Я — счастливый обладатель ноутбука Asus серии K53, который под нагрузкой кушает порядка 70 Вт. Следовательно, провод с триггером быстрой зарядки на 12 В и плата‑повышайка с «Алиэкспресса» тут не помогут — быстрая зарядка Quick Charge 3.0 выдает максимум 12 В / 1,5 А (18 Вт) минус потери из‑за не 100%-го КПД преобразователя. Более мощную «банку» с Power Delivery я покупать не хочу. Комплект сменных аккумуляторов не вариант, ноутбук с зарядным и так весит больше 3 кг.
Короче, я у мамы инженер, недавно пришел новенький паяльник с «Али», в ящике валяется мешок банок 18650, и как раз приехали платы BMS и понижающий модуль. Решено было собирать свой аккумулятор, что я и сделал, посвятив этому занятию три свободных вечера.
Требования
Кратко обрисую требования, которые я предъявлял к своей самоделке.
- Зарядка от штатного ноутбучного БП. Через Micro-USB заряжать такой емкий аккумулятор — мазохизм, кабеля Type-C в доме нет ни одного, а делать отдельный зарядник специально для своей самоделки не кошерно, хочется иметь возможность зарядиться от чего угодно. 220-вольтовое гнездо требует довольно габаритной схемы понижения и выпрямления, которая к тому же нуждается в охлаждении даже при использовании импульсного трансформатора. Поэтому на вход будет стандартное гнездо 5,5 × 2,5 мм, куда можно вставить любой зарядник с напряжением от 13 до 32 В.
- Большая емкость для продолжительной автономной работы. Таскать с собой увесистую штуку, которая сядет через минут двадцать, — удовольствие посредственное. Если уж делать, то делать довольно емкий, чтоб потом не бегать глазами вокруг в поисках розетки.
- Выход — стандартный штекер 5,5 × 2,5 мм. Само собой, если ты решишь повторить эту самоделку и у тебя другой разъем — его легко заменить любым другим.
- Кнопка‑выключатель, для удобства и чтобы не расходовать заряд батареи током холостого хода выходного преобразователя и индикаторами.
- USB-выход с поддержкой быстрой зарядки для смартфона.
- Высокая выходная мощность для нормальной зарядки ноутбука.
- По возможности — регулируемое выходное напряжение для безболезненной перестройки под другой ноутбук при необходимости.
Материалы
Здесь все стандартно для такого рода гаджетов. Собственно аккумуляторные ячейки, плата BMS, входной понижающий и выходной повышающий преобразователи, контроллер быстрой зарядки для USB-выхода и расходники для корпуса.
С аккумуляторами тоже все традиционно: литий‑ионные ячейки типоразмера 18650 прочно засели в арсенале самодельщиков и позиции сдавать не собираются. Они емкие, удобны для создания батарей, относительно недороги, и их можно за копейки (а то и бесплатно) набрать в сервис‑центрах из дохлых ноутбучных батарей. Емкость в таком случае оставляет желать лучшего, но зато это крайне доступный вариант для деревенских нищебродов вроде меня.
Плата BMS (Battery Management System) нужна всегда, если последовательно соединяется больше одной ячейки. Дело в том, что даже произведенные в одной партии аккумуляторы имеют слегка различные характеристики, в частности — емкость. При последовательном соединении ячеек разной емкости они будут разряжаться неравномерно, то есть минимум одна ячейка уйдет в переразряд. А, как ты знаешь, переразряд для литиевых банок — это не просто плохо, а очень плохо.
Обратное произойдет при зарядке такой батареи: менее емкие ячейки зарядятся быстрее, и дальнейшая зарядка приведет к неконтролируемой реакции горения, в простонародье зовущейся взрывом. Горящие литиевые аккумуляторы, раскидывающие вокруг куски адского неугасимого пламени, конечно, выглядят красиво, но это небезопасно, так что давай не будем доводить их до такого состояния, а просто воспользуемся BMS.
Грамотные BMS имеют в составе балансировщик ячеек и схему защиты, которая отключит батарею в случае перегрузки, перезаряда или переразряда, и стоят при этом всего пару баксов. Впрочем, сильно экономить на защите не следует, так что перед покупкой все же почитай отзывы. Попадались платы, в которых заявленный балансировщик не работал или вообще отсутствовал.
Понижающий DC-DC-конвертер по входу нужен для получения стабильного рабочего напряжения зарядки аккумуляторов из неизвестного (хоть и заведомо более высокого) входного. Его важные особенности — наличие хоть небольшого радиатора, так как вся входная мощность будет проходить через него, и, опционально, присутствие ограничителя по току, чтобы с ходу не убить преобразователь мощным током при зарядке в ноль севших аккумуляторов.
Выходной DC-DC-преобразователь — это то, на чем я решил сэкономить, и горько об этом пожалел, но об этом чуть позже. Его задача — обеспечить требуемое стабильное выходное напряжение из напряжения нашей батареи. В идеале он должен иметь защиту от коротких замыканий и перегрузки, чтобы потом не думать, чем его заменить. Ну и хоть небольшой радиатор, по опыту, точно не повредит.
Быстрая зарядка — отдельная тема. Как ты знаешь, она использует линии данных в USB, чтобы устройство могло договориться с зарядником о напряжении и токе зарядки. Стандарт простой, и ты можешь даже сам реализовать зарядное с его поддержкой, если руки растут из нужного места. Но для меня было дешевле и проще купить готовую плату с контроллером, бонусом получил поддержку не только Quick Charge 3.0, но и полдюжины других протоколов.
![Стандарты быстрой зарядки Стандарты быстрой зарядки](https://static.xakep.ru/images/b8bb2497379480db7706f5ed3edeb217/16394/qcstandards.jpg)
www
На Хабре была хорошая статья об использовании умных зарядников в своих целях. Там же описан протокол, что поможет тебе создать соответствующее спецификации зарядное устройство самостоятельно.
Расходники есть в гараже у любого уважающего себя технаря. Это гнезда 5,5 × 2,5, провода, припой, оргстекло или пластик, кнопка, диоды и всякое такое.
У гнезда, как ты помнишь, три контакта: один внутренний (+) и два внешних (–). Внешние я соединил перемычкой для снижения нагрузки. Если не хочешь проблем, тебе стоит сделать так же.
Продолжение доступно только участникам
Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте
Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее
Вариант 2. Открой один материал
Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.
Я уже участник «Xakep.ru»