自制手機(jī)鋰離子電池充電器

自制手機(jī)鋰離子電池充電器

自制手機(jī)鋰離子電池充電器鋰離子電池以其體積小、容量大、重量輕、無記憶效應(yīng)、無污染、電池循環(huán)充放電次數(shù)多（壽命長）等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已普遍地在手機(jī)上使用。但在實際使用中有不少人會覺得鋰離子電池的壽命很短，用不了多久就充不上電了，其實都是因為充電不當(dāng)造成電池的損壞。鋰離子電池充電條件要求嚴(yán)格，充電控制要求精度高，對過充電的承受能力差，如果用一般的充電器對其充電，必定會因過充電而損壞。因此，鋰離子電池的充電器必須符合鋰離子電池的充電特性要求。

鋰離子電池的充電過程分兩階段進(jìn)行，首先用恒流充電到４．２Ｖ＋０．０５Ｖ，即轉(zhuǎn)入４．２Ｖ±０．０５Ｖ恒壓的第二階段充電，恒壓充電電流會隨著時間的推移而逐漸降低，待充電電流降到０．１ＣｍＡ?xí)r，表明電池已充到額定容量的９３％或９４％，此時即可認(rèn)為基本充滿，如果繼續(xù)充下去，充電電流會慢慢降低到零，電池完全充滿。恒流充電率為０．１ＣｍＡ～１．５ＣｍＡ（ＣｍＡ：當(dāng)電池額定容量為１０００ｍＡｈ時，則１．０ＣｍＡ充電率表示充電電流為１０００ｍＡ；１．５ＣｍＡ充電電流為１５００ｍＡ，依此類推）。標(biāo)準(zhǔn)充電率為０．５ＣｍＡ，約需２小時可將電池電壓（放電到３．０Ｖ的電池）充到４．２Ｖ，再轉(zhuǎn)入恒壓充１小時左右，即可結(jié)束充電。整個充電過程約需３小時，當(dāng)充電率為１．５ＣｍＡ?xí)r，第一階段的充電時間只約需１／２小時。

筆者根據(jù)鋰離子電池的充電特性，制作了一款充電器，電路圖見圖１，其效果很好。該充電器主要由恒流源、恒壓源和電池電壓檢測控制三部分組成。其工作原理為：市電經(jīng)電源變壓器降壓、整流、濾波，由ＩＣ１構(gòu)成恒流源經(jīng)繼電器的常閉觸點(diǎn)向電池進(jìn)行第一階段恒流充電；當(dāng)電池的電壓上升到由ＩＣ３組成的電壓比較器所設(shè)定的４．２Ｖ時，電壓比較器輸出高電平，經(jīng)Ｒ７、ＺＤ２觸發(fā)可控硅ＳＣＲ導(dǎo)通，繼電器Ｊ得電吸合，Ｊ－１的常閉點(diǎn)斷開，常開點(diǎn)接通，轉(zhuǎn)為由ＩＣ２組成的恒壓源進(jìn)行第二階段的恒壓充電。繼電器之所以要用可控硅來控制，是因為在轉(zhuǎn)為恒壓充電時，電池的電壓會有所下降，電壓比較器又會轉(zhuǎn)為輸出低電平，但由于可控硅觸發(fā)后的自保持特性就可消除這一影響。ＺＤ２和Ｃ５的作用是消除誤觸發(fā)。Ｄ５的作用是防止電池電流倒流損壞ＩＣ１。

元件選擇：電源變壓器Ｔ的次級電壓為１０Ｖ，輸出功率根據(jù)你設(shè)定的第一階段充電電流大小而定。ＩＣ１、ＩＣ２用可調(diào)三端穩(wěn)壓集成電路ＬＭ３１７，恒流源的電流大小由Ｒ１的阻值大小決定，其電流大小的計算方法為：１．２５Ｖ除以Ｒ１的阻值，電阻Ｒ１的功率應(yīng)≥２Ｗ，筆者選用的阻值是１．８Ω。恒壓源電壓的高低由Ｒ２和Ｒ３的比值決定。按ＬＭ３１７使用手冊的推薦，Ｒ３的阻值在１２０Ω～２２０Ω之間選取，電壓高低的計算方法為：１．２５（１＋Ｒ３／Ｒ２）。ＩＣ３應(yīng)選用單電源供電的運(yùn)放，可用廉價的ＬＭ３５８雙運(yùn)放（只用其中一個運(yùn)放）。為保證調(diào)試的精確，可調(diào)電阻Ｒ２及Ｗ均應(yīng)選用多圈精密可調(diào)電阻。繼電器選用工作電壓為１２Ｖ、且觸點(diǎn)電流較大的，以減少接觸電阻，筆者選用的是８Ａ的。可控硅ＳＣＲ選用小電流的單向可控硅，筆者用的型號為ＭＣＲ１００－８的１Ａ單向可控硅。Ｄ１～Ｄ５應(yīng)選用工作電流大于３Ａ的二極管。另外，因第一階段的充電電流較大，充電器輸出到電池座的導(dǎo)線應(yīng)選用稍粗的，以減少因?qū)Ь€內(nèi)阻引起的電壓降而影響控制電壓的精度，同樣，電池座與電池也應(yīng)接觸良好。在設(shè)計電路板時，應(yīng)注意區(qū)分ＩＣ１、ＩＣ２的引腳（見圖２所示）。ＩＣ１、ＩＣ２應(yīng)加足夠大的散熱片，如兩者共用散熱片時，其中一個應(yīng)加絕緣片，建議加在ＩＣ２上，理由是ＩＣ１工作時發(fā)熱量較大，加絕緣片會增加熱阻，影響散熱效果。為了減少ＩＣ１、ＩＣ２與散熱片的接觸熱阻，接觸面應(yīng)加散熱硅脂。因ＬＭ３１７的散熱板與其輸出端內(nèi)部是相連的，所以散熱片應(yīng)獨(dú)立絕緣。發(fā)光二極管ＬＥＤ１和ＬＥＤ２的作用是指示充電的工作狀態(tài)，第一階段恒流充電時ＬＥＤ２亮，第二階段恒壓充電時ＬＥＤ１亮，可分別選用不同顏色的發(fā)光二極管，以示區(qū)別。

調(diào)試：充電器裝好后，先斷開Ｒ７，接上電源，用數(shù)字萬用表測量ＩＣ３的{2}{6}腳電壓，調(diào)整Ｗ，使電壓為４．２Ｖ，初步調(diào)好比較電壓點(diǎn)，給ＩＣ２的輸出端接上４７Ω的假負(fù)荷，測量ＩＣ２的輸出端的電壓，調(diào)整Ｒ２，使電壓為４．２Ｖ。接著，斷開電源，接上Ｒ７；斷開假負(fù)荷，接上待充電電池。然后接上電源，這時充電器給電池進(jìn)行恒流充電。為確保比較電壓點(diǎn)精確，應(yīng)分別測量電池兩端的電壓和電壓比較器采樣點(diǎn)Ａ點(diǎn)與ＩＣ３第{4}腳之間的電壓，Ａ點(diǎn)的電壓值減去電池兩端的電壓值即為導(dǎo)線的電壓降值，再調(diào)整Ｗ，使ＩＣ３的{2}{6}腳的電壓為４．２Ｖ＋導(dǎo)線的電壓降值，以確保第一階段充電結(jié)束時，電池兩端的電壓精確達(dá)到４．２Ｖ。至此，調(diào)整完成，充電器可投入正常使用。