一、引言

當代社會發(fā)展的需要，幾乎人人都在使用手機，手機已經成為我們離不開的一項生活用品。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，經常在使用一段時間后就出現充不進去電，放電時間變短的情況。一塊剛充好的電池，沒用多久就沒電了，從而一種修復手機電池的修復儀就誕生了。

二、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。但是我們需要按照它的特性來進行充電，否則對其損壞會很大，它的可充電次數也會大大折扣。

鋰離子在充電過程中需要注意不能過充電和過放電，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階段。一般的充電器只是對電池進行簡單的充電，而該修復儀多了一個放電過程。

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，如果對電池進行過放電，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行充電。主要考慮到脈沖信號可將電池中的化學物質逐漸激活，使電池達到出廠時的效果。同樣，在充電時也不能超過充電電壓終止值，過充電也有可能對電池造成永久性損壞。

三、制作過程

(一)放電電路的設計

1、設計要求

①放電電流一般可取電池額定容量的0.2倍。

②必須準確掌握放電終止電壓，以免因過放電而損傷電池。

③以手動方式對放電進行啟、停控制。

2、設計要點

①電池放電至終止電壓時，應自動斷開放電回路或自動轉入充電狀態(tài)。

②便于對放電工作狀態(tài)的監(jiān)控。

以下為放電電路設計思路圖：

放電電路圖

驅動電路部分可由兩個繼電器構成一個自鎖電路，放電結束時，開關自動斷開，轉入到充電部分。

(二)充電電路的設計

1、設計指標

①可調恒流充電，最大充電電流500mA。

②放電結束時，自動轉入恒流充電狀態(tài)。

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

2、設計要點

①運用電壓比較器監(jiān)測電池電壓，保證至充電終止電壓時，能及時關斷充電電流并鎖定“充電結束”狀態(tài)。

②自動功能與手動啟、停功能兼?zhèn)洹?/p>

充電電路與脈沖信號結合，對電路進行充電。這里的脈沖信號可用555定時器來實現，用3個555來構成一個頻率在周期變化的脈沖信號。電路圖如圖。

整個電路的連接需要有一個邏輯關系，可用與非門來實現，在設計中，我們采用了4012四相輸入與非門。

脈沖信號電路圖

(三)設計邏輯思路

1、放電電路邏輯關系

A點電位在放電狀態(tài)時為低電位，充電狀態(tài)時為高電位。此點電位我們暫且記錄下。

2、充電電路邏輯關系

充電電路邏輯關系圖

可見，B點電位在放電狀態(tài)時為低電位，充電狀態(tài)時為高電位，與A點電位相同。由此我們將這兩點電位接入到與非門的輸入端。

3、總體邏輯關系

將A、B兩點與脈沖信號均接入與非門的輸入端，再經一個非門輸出信號。這樣，就可構成了一個邏輯關系。如表1。接到電池兩端，這里可以用一個開關TWH8778來連接。

表1：輸出信號邏輯關系

其他電路部分，主要有電源控制部分，可采用整流、濾波、穩(wěn)壓將交流信號轉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

該設計中所用到的電路和器件均為我們常見電路，對現在電類專業(yè)的學生很有幫助，可通過此類電子制作，鞏固專業(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(jié)能的特點，它將是今后發(fā)展中的重點，很多家用電器產品都將逐步采用鋰離子電池。

另外，該充電器還可經過改造對鎳鎘電池或是鎳氫電池進行充電，可將其功能再進一步擴展，還留有很大的思考空間。