Доопрацювання китайської Power Bank

Отже. Все почалося з того, що друг замовив на ebay.com пристрій під назвою Power Bank. Девайс, сам по собі, досить корисний, коли не зовсім китайський та й коштує вдвічі дорожче. Цей же був замовлений саме для експериментів та доробок. Приблизно через місяць прилад приповз на місцеве відділення пошти, а потім потрапив до нас у руки:

Такий ось нічим не примітний чорний глянсовий корпус. Зверху знаходиться якась кнопка та те, що має бути індикатором рівня. На одному торці корпусу знаходиться miniUSB роз'єм для заряджання пристрою, а на іншому – два USB роз'єми для підключення мобільної техніки. Китайці обіцяють на них 5В із струмами 1А та 2.1А.

Через кілька днів він був підданий безжальному розбиранню, для цього, в принципі і був замовлений. Розібрати це диво техніки виявилося зовсім просто, китайці намертво заклеїли корпус по периметру. І ось, після пів години мук нашому погляду постала наступна картина:

Усередині виявилося 4 акумулятори формату 18650, такі ж як у батареях ноутбуків (якраз такі акумулятори були підготовлені перед замовленням девайсу), при цьому підключеними виявилися лише два з них. Як пізніше з'ясувалося, непідключені акумулятори не подавали жодних ознак життя і почали покриватися іржею під поліетиленовою обгорткою. У зв'язку з чим були негайно відправлені на смітник.

Між акумуляторами затишно влаштувалася плата управління, яка містила:

підвищує STEP-UP перетворювач на якійсь невідомій мікросхемі з номіналом 8628 (даташит на неї знайти так і не вдалося);
схему контролю рівня напруги для запобігання перерозряду акумуляторів та за сумісництвом зарядний пристрій на двох мікросхемах DW01 (мікросхемаконтролю) та 8205А (два MOSFET транзистори);
пару транзисторів для увімкнення "індикатора рівня заряду";
"індикатор рівня заряду", який насправді виявився чотирма світлодіодами, увімкненими паралельно.

MOSFET транзистори М1 і М2 таки є мікросхемою 8205А. Від подальшого використання її як зарядний пристрій довелося відмовитися. По-перше, при підключенні 4-х акумуляторів вона досить сильно грілася, а по-друге на самі акумулятори подавалося близько 5В. Та й заряджати 4 акумулятори включених паралельно та ще й без контролю температури, не найкраща ідея. Тому розпочався пошук альтернативного рішення. Вибір упав на мікросхеми TP4056. Характеристики у неї такі:

напруга живлення від 4 до 8В. (Типове 5В.);
струм заряду, що настроюється. максимальний струм 1А;
рівень напруги заряджання акумуляторів 4.2В;
контроль температури за допомогою терморезистора з негативним ТКС;
мінімум зовнішніх компонентів.

Схема включення від така (взята з даташита):

Виходить дуже зручна штука, потрібно лише задати рівень струму зарядки резистором Rprog і подати живлення, а про решту мікросхеми подбає сама. Китайці, до речі, випускають готові модулі для заряджання літієвих акумуляторів, але підключення терморезистора там не передбачено, що є величезним мінусом.

Самі мікросхеми були замовлені з того самого ebay, у кількості 5шт. Спочатку передбачалося зробити окремий канал на кожен акумулятор, але через обмеження у вільному просторі довелося обмежитися двома каналами і з'єднати акумулятори парами (тим більше в батареї для ноутбука зроблено так само). У результаті народилася така схема:

Як видно, крім схеми зарядного пристрою до пристрою додалися два індикаторні світлодіоди. HL1 загоряється після закінчення процесу зарядки обома мікросхемами, тобто. поки одна з них продовжує зарядку і сигнал про закінчення не видається, світлодіод не горітиме. Світлодіод HL2 спалахує в тому випадку, якщо одна з мікросхем перестане видавати сигнал про нормальну роботу (тобто відбувся перегрів, обрив, здох акумулятор тощо). А поки що обидві мікросхеми кажуть, що все добре, світлодіод погашений. Пари акумуляторів з'єднані через діоди, щоб унеможливити вплив мікросхем один на одного в процесі роботи. Діод слід вибирати з найменшим опором переходу, інакше напруга на виході буде помітно нижче за напругу на акумуляторах і схема контролю буде відключати перетворювач занадто рано. Я взяв діодне складання S30SC4M з комп'ютерного блоку живлення, падіння напруги склало 0.25В. Досить непоганий результат, хоч і не ідеал. Струм заряду налаштовуємо виходячи з параметрів зарядного пристрою. Як виявилося, жодне з наявних у нас не дає струм більше 1А. Тому зарядний струм на кожну пару акумуляторів обмежений лише на рівні 0.5А. Мікросхемам комфортно працювати, а ось при більшому струмі доведеться продумати охолодження мікросхем. Терморезистори були випаяні з батареї для ноутбука. За кімнатної температури мали опір у районі 8К. Мікросхема вважає ситуацію аварійною, якщо напруга на першому виведенні стане менше 45% від живильного (2.25В) або вище 80% від живильного (4В.). Тому були підібрані номінали резистивного дільника на виведенні 1 мікросхем. У результаті при кімнатній температурі висновок TEMP приходить близько 3В. за кімнатної температури.

Вся ця справа була зібрана на такій платі:

Шедевром її неназвати, але переробляти було, чесно кажучи, ліньки. Тим більше, що ця плата працює нормально, ні обривів ні КЗ на ній немає, а пара доріжок, що розпливлися, ще нікому не заважали. "Лопухи" по обидва боки плати є терморезисторами і зручно лягають під акумулятори. Так, резистори на 0.5 Ом знайти не вдалося, тому впаяли два резистори на 1 Ом. паралельно "бутербродом".

Тепер настав найцікавіший момент, поєднання двох плат – китайської та нашої. Перед початком процедури об'єднання треба провести деякі доопрацювання того, що було встановлено спочатку. По-перше – з якоїсь незрозумілої причини китайці зробили так, що при подачі зовнішнього живлення на плату запускався перетворювач і молотив у порожню. По-друге, починали світитися світлодіоди "індикатора рівня", що вночі досить сильно заважає. Отже, беремо плату і починаємо випоювати з неї зайві елементи:

А саме діод (щоб не було зайвого падіння напруги, та й грівся він не слабо, пізніше був вилучений і резистор з номіналом R470), і резистор на 100К. (якраз через нього і контролювався факт подачі напруги живлення). Заодно міняємо резистори в обв'язці DW01 відповідно до датаситу - 470 Ом на 100 Ом, і 2К на 1К. (На фото вони ще не змінені). На звороті плати так само робимо деякі зміни:

Поділяємо вхідну та вихідну землі. Тепер управління подачею напруги на перетворювач повністю залежить від мікросхеми DW01. і підпаюємо дроти:

Лівий провід +, правий -. Відповідно пізніше, після виключення резистора R470, плюсовий провід паяється на майданчик біля miniUSB роз'єму. А сам резистор виконував суто захисну функцію, але т.к. у нас на кожній мікросхемі стоїть окремий резистор на 0.5 Ом, цейє зайвим.

Пізніше виявилося, що треба зробити ще одну доопрацювання плати:

Ось тепер все готове до возз'єднання. У нашій платі контактні майданчики виведені навпроти контактних майданчиків на китайській платі. До цих майданчиків раніше було підключено акумулятори. Я ж просто взяв і просвердлив у них отвори. Потім впаяв у свою плату два товсті висновки, що залишилися після паяння діодного мосту, а потім впаяв їх в основну плату, припаяв світлодіоди, дроти від акумуляторів і живлення (мінус акумуляторів підключається туди ж, де був спочатку, біля USB роз'ємів і мінус живлення з miniUSB рознімання йде туди ж). Думаю, що у графічному вигляді буде зрозуміліше, адже краще один раз побачити, чим.

А насправді це все виглядає так:

У такому вигляді вся ця справа перевірялася протягом двох діб, а потім була упакована назад у корпус:

Для світлодіодів було просвердлено отвори біля miniUSB роз'єму. Лівий світлодіод сигналізує про закінчення зарядки, а правий наявність аварії. Додаткова плата стала ідеальною, начебто китайці саме для неї і залишили місце.

Підключаємо зарядний пристрій, але тільки не те, що йшло в комплекті, а нормальне, що чесно видає 1А. 5В. на виході. Чекаємо деякий час і.