Зарядка телефона от батареек: что работает

Идея простая: в ящике лежат пальчиковые батарейки, телефон разрядился, значит нужно соединить одно с другим. На практике четыре элемента AA дают 10–15 ватт-часов, а современный смартфон требует 15–20 на полный заряд, причём половина энергии теряется на преобразовании напряжения. Разбираем, какие схемы дают результат, а какие только выглядят рабочими.

ПАСПОРТ ОБЗОРА · шесть выводов

1. ПРЕДМЕТ АНАЛИЗА

Аварийная зарядка смартфона от первичных элементов AA и подручных источников постоянного тока

2. МАССОГАБАРИТНЫЙ ОПТИМУМ

Кассета на 4–6 элементов AA, повышающий модуль 5 В / 1 А, кабель 20 см, масса 150–200 г

3. ПИТАНИЕ

4×AA щелочных: 6 В и 10–15 Вт·ч; 6×AA: 9 В и 15–22 Вт·ч; на выходе стабилизированные 5 В

4. РАБОЧИЙ ДИАПАЗОН

0,5–0,8 полного заряда смартфона с четырёх AA, 0,9–1,2 с шести, КПД преобразования 80–85%

5. КРИТИЧЕСКИЙ РИСК

Подача 6–9 В напрямую в USB-порт, перегрев дешёвого модуля, протечка элементов в кассете

6. ПРАКТИЧЕСКИЙ ВЕРДИКТ

Работает как аварийный вариант на один-два звонка, а не как замена повербанку: на ватт-час выходит в пять раз дороже лития

Арифметика, которая всё решает

Щелочной элемент AA имеет ёмкость 2,5–3,7 Вт·ч при 1,5 В. Четыре штуки — 10–15 Вт·ч. Смартфон с батареей 4000 мА·ч на 3,85 В требует 15,4 Вт·ч на полный заряд, причём заряд идёт через преобразование: телефон принимает 5 В и сам преобразует их в 4,2 В для батареи, теряя ещё 10–15%.

Считаем сквозной КПД. Повышающий модуль из 6 В в 5 В работает с КПД 80–85%. Зарядная схема телефона — ещё 85–90%. Итого из 10–15 Вт·ч в элементах до батареи доходит 6,8–11,5 Вт·ч, то есть 45–75% одного заряда. Обратная величина тоже информативна: чтобы гарантированно получить один полный заряд, нужно 20–25 Вт·ч, то есть шесть-семь хороших AA.

Ni-MH аккумуляторы формата AA на 2000 мА·ч дают 2,4 Вт·ч каждый, четыре штуки — 9,6 Вт·ч. Это меньше, чем у щелочных, но их можно заряжать снова, а внутреннее сопротивление ниже: под нагрузкой 1 А они просаживаются меньше, и модуль работает стабильнее.

Какие схемы действительно работают

Работающая схема всегда содержит преобразователь. Вариант первый: кассета на четыре AA (6 В), повышающий модуль на 5 В и USB-гнездо. Вариант второй: кассета на шесть AA (9 В) и понижающий модуль до 5 В — КПД ниже, зато при просадке элементов остаётся запас. Третий вариант: автомобильный аккумулятор 12 В через адаптер прикуривателя — самая мощная схема, но она привязана к машине.

Неработающие схемы выглядят проще. Соединить четыре AA напрямую в USB-кабель нельзя: 6 В на входе телефона — это выход за пределы допуска, и контроллер питания уходит в защиту или выгорает. Три элемента дают 4,5 В, которых не хватает для зарядки: телефон видит «слабый источник» и не начинает приём. Один элемент — 1,5 В, бесполезно.

Отдельная история — самодельные источники вроде лимона или картошки. Они дают единицы миллиампер при напряжении около вольта, и зарядка телефона от них невозможна физически: чтобы получить 5 Вт в течение часа, нужно около 600 таких элементов. Это демонстрация электрохимии, а не источник питания.

Что важно в сборке

Кассета должна быть с крышкой и пружинами: элементы, болтающиеся в отсеке, дают плохой контакт и греются. Провода — сечением не меньше 0,5 мм² и длиной до 20 см: при токе 1 А потери в тонком длинном проводе заметны, а нагрев опасен рядом с элементами.

Модуль выбирают с защитой от переразряда: при падении входного напряжения ниже 4,5 В он должен отключаться, иначе элементы высасываются в ноль и текут. Хороший признак — наличие дросселя и конденсаторов, плохой — одна микросхема без обвязки.

Практическая мелочь, которая экономит заряд: выключить телефон на время подпитки и не трогать экран. Экран и модем съедают 1–2 Вт, то есть четверть мощности модуля. За полчаса подпитки с выключенным экраном в батарею уходит в два раза больше, чем с включённым.

Сравнение схем

Порядок сборки

Сначала измеряют элементы под нагрузкой: резистор 5–10 Ом на пару секунд показывает реальное состояние. Разброс больше 0,2 В между элементами в одной кассете недопустим — слабый элемент первым уйдёт в переполюсовку. Затем собирают кассету, припаивают провода к модулю, проверяют на выходе 5,0–5,2 В мультиметром, и только после этого подключают телефон.

Кабель — короткий и толстый. Тонкий провод сечением 0,1 мм² при токе 1 А даёт падение 0,3–0,5 В, и телефон считает источник слабым, снижая ток приёма вдвое. Кабель длиной 20 см с жилами 0,5 мм² решает проблему.

Корпус — жёсткий. Кассета в кармане рюкзака ломается, пружины гнутся, провода отрываются. Простейшее решение: пластиковая коробка с прокладкой, кассета на двустороннем скотче, модуль на стяжках, разъём выведен на торец.

Ошибки и рабочие приёмы

Эшелонирование питания связи

[1] ОСНОВНОЙ  ──→  повербанк 20 000 мА·ч
                  задача: 3–5 полных зарядов, зарядка любых устройств
                       │
[2] СМЕННЫЙ   ──→  кассета 18650 с USB-выходом
                  задача: замена банок за десять секунд
                       │
[3] АВАРИЙНЫЙ ──→  4–6×AA + повышающий модуль
                  задача: один-два звонка, когда всё остальное село
                       │
[4] ПОСЛЕДНИЙ ──→  солнечная панель или динамо
                  задача: медленная подпитка на длинной стоянке

Смысл такой лестницы в том, чтобы каждая ступень была дешевле и доступнее предыдущей, а не мощнее. Кассета на AA нужна не вместо повербанка, а на случай, когда повербанк разряжен, а элементы можно купить в любом сельском магазине.

Частые вопросы