鋰離子電池修復儀的設計原理及制作過(guò)程

手機電池的修復儀誕生背景：

當代社會(huì )發(fā)展的需要，幾乎人人都在使用手機，手機已經(jīng)成為我們離不開(kāi)的一項生活用品。而人們在頻繁的使用中，逐漸發(fā)現手機電池并不能達到我們的使用要求，經(jīng)常在使用一段時(shí)間后就出現充不進(jìn)去電，放電時(shí)間變短的情況。一塊剛充好的電池，沒(méi)用多久就沒(méi)電了，從而一種修復手機電池的修復儀就誕生了。

設計原理
　　(一)手機電池的介紹
　　現在一般手機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，內阻小的特點(diǎn)。但是我們需要按照它的特性來(lái)進(jìn)行充電，否則對其損壞會(huì )很大，它的可充電次數也會(huì )大大折扣。
　　鋰離子在充電過(guò)程中需要注意不能過(guò)充電和過(guò)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，所以我們在設計電路時(shí)需要注意設置放電終止電壓和充電終止電壓。
　　(二)設計思路
　　該設計電路主要分為放電和充電兩個(gè)階段。一般的充電器只是對電池進(jìn)行簡(jiǎn)單的充電，而該修復儀多了一個(gè)放電過(guò)程。
　　放電階段主要是先將電池中的殘余電量徹底放掉，并且使其電壓達到放電終止值。放電階段主要注意放電電壓終止值的設置，如果對電池進(jìn)行過(guò)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，使電池達到出廠(chǎng)時(shí)的效果。同樣，在充電時(shí)也不能超過(guò)充電電壓終止值，過(guò)充電也有可能對電池造成永久性損壞。
　　

制作過(guò)程
　　(一)放電電路的設計
　　1、設計要求
　?、俜烹婋娏饕话憧扇‰姵仡~定容量的0.2倍。
　?、诒仨殰蚀_掌握放電終止電壓，以免因過(guò)放電而損傷電池。
　?、垡允謩?dòng)方式對放電進(jìn)行啟、?？刂?。

2、設計要點(diǎn)
　?、匐姵胤烹娭两K止電壓時(shí)，應自動(dòng)斷開(kāi)放電回路或自動(dòng)轉入充電狀態(tài)。
　?、诒阌趯Ψ烹姽ぷ鳡顟B(tài)的監控。
　　以下為放電電路設計思路圖：

放電電路圖

驅動(dòng)電路部分可由兩個(gè)繼電器構成一個(gè)自鎖電路，放電結束時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，轉入到充電部分。
　　(二)充電電路的設計
　　1、設計指標
　?、倏烧{恒流充電，最大充電電流500mA。
　?、诜烹娊Y束時(shí)，自動(dòng)轉入恒流充電狀態(tài)。
　?、鄢潆娭脸潆娊K止電壓時(shí)，恒流電路停止工作，并鎖定“充電結束”狀態(tài)。
　　2、設計要點(diǎn)
　?、龠\用電壓比較器監測電池電壓，保證至充電終止電壓時(shí)，能及時(shí)關(guān)斷充電電流并鎖定“充電結束”狀態(tài)。
　?、谧詣?dòng)功能與手動(dòng)啟、停功能兼備。
　　充電電路與脈沖信號結合，對電路進(jìn)行充電。這里的脈沖信號可用555定時(shí)器來(lái)實(shí)現，用3個(gè)555來(lái)構成一個(gè)頻率在周期變化的脈沖信號。電路圖如圖。
　　整個(gè)電路的連接需要有一個(gè)邏輯關(guān)系，可用與非門(mén)來(lái)實(shí)現，在設計中，我們采用了4012四相輸入與非門(mén)。

脈沖信號電路圖

三)設計邏輯思路
　　1、放電電路邏輯關(guān)系
　　A點(diǎn)電位在放電狀態(tài)時(shí)為低電位，充電狀態(tài)時(shí)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(jiàn)，B點(diǎn)電位在放電狀態(tài)時(shí)為低電位，充電狀態(tài)時(shí)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(mén)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(mén)的輸入端，再經(jīng)一個(gè)非門(mén)輸出信號。這樣，就可構成了一個(gè)邏輯關(guān)系。如表1。接到電池兩端，這里可以用一個(gè)開(kāi)關(guān)TWH8778來(lái)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、穩壓將交流信號轉換為我們需要的直流電源。充電電流可采用恒流源充電。
　　該設計中所用到的電路和器件均為我們常見(jiàn)電路，對現在電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生很有幫助，可通過(guò)此類(lèi)電子制作，鞏固專(zhuān)業(yè)知識，加強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(guò)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)一步擴展，還留有很大的思考空間。