Výroba rychlo nabíječky pro telefon/notebook s USB-C

Rád jezdím na výlety autem a stanuji. Ale také potřebuji pracovat a k tomu potřebuji elektrickou energii. Jako zdroj energie používám obyčejnou autobaterii a právě z této baterie potřebuji nabíjet powerbanku, telefon a nebo notebook. Nabíjet powerbanku, může být relativně jednoduché. Nabíjet telefon, pokud to chcete mít rychlé, už je komplikovanější. Pokud potřebujete nabíjet notebook, tak už se nad tím musíte zamyslet a právě v tomto článku vám popíši, jak si udělat efektivní nabíječku z autobaterie.

Předně si ujasněme termíny. Sice v úvodu používám slovo nabíječka, ale to, co máte k telefonu, není nabíječka. Je to USB zdroj. To, co skutečně nabíjí baterii v telefonu, je elektronika umístěná přímo v telefonu. Ta krabička s USB konektorem je zařízení, které je schopné dodat potřebný proud a napětí.

Trocha historie

Dřív měl každý telefon jiný konektor a pokud jste si zjistili parametry zdroje, mohli jste si vyrobit vlastní zdroj. Ovšem takových zdrojů byste museli mít plnou krabici a ještě k tomu hrst konektorů a redukcí.

Relativně standardním konektorem se stalo USB. Postupně proto telefony jako nabíjecí konektor používaly USB konektor. I můj první smartphone Open Moko Neo FreeRunner byl nabíjený z USB mini konektoru. Byl to právě jeden z prvních telefonů, který se nabíjel výhradně přes USB, ještě než to Evropská unie zavedla jako standard. Na začátku to totiž bylo tak, že první telefony měly USB, ale stále měly i napájecí konektor. Následně se USB stalo víceméně standardem nabíjení. A Evropská unie zavedla jako standardní napájecí konektor micro USB. Dnes už se používá USB-C konektor, který má mimo jiné tu výhodu, že ho připojíte v jakékoli orientaci.

Ovšem dnešní telefony mají mnohem větší spotřebu a zároveň i jejich baterie mají větší kapacitu. Tím pádem je potřebujete častěji dobíjet a chcete je dobít i rychle, abyste telefon mohli okamžitě používat. Důsledkem toho je, že potřebujete do telefonu dodat mnohem větší množství energie a navíc v mnohem kratším čase. Dostat tak do telefonu dostatečné množství energie už není tak triviální a obyčejný USB zdroj vám dnes už nebude stačit.

Pokud potřebujete napájet něco z USB, stačí jakýkoli 5V stabilizátor. Obyčejný stabilizátor má však velkou spotřebu a hřeje se. Lepší je použít step-up nebo step-down pulzní stabilizátor, který má mnohem větší účinnost. Pulzní stabilizátor je i v tomto zdroji do auto zásuvky. Jakožto zkušený elektrotechnik jsem si dané zařízení upravil tak, aby na výstupu bylo 5V a na kabel jsem napájel USB konektor.

Pulzní stabilizátor je i v tomto speciálním zdroji s redukcí, který jsem sám navrhl a realizoval. Následně jsem vyrobil několik dalších kusů pro kamarády.

Když jsem měl notebooky Lenovo ThinkPad X1 Carbon nebo TUXEDO Pulse 15, udělal jsem si kabel, který jsem mohl svorkami přidělat na 12V autobaterii s konektorem pro daný notebook. Napětí z 12V na 19V mi zajišťoval pulzní step-up stabilizátor. Celé řešení je malé a velmi účinné. Nemá smysl používat invertor z 12V na 230V a pak do toho připojovat zdroj od notebooku, protože to je neefektivní řešení.

Zde je pulzní nastavitelný step-up stabilizátor s konektorem pro notebook. Strana s chladičem:

Pulzní nastavitelný step-up stabilizátor. Strana s elektronikou a potenciometrem pro nastavení výstupního napětí:

Nový notebook

Nyní mám k práci nový notebook, který má k napájení pouze USB-C a vyžaduje Power Delivery. Běžný zdroj už proto nemohu použít. A tak jsem začal řešit, jak tento nový pracovní počítač napájet alternativně např z baterie.

Co je to Power Delivery (PD)

Power Delivery (PD) je standard pro rychlé nabíjení přes USB-C. Umožňuje vyšší výkon (napětí a proud) než běžné USB nabíjení a inteligentní komunikaci mezi nabíječkou a zařízením.

Hlavní vlastnosti Power Delivery:

• 📶 Obousměrná komunikace: USB zdroj a zařízení si „povídají“ – domluví se na ideálním výkonu.
• ⚡ Vyšší výkon: Podporuje až 240 W (původně 100 W) – vhodné i pro notebooky.
• 🔄 Obousměrné napájení: Napájení může proudit z notebooku do telefonu i naopak.
• 🔌 Univerzálnost: Jeden USB-C kabel může napájet telefony, tablety, notebooky, monitory a další zařízení.

Poznámka: USB PD se používá převážně s konektorem USB-C, ale může fungovat i přes jiné konektory při specifické implementaci.

K čemu se Power Delivery používá:

• Nabíjení telefonů a notebooků (např. MacBook, Dell XPS, Lenovo Thinkpad).
• Napájení monitorů a dokovacích stanic přes USB-C.
• Snížení počtu nabíječek a kabelů – jeden adaptér na vše.

V praxi to znamená, že při práci doma napájím notebook z monitoru a originální zdroj k notebooku nepoužívám. Výkonný USB zdroj od telefonu používám k napájení notebooku když cestuji, protože tento zdroj je malý a lehký a výkon má dostatečný.

Co daný USB zdroj podporuje, lze dohledat v dokumentaci a často je to uvedeno i na štítku USB zdroje. Hledejte označení „USB-C PD“, „Power Delivery“, a podívej se na maximální výkon USB zdroje (nabíječky), například 65W PD. Zásadní informací je i napětí, které může poskytnout, protože notebooky potřebují 19 V – u vhodných USB zdrojů bývá uvedeno 20 V.

Příklady výkonu:

Napětí	Proud	Výkon
5 V	3 A	15 W
9 V	3 A	27 W
20 V	5 A	100 W
48 V	5 A	240 W (USB PD 3.1 Extended)

Zdroj od mobilního telefonu, který nedokáže nenapájet notebook, ale telefon dokáže dobýt rychle:

Zdroj od mobilního telefonu, který může napájet i notebook. Protože dokáže na výstupu poskytnout i 20 V.

Originální zdroj k notebooku Lenovo Thinkpad:

Verze USB Power Delivery (USB PD)

Verze	Rok vydání	Maximální výkon	Hlavní vlastnosti
USB PD 1.0	2012	10 W – 100 W (5 V až 20 V, 2 A až 5 A)	Základní přepínání napětí; omezená kompatibilita
USB PD 2.0	2014	100 W	Integrace s USB Type-C; zavedení profilů napětí a proudu
USB PD 3.0	2015	100 W	Zavedení PPS (Programmable Power Supply), lepší řízení nabíjení
USB PD 3.1	2021	240 W (Extended Power Range – EPR)	Rozšířený výkon (48 V, 5 A), podpora pro větší zařízení jako notebooky

Co je Quick Charge

Ještě existuje technologie Quick Charge. Quick Charge je technologie rychlého nabíjení od firmy Qualcomm, určená především pro zařízení s jejich procesory (např. Snapdragon). Umožňuje zkrátit dobu nabíjení telefonu či tabletu pomocí zvýšení napětí nebo proudu.

Hlavní vlastnosti:

• ⚡ Rychlejší nabíjení než standardní USB
• 🔌 Funguje přes klasické USB-A nebo USB-C (záleží na verzi)
• 📱 Nejčastěji u telefonů s čipem Qualcomm Snapdragon
• 🔋 Kompatibilní zařízení se domluví s nabíječkou a zvolí ideální napětí

Přehled verzí Quick Charge:

Verze	Maximální výkon	Poznámky
QC 1.0	10 W	Pouze vyšší proud
QC 2.0	18 W	Zavedení vyššího napětí (5V, 9V, 12V)
QC 3.0	18 W	Dynamické napětí (3,6V–20V)
QC 4.0 / 4+	27 W a více	Podpora USB Power Delivery
QC 5.0	100 W+	Velmi rychlé nabíjení, podpora USB PD, více článků současně

Porovnání Quick Charge vs Power Delivery

• Quick Charge je uzavřený standard Qualcommu
• Power Delivery je otevřený a univerzálnější
• Obě technologie mohou spolupracovat – QC 4.0+ podporuje i USB PD

Napájecí konektor pro notebooky

Typický napájecí konektor pro notebooky má kulatý tvar a napětí 19 V. Obvykle se nazývá DC konektor 🔌. Nemusí však být vždy stejný, ani kulatý. Mnoho notebooků značek HP, Asus a Acer mělo stejný konektor se stejnou polaritou a napětím 19 V. Zdroje od těchto notebooků jsem tak mohl používat i ve svém notebooku Compal FL90.
Stejně vypadající konektory však nemusí být kompatibilní – mohou se lišit rozměry i polaritou. Některé konektory obsahují inteligentní čip nebo třetí kontakt (např. Dell).

🧾 Základní informace:

• Používá se u napájecích adaptérů notebooků, často s napětím 19 V.
• Typické označení: DC konektor nebo barrel konektor.
• Skládá se z vnějšího válcového pláště a vnitřního kolíku (pinu).
• Rozměry se uvádějí jako vnitřní průměr × vnější průměr – např. 5.5 × 2.5 mm.

📦 Příklady rozměrů (dle výrobce):

Výrobce	Rozměry konektoru (mm)	Poznámka
HP	4.8 × 1.7 nebo 7.4 × 5.0	Novější mají modrý střed
Lenovo	5.5 × 2.5 / USB-C	Starší modely mají barrel, novější USB-C
Dell	7.4 × 5.0	Se středovým pinem
ASUS / Acer	5.5 × 2.5 nebo 4.0 × 1.35	Záleží na modelu
Toshiba	5.5 × 2.5	Standardní velikost

Napájecí konektory Lenovo ThinkPad

Největší zmatek v konektorech má firma IBM, později Lenovo, která téměř vždy používala nějaký speciální typ konektoru. Notebooky Lenovo ThinkPad používaly v různých generacích různé typy napájecích konektorů. Níže najdete jejich základní přehled.

1. 🔌 Kulatý DC konektor (barrel konektor)

U starých notebooků měla velký žlutý kulatý konektor.

• Období: do cca roku 2013 (např. ThinkPad T410, T420, T530)
• Rozměr: 7.9 mm vnější / 5.5 mm vnitřní průměr se středovým pinem
• Napětí: 20 V
• Poznámka: Vzhledově podobný jako u jiných značek, ale nemusí být kompatibilní

2. 🟨 Obdélníkový „Slim Tip“ (žlutý konektor)

Následně přešla na velmi atypický hranatý konektor.

• Období: od cca 2013 (např. T440, T460, T480, X260, L580)
• Tvar: obdélníkový, uvnitř žlutý plast
• Napětí: 20 V
• Název: Lenovo Slim Tip / Rectangular Tip
• Výkon: 45W, 65W, 90W, 135W adaptéry

3. ⚡ USB-C (Power Delivery)

Dneska naštěstí přešla na standardní USB-C

• Období: od cca 2018–2019 (např. T490, T14, X1 Carbon Gen 6+)
• Standard: USB-C Power Delivery (PD)
• Výhoda: Univerzální pro více zařízení (notebook, telefon, tablet)
• Výkon: typicky 65W nebo 100W PD adaptér

Důležité pro správné napájení notebooku

Pro správné napájení notebooku je důležité zajistit, aby napájecí adaptér odpovídal požadavkům zařízení. Klíčové parametry jsou napětí (V), proud (A) a typ konektoru. Napětí musí být shodné s požadavky notebooku, proud může být nižší než je uveden na dodaním originálním zdroji, ale pak se notebook nebude třeba dobíjet pokud notebook bude provozován na maximální výkon. Také je nutné dodržet správnou polaritu konektoru – většina notebooků má plus uvnitř a minus vně. Použití nevhodného adaptéru může vést k nefunkčnosti, poškození baterie nebo samotného zařízení. Doporučuje se používat originální nebo certifikované náhradní napájecí zdroje. Ale odborník si poradí i s necertifikovanými zdroji.

Napájení notebooku z olověné autobaterie na cestách

Při cestování je napájení notebooku často výzvou, zejména pokud není k dispozici klasická elektrická zásuvka. Starší olověná autobaterie je efektivním řešením pro napájení notebooku. Nicméně, protože napětí olověné baterie je obvykle nižší (12 V), je nutné použít DC-DC měnič, který přemění napětí na hodnoty potřebné pro notebook, obvykle 19 V nebo 20 V, v závislosti na modelu zařízení.

Dále je důležité vybrat správný kabel a konektor, který odpovídá napájecímu vstupu notebooku, a ujistit se, že měnič poskytuje dostatečný výkon (například 60 W, 90 W nebo více podle požadavků notebooku). Měniče by měly mít také ochrany proti přetížení, přepětí a zkratu pro bezpečné používání.

S kvalitním DC-DC měničem a odpovídající baterií lze notebook napájet i na dlouhých cestách mimo civilizaci, ale vždy je dobré mít na paměti, že olověné baterie jsou těžké a mají omezenou kapacitu, takže je důležité plánovat nabíjení a výdrž tak, aby nebyl ohrožen další provoz zařízení.

Napájení notebooku z baterie na cestách

Pokud váš notebook je napájen pomocí USB-C. lze jako zdroj lze použít powerbanku s dostatečnou kapacitou a výkonem. Pro zajištění kompatibility je důležité, aby powerbanka podporovala výstupní napětí odpovídající požadavkům notebooku – typicky 20 V přes USB-C Power Delivery nebo napěťově přepínatelný DC výstup. Dále je třeba zajistit vhodný kabel. Jakýkoli USB-C kabel nelze použít.

Já jsem pro tyto učely koupil specialní destičku s elektroikou, která funguje jako step-up step-dow pulzni stabilizátor a podporuje Power Delivery, díky čipu XPM52C. Při vstupním napětí min 20V by tak měla poskytovat až 65W energie pro běh nebo nabíjení.

Destička zakoupená na Aliexpresu:

Při zapojení na 12V baterii dokáže bez problému napájet můj nový pracovní notebook Lenovo Thinkpad P14S.

Řešení na míru

I vy si můžete udělat zdroj dle svých potřeb. Budete si k tomu muset nastudovat něco elektrice a elektrotechnice a přečíst si dokumentaci.

Ano, studoval jsem ČVUT, fakultu elektrotechnickou, a léta jsem se zabýval elektrotechnikou. Vývoj elektrotechnických projektů však nenabízím. Nyní poskytuji služby primárně v oblasti IT. Pokud tedy chcete řešit nějaký elektrotechnický projekt, mohu se ho účastnit z pohledu architektury a vývoje softwaru. Pro vývoj elektroniky poskytuji pouze konzultace. Kontaktovat mě můžete skrze e-mail nebo kontaktní formulář.