鋰離子電池的修復(fù)儀的設(shè)計方案

     手機(jī)電池的修復(fù)儀誕生背景：

　　當(dāng)代社會發(fā)展的需要，幾乎人人都在使用手機(jī)，手機(jī)已經(jīng)成為我們離不開的一項生活用品。而人們在頻繁的使用中，逐漸發(fā)現(xiàn)手機(jī)電池并不能達(dá)到我們的使用要求，經(jīng)常在使用一段時間后就出現(xiàn)充不進(jìn)去電，放電時間變短的情況。一塊剛充好的電池，沒用多久就沒電了，從而一種修復(fù)手機(jī)電池的修復(fù)儀就誕生了。

　　設(shè)計原理

　　(一)手機(jī)電池的介紹

　　現(xiàn)在一般手機(jī)電池中均采用的為鋰離子電池。主要因為鋰離子電池是鋰離子(Li-Ion)和鋰聚合物(Li-Pol)，電池具有重量輕，容量大，內(nèi)阻小的特點(diǎn)。但是我們需要按照它的特性來進(jìn)行充電，否則對其損壞會很大，它的可充電次數(shù)也會大大折扣。

　　鋰離子在充電過程中需要注意不能過充電和過放電，它有自身的最低電壓和最高電壓，一般最低電壓在2.2V到2.3V之間，最高電壓在4.2V到4.3V之間，所以我們在設(shè)計電路時需要注意設(shè)置放電終止電壓和充電終止電壓。

　　(二)設(shè)計思路

　　該設(shè)計電路主要分為放電和充電兩個階段。一般的充電器只是對電池進(jìn)行簡單的充電，而該修復(fù)儀多了一個放電過程。

　　放電階段主要是先將電池中的殘余電量徹底放掉，并且使其電壓達(dá)到放電終止值。放電階段主要注意放電電壓終止值的設(shè)置，如果對電池進(jìn)行過放電，將對電池造成很大損壞。

　　充電階段我們與一般的充電器又有所不同，采用的是頻率在周期性變化的脈沖信號對電池進(jìn)行充電。主要考慮到脈沖信號可將電池中的化學(xué)物質(zhì)逐漸激活，使電池達(dá)到出廠時的效果。同樣，在充電時也不能超過充電電壓終止值，過充電也有可能對電池造成永久性損壞。

　　制作過程

　　(一)放電電路的設(shè)計

　　1、設(shè)計要求

　?、俜烹婋娏饕话憧扇‰姵仡~定容量的0.2倍。

　?、诒仨殰?zhǔn)確掌握放電終止電壓，以免因過放電而損傷電池。

　　③以手動方式對放電進(jìn)行啟、?？刂?。

　　2、設(shè)計要點(diǎn)

　?、匐姵胤烹娭两K止電壓時，應(yīng)自動斷開放電回路或自動轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)。

　?、诒阌趯Ψ烹姽ぷ鳡顟B(tài)的監(jiān)控。

　　以下為放電電路設(shè)計思路圖：

圖1  放電電路圖

　　驅(qū)動電路部分可由兩個繼電器構(gòu)成一個自鎖電路，放電結(jié)束時，開關(guān)自動斷開，轉(zhuǎn)入到充電部分。

　　(二)充電電路的設(shè)計

　　1、設(shè)計指標(biāo)

　?、倏烧{(diào)恒流充電，最大充電電流500mA。

　?、诜烹娊Y(jié)束時，自動轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)。

　?、鄢潆娭脸潆娊K止電壓時，恒流電路停止工作，并鎖定“充電結(jié)束”狀態(tài)。

　　2、設(shè)計要點(diǎn)

　　①運(yùn)用電壓比較器監(jiān)測電池電壓，保證至充電終止電壓時，能及時關(guān)斷充電電流并鎖定“充電結(jié)束”狀態(tài)。

　?、谧詣庸δ芘c手動啟、停功能兼?zhèn)洹?/P>

　　充電電路與脈沖信號結(jié)合，對電路進(jìn)行充電。這里的脈沖信號可用555定時器來實現(xiàn)，用3個555來構(gòu)成一個頻率在周期變化的脈沖信號。電路圖如圖。

　　整個電路的連接需要有一個邏輯關(guān)系，可用與非門來實現(xiàn)，在設(shè)計中，我們采用了4012四相輸入與非門。

脈沖信號電路圖

　　(三)設(shè)計邏輯思路

　　1、放電電路邏輯關(guān)系

　　A點(diǎn)電位在放電狀態(tài)時為低電位，充電狀態(tài)時為高電位。此點(diǎn)電位我們暫且記錄下。

　　2、充電電路邏輯關(guān)系

充電電路邏輯關(guān)系圖

　　可見，B點(diǎn)電位在放電狀態(tài)時為低電位，充電狀態(tài)時為高電位，與A點(diǎn)電位相同。由此我們將這兩點(diǎn)電位接入到與非門的輸入端。

　　3、總體邏輯關(guān)系

　　將A、B兩點(diǎn)與脈沖信號均接入與非門的輸入端，再經(jīng)一個非門輸出信號。這樣，就可構(gòu)成了一個邏輯關(guān)系。如表1。接到電池兩端，這里可以用一個開關(guān)TWH8778來連接。

表1：輸出信號邏輯關(guān)系

　　其他電路部分，主要有電源控制部分，可采用整流、濾波、穩(wěn)壓將交流信號轉(zhuǎn)換為我們需要的直流電源。充電電流可采用恒流源充電。

　　該設(shè)計中所用到的電路和器件均為我們常見電路，對現(xiàn)在電類專業(yè)的學(xué)生很有幫助，可通過此類電子制作，鞏固專業(yè)知識，加強(qiáng)對各部分電路的理解和各器件的性能及使用方法。

　　針對鋰離子電池的修復(fù)儀在今后發(fā)展中是必不可少的，因為鋰離子電池環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)，它將是今后發(fā)展中的重點(diǎn)，很多家用電器產(chǎn)品都將逐步采用鋰離子電池。

　　另外，該充電器還可經(jīng)過改造對鎳鎘電池或是鎳氫電池進(jìn)行充電，可將其功能再進(jìn)一步擴(kuò)展，還留有很大的思考空間。