроллера - параллельно той банке, что с контроллером.
Готово: мы получили снова "готовый аккумулятор", но увеличенной емкости.
(Параллельно означает: плюс первой банки к плюсу второй, минус первой банки - к минусу второй).

То же самое проделываем еще с двумя купленными аккумуляторами.
Получаем ДВА аккумулятора увеличенной емкости.
В стороне остаются остатки корпусов и 2 лишних контроллера.

-----------------------------------------------------
Врезка:
Что делать с лишними выводами аккумулятора (а точнее, его контроллера).
А ничего. Чтобы не городить сложный интегрально - контроллерный блок, который встроен в мобильные устройства, читает сигналы с этих выходов и управляет аккумулятором и прочим, мы сделаем «щадящую» зарядку.
Не требуется никакого цифрового управления, используются только 2 выхода: плюс и минус.
Остальное игнорируем.
-----------------------------------------------------


Этап 6.
Увеличение напряжения.
Наши аккумуляторы по 3.7 вольта соединяем ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО.
То есть минус одного аккумулятора к плюсу другого. Эту среднюю точку изолируем и забываем про нее, имея на выходе минус с одного, и плюс с другого.

В итоге мы имеем ли-ионный аккумулятор на напряжение 7.4 вольта.
О напряжении на ли-ионных аккумуляторах я скажу отдельно, пока считаем, что оно на одном аккумуляторе равно 3.7 В, на двух, соединенных последовательно: 7.4 В

Такое соединение, обладая всеми достоинствами ли-ион аккумуляторов, позволяет простейшим стабилизатором получить на выходе мощные 5 вольт.

Или соединить еще больше аккумуляторов последовательно, и получать другие разнообразные напряжения.


Этап 7:
Делаем стабилизатор на 5В, то есть ЮСБ.
Те, кто знают - вообще можете этот этап не читать, я просто расскажу в стиле "для начинающих".
Итак, интегральный стабилизатор на 5В.
Отечественный вариант: КРЕН 5А или 5В (Вэ русское).
В разных модификациях у разных производителей обозначается по разному, но на корпусе обязательно присутствуют буквы "5А" или "5В", "КР" или "КР174ЕН" и так далее - по вкусу производителя.

Корпус: ТО-3. Выглядит как здоровый транзистор с тремя толстыми ногами, теплоотводом к радиатору и дыркой для винта в теплоотводе.

Зарубежный аналог: 78L05.
По вкусу производителя, на корпусе написано 78L05, или L05, или L7805 и т.д.
Выглядит: точно так же, как отечественный.

Внимание.
Есть маломощный вариант этой микросхемы, в маленьком пластиковом корпусе.
Нам не подходит, рассчитан на слабый ток: 0.1А. Но зато он годится для многих других случаев.

Итак, поворачиваем стабилизатор к себе лицом, т.е. стороной с надписями, ноги вниз.
Назад, от нас смотрит радиатор.
Ноги слева направо: 1 - 2 - 3, суть Вход, Земля (общий), и Выход, они же In, Gnd, Out.

Земля - общая для всей схемы, это минус аккумулятора, ЮСБ и минус входа для заряда.
На Вход кренки подаем плюс от аккумулятора, с Выхода снимаем +5 вольт и подаем на + ЮСБ.

Технологический разброс параметров: от 4.9 до 5.1 В.
В современных рыночных условиях заводы сливают "серую" отбраковку на рынки, что к вам попало в руки - угадать невозможно.
Кренки с выходным напряжением меньше 4.8 В для ЮСБ лучше не использовать, больше 5.2 В - вообще нельзя.

Дальше.
Стабилизаторы очень любят, когда у них между выходом и землей стоит обычный конденсатор порядка 0.1 мкф или 0.01.
Лучше поставить. Нет подходящего по номиналу - поставьте любой.
И хорошо бы такой же на вход, т.е. между входом и землей.
Номиналы конденсаторов могут быть разные.

Еще хорошо бы на выход поставить еще и электролитический конденсатор, ну там... 10-100 мкф, или больше.
Напряжением, понятно, больше 5 В.
Ну, можно еще и на вход электролит... Хотя ценность его в этом месте сомнительна, но вреда точно не будет: я их так ставлю уже автоматически.
Итого, электролит плюс обычный на вход и на выход.
Но входной электролит нужно брать с напряжением выше того, которым вы будете заряжать аккумуляторы.
И еще к этому значению добавить половину - от пульсаций зарядки. В общем, 35В 10мкФ хватит за глаза.


В принципе, все.
Это весь стабилизатор.
Производителем предлагаются еще более сложные схемы включения, с защитными диодами и т.д., но защищают они КРЕНку, а у нас это наименее ценная деталь, как-то глупо ее защищать по самые помидоры : ))
Радиатор можно не ставить, у нас не такие уж сильные токи.
Радиатор, к слову, на кренку нужно ставить только в том случае, если он в процессе работы раскаляется до такой степени, что к нему невозможно прикоснуться.

Оформить можно в отдельном корпусе, можно совместить с аккумуляторным блоком.
Я сделал и так и эдак.

Далее, припаиваем разъем ЮСБ-маму, и поскольку аккумуляторы новые - можем заряжаться.
(сначала проверив наличие 5В на нужных выходах ЮСБ : ))

Ноги ЮСБ:
Разъем (маму) мордой к себе (то есть той стороной, куда втыкается разъем), внутри разъема сверху пластинка с четырьмя контактами, смотрящими вниз, снизу место для пластинки от вставляемого разъема.
Средние 2 контакта - это данные, не используем никак, концы можно откусить, присоединять никуда не нужно.
Крайний слева: +5В, крайний справа :земля, минус.
Для проверки аккуратно вольтметром измерьте напряжение на этих выводах на ЮСБ своего компьютера.

Этап 8.
Зарядка.
Это ОЧЕНЬ важно: как сделать схему заряда.
Хотя она очень проста.
Я постараюсь написать отдельно о способах заряда и разряда ли-ионных аккумуляторов, а пока расскажу только о заряде от сети.

Минус, то есть землю, он у нас в схеме везде один, подсоединяем к минусу внешнего питания 12 вольт.
Это может быть сетевой адаптер, или бортсеть автомобиля, что угодно 12-ти вольтовое.

Плюс аккумуляторов подключаем к плюсу, но: ОБЯЗАТЕЛЬНО - через резистор 15-30 Ом, или через лампочку 6-12 вольт.

Суть в том, что лампочка или резистор будут ограничивать ток заряда, и вы работаете полностью в безопасном режиме.
С лампочкой на 6.3 вольта (0.3А, к примеру) удобнее всего: она светиться в то время, когда аккумулятор сосет энергию из сети, то есть заряжается, яркость ее свечения дает представление о силе тока и заряженности аккумулятора, а когда она гаснет - тока нет, аккумулятор зарядился полностью.

-----------------------------------------------------
Врезка:
Большим достоинством Ли-ионных аккумуляторов является то, что нет необходимости заряжать их всегда полностью, да еще после того, как сначала разрядим до конца.
Мы можем совершенно свободно подзаряжать их чуть-чуть, разряжать сколько нужно, опять заряжать...
Отпала необходимость в "умных" зарядках, какие требуются для Ни-марганцевых и частично для кадмиевых: все можно делать как угодно.
Помня простые правила:
- заряжать через ограничивающий ток резистор или лампочку, никогда не замыкать накоротко.
Раньше такой свободой могли похвастаться только свинцовые аккумуляторы, хотя они и сейчас во многом превосходят ли-ионные.
Во многом, но кроме веса и размера, конечно.
-----------------------------------------------------

Кроме резистора, можно поставить на вход защитный диод.
Он не даст вам случайно подключить зарядку неправильной полярностью, и не даст случайным коротким замыканием убить его.
То есть у нас, со стороны заряда, получается последовательная цепь:
Земля (общая везде), аккумулятор, лампочка-резистор, диод, вход + для внешней зарядки.
( по - вспоминал некоторые схемы, которые рисовали некоторые люди : )))
Внимание, не перепутайте последовательное соединение с параллельным!
Здесь неправильное включение диода и резистора не даст ну совершенно никакого толка, аккумулятор окажется незащищен, и это приведет к его сгоранию, хорошо если не ко взрыву!

Фотки и схемы постараюсь сегодня выложить, но писал так, чтобы и без них было все понятно.
Со схемой заряда буду еще работать, может, чего-нибудь поумнее надумаю, а пока – так.


(с) Старлинг, www.La-Star.ru, 10 апреля 2007