一、引言

當(dāng)代社會(huì)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(kāi)的一項(xiàng)生活用品。而人們?cè)陬l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(shí)間后就出現(xiàn)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(fù)手機(jī)電池的修復(fù)儀就誕生了。

二、設(shè)計(jì)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?yàn)殇囯x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(lái)進(jìn)行充電，否則對(duì)其損壞會(huì)很大，它的可充電次數(shù)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?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)需要注意設(shè)置放電終止電壓和充電終止電壓。

(二)設(shè)計(jì)思路

該設(shè)計(jì)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(duì)電池進(jìn)行簡(jiǎn)單的充電，而該修復(fù)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(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(duì)電池進(jìn)行過(guò)放電，將對(duì)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(hào)對(duì)電池進(jìn)行充電。主要考慮到脈沖信號(hào)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(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(duì)電池造成永久性損壞。

三、制作過(guò)程

(一)放電電路的設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)要求

①放電電流一般可取電池額定容量的0.2倍。

②必須準(zhǔn)確掌握放電終止電壓，以免因過(guò)放電而損傷電池。

③以手動(dòng)方式對(duì)放電進(jìn)行啟、停控制。

2、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①電池放電至終止電壓時(shí)，應(yīng)自動(dòng)斷開(kāi)放電回路或自動(dòng)轉(zhuǎn)入充電狀態(tài)。

②便于對(duì)放電工作狀態(tài)的監(jiān)控。

以下為放電電路設(shè)計(jì)思路圖：

放電電路圖

驅(qū)動(dòng)電路部分可由兩個(gè)繼電器構(gòu)成一個(gè)自鎖電路，放電結(jié)束時(shí)，開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，轉(zhuǎn)入到充電部分。

(二)充電電路的設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)指標(biāo)

①可調(diào)恒流充電，最大充電電流500mA。

②放電結(jié)束時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)。

③充電至充電終止電壓時(shí)，恒流電路停止工作，并鎖定“充電結(jié)束”狀態(tài)。

2、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

①運(yùn)用電壓比較器監(jiān)測(cè)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(jié)束”狀態(tài)。

②自動(dòng)功能與手動(dòng)啟、停功能兼?zhèn)洹?/p>

充電電路與脈沖信號(hào)結(jié)合，對(duì)電路進(jìn)行充電。這里的脈沖信號(hào)可用555定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，用3個(gè)555來(lái)構(gòu)成一個(gè)頻率在周期變化的脈沖信號(hào)。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(xiàn)，在設(shè)計(jì)中，我們采用了4012四相輸入與非門(mén)。

脈沖信號(hào)電路圖

(三)設(shè)計(jì)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(hào)均接入與非門(mén)的輸入端，再經(jīng)一個(gè)非門(mén)輸出信號(hào)。這樣，就可構(gòu)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(hào)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(hào)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。

四、總結(jié)

該設(shè)計(jì)中所用到的電路和器件均為我們常見(jiàn)電路，對(duì)現(xiàn)在電類(lèi)專業(yè)的學(xué)生很有幫助，可通過(guò)此類(lèi)電子制作，鞏固專業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)各部分電路的理解和各器件的性能及使用方法。

針對(duì)鋰離子電池的修復(fù)儀在今后發(fā)展中是必不可少的，因?yàn)殇囯x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(guò)改造對(duì)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。