锂离子电池修复仪的设计原理及制作过程

手机电池的修复仪诞生背景：

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。