锂离子电池的修复仪的设计方案

2011-05-10 11:24:51来源: 互联网

当代社会发展的需要,几乎人人都在使用手机,手机已经成为我们离不开的一项生活用品。而人们在频繁的使用中,逐渐发现手机电池并不能达到我们的使用要求,经常在使用一段时间后就出现充不进去电,放电时间变短的情况。一块刚充好的电池,没用多久就没电了,从而一种修复手机电池的修复仪就诞生了。

设计原理
  (一)手机电池的介绍
  现在一般手机电池中均采用的为锂离子电池。主要因为锂离子电池是锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol),电池具有重量轻,容量大,内阻小的特点。但是我们需要按照它的特性来进行充电,否则对其损坏会很大,它的可充电次数也会大大折扣。
  锂离子在充电过程中需要注意不能过充电和过放电,它有自身的最低电压和最高电压,一般最低电压在2.2V到2.3V之间,最高电压在4.2V到4.3V之间,所以我们在设计电路时需要注意设置放电终止电压和充电终止电压。
  (二)设计思路
  该设计电路主要分为放电和充电两个阶段。一般的充电器只是对电池进行简单的充电,而该修复仪多了一个放电过程。
  放电阶段主要是先将电池中的残余电量彻底放掉,并且使其电压达到放电终止值。放电阶段主要注意放电电压终止值的设置,如果对电池进行过放电,将对电池造成很大损坏。
  充电阶段我们与一般的充电器又有所不同,采用的是频率在周期性变化的脉冲信号对电池进行充电。主要考虑到脉冲信号可将电池中的化学物质逐渐激活,使电池达到出厂时的效果。同样,在充电时也不能超过充电电压终止值,过充电也有可能对电池造成永久性损坏。
  

制作过程
  (一)放电电路的设计
  1、设计要求
  ①放电电流一般可取电池额定容量的0.2倍。
  ②必须准确掌握放电终止电压,以免因过放电而损伤电池。
  ③以手动方式对放电进行启、停控制。

2、设计要点
  ①电池放电至终止电压时,应自动断开放电回路或自动转入充电状态。
  ②便于对放电工作状态的监控。
  以下为放电电路设计思路图:

 

放电电路图

驱动电路部分可由两个继电器构成一个自锁电路,放电结束时,开关自动断开,转入到充电部分。
  (二)充电电路的设计
  1、设计指标
  ①可调恒流充电,最大充电电流500mA。
  ②放电结束时,自动转入恒流充电状态。
  ③充电至充电终止电压时,恒流电路停止工作,并锁定“充电结束”状态。
  2、设计要点
  ①运用电压比较器监测电池电压,保证至充电终止电压时,能及时关断充电电流并锁定“充电结束”状态。
  ②自动功能与手动启、停功能兼备。
  充电电路与脉冲信号结合,对电路进行充电。这里的脉冲信号可用555定时器来实现,用3个555来构成一个频率在周期变化的脉冲信号。电路图如图。
  整个电路的连接需要有一个逻辑关系,可用与非门来实现,在设计中,我们采用了4012四相输入与非门。

 

脉冲信号电路图

三)设计逻辑思路
  1、放电电路逻辑关系
  A点电位在放电状态时为低电位,充电状态时为高电位。此点电位我们暂且记录下。
  2、充电电路逻辑关系

 

充电电路逻辑关系图  

可见,B点电位在放电状态时为低电位,充电状态时为高电位,与A点电位相同。由此我们将这两点电位接入到与非门的输入端。
  3、总体逻辑关系
  将A、B两点与脉冲信号均接入与非门的输入端,再经一个非门输出信号。这样,就可构成了一个逻辑关系。如表1。接到电池两端,这里可以用一个开关TWH8778来连接。

  表1:输出信号逻辑关系

 

其他电路部分,主要有电源控制部分,可采用整流、滤波、稳压将交流信号转换为我们需要的直流电源。充电电流可采用恒流源充电。
  该设计中所用到的电路和器件均为我们常见电路,对现在电类专业的学生很有帮助,可通过此类电子制作,巩固专业知识,加强对各部分电路的理解和各器件的性能及使用方法。
  针对锂离子电池的修复仪在今后发展中是必不可少的,因为锂离子电池环保、节能的特点,它将是今后发展中的重点,很多家用电器产品都将逐步采用锂离子电池。
  另外,该充电器还可经过改造对镍镉电池或是镍氢电池进行充电,可将其功能再进一步扩展,还留有很大的思考空间。

关键字:锂离子

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0510/article_8415.html
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