【導讀】題目：直流電源充電器的設計

　　

【正文】 45 度 備注：耐過充能力較強。鎳鎘： 有記憶效應 容量小 氫電池（ NiMh） 電壓： 使用壽命為： 1000 次 放電溫度為： 10度～ 45 度 充電溫度為： 10度～ 45 度 備注：目前最高容量是 2100mAh 左右。鎳氫： 記憶效應小 容量大 鋰離子電池（ Lilon） 電壓： 使用壽命為： 500 次 放電溫度為：20 度～ 60 度 充電溫度為： 0 度～ 45 度 備注：重量比鎳氫電池輕 30%～ 40%，容量高出鎳氫電池 60%以上。但是不耐過充，如果過充會造成溫度過高而破壞結構 =爆炸。鋰離子： 無記憶效應 身薄 容量大 鋰聚合物電池（ Lipolymer） 電壓： 使用壽命為： 500 次 放電溫度為： 20 度～ 60度 充電溫度為 ： 0度～ 45 度 備注：鋰電的改良型，沒有電池液，而改用聚合物電解質，可以做成各種形狀，比鋰電池穩(wěn)定。 鉛酸電池（ Sealed） 電壓： 2V 使用壽命為： 200～ 300 次 放電溫度為： 0 度～ 45度 ，充電溫度為： 0度～ 45度 備注：就是一般車用電瓶（它是以 6個 2V串聯(lián)成 12V的），免加水的電池使用壽命長達 10年，但體積和最量是最大的。 充電池充電的名詞解釋 充電率 (Crate) C是 Capacity 的第一個字母，用來表示電池充放電時電流的大小數(shù)值。 例如：充電電池的額定容量為 1100mAh 時，即表示以 1100mAh（ 1C）放電時間可持續(xù) 1 小時，如以 200mA（ ）放電時間可 持續(xù) 5 小時，充電也可按此對照計算。 畢業(yè) 論文 第 31 頁 終止電壓（ Cutoff discharge voltage） 指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。 根據(jù)不同的電池類型及不同的放電條件，對電池的容量和壽命的要求也不同，因此規(guī)定的電池放電的終止電壓也不相同。 開路電壓（ Open circuit voltage OCV） 電池不放電時，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。 電池的開路 電壓，會依電池正、負極與電解液的材料而異，如果電池正、負極的材料完全一樣，那么不管電池的體積有多大，幾何結構如何變化，起開路電壓都一樣的。 放電深度（ Depth of discharge DOD） 在電池使用過程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比，稱為放電深度。 放電深度的高低和二次電池的充電壽命有很深的關系，當二次電池的放電深度越深，其充電壽命就越短，因此在使用時應盡量避免深度放電。 過放電（ Over discharge） 電池若是在放電過程中，超過電池放電的終止電壓值，還繼續(xù)放電時 就可能會造成電池內壓升高，正、負極活性物質的可逆性遭到損壞，使電池的容量產(chǎn)生明顯減少。 過充電（ Over charge） 電池在充電時，在達到充滿狀態(tài)后，若還繼續(xù)充電，可能導致電池內壓升高、電池變形、漏夜等情況發(fā)生，電池的性能也會顯著降低和損壞。 能量密度（ Energy density） 電池的平均單位體積或質量所釋放出的電能。 一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的 倍，是鎳氫電池的 倍，因此在電池容量相等的情況下，鋰離子電池就會比鎳鎘、鎳氫電池的體積更小，重量更輕。 自我放電（ Self discharge） 電池不管在有無被使用的狀態(tài)下，由于各種原因，都會引起其電量損失的現(xiàn)象。 若是以一個月為單位來計算的話，鋰離子電池自我放電約是 1%2%、鎳氫電池自我放電約 3%5%。 畢業(yè) 論文 第 32 頁 充電循環(huán)壽命（ Cycle life） 充電電池在反復充放電使用下，電池容量回逐漸下降到初期容量的 60%80%。 記憶效應（ Memory effect） 在電池充放電過程中，會在電池極板上產(chǎn)生許多小氣泡，時間一久，這些氣泡會減少電池極板的面積，也間接影響電池的容量。 充電電池的充放電的基本要求 新買的充電電池要充電 812小時？ 不論任何電池都有自我放電的特性，所以當新充電電池到你手中時，這中間可能充電電池已經(jīng)經(jīng)過了一段時間的自我放電了。這就是充電電池內部的化學原料已經(jīng)歷一段時間沒有使用，出現(xiàn)“鈍化”狀態(tài)，無法充分發(fā)揮化學反應，提供足夠的電壓。在這種情況下，第一次使用充電電池時，一定要將充電電池充滿，讓電壓恢復到原有的水平。事實上，如果你的充電電池長時間沒有使用，也一樣會產(chǎn)生這種“鈍化”現(xiàn)象，而且情況會更嚴重。最好能對充電電池進行 3 次充放電的過程，將有助充電電 池的活化作用。讓充電電池內部的化學物質可以充分發(fā)揮應有的效果（鎳鎘電池）。有時新購買的充電電池，放進充電器的時候，會在還沒充飽電之前充電器就停止充電了。當遇見這種問題的時候，你只要將充電電池移開充電器，然后在放進充電器繼續(xù)充電。這對于新充電電池是很正常的現(xiàn)象，不是你購買到不良的充電電池（鎳氫、鋰離子電池）。一般來說對充電的時間不能太久，最多 12小時就足夠，如果一旦過度充電就會對充電電池造成損壞。 如何計算充電時間？ 充電時間（小時） =充電電池容量（ mAh） /充電電流（ mA） * 的系數(shù) 假如你用 1600mAh 的充電電池，充電器用 400mA 的電流充電，則充電時間為 :600/400*=6 小時（注意：這種方法不適用新購買或長期未使用的充電電池） 鎳氫充電電池和鋰離子充電電池其實也是有記憶效應，使用起來真的不用放電嗎？ 其實上鎳氫充電電池和鋰離子充電電池的記憶效應是十分輕微的，并不值得我們去注意它。 （請注意看到這里時，就不要利用充電器的放電功能對鎳氫充電電池和鋰離子充電電池進行放電動作，尤其是鋰離子充電電池，由于本身的材質因數(shù)，并不允許電池本身能夠承受 畢業(yè) 論文 第 33 頁 充電器的強制放電。如果你硬要對鋰離子 充電電池進行放電，最終將導致電池損壞。）另外，你使用需放電的鎳鎘充電電池，那么建議你，不論使用電池的次數(shù)是否頻繁，最好每隔兩、三個月左右就對鎳鎘充電電池進行一次充放電，這樣可以確保鎳鎘充電電池的記憶效應對電池的影響減到最低狀態(tài)。 鎳氫電池保養(yǎng)與使用 隨著數(shù)碼行業(yè)的爆破性增長，鎳氫電池以其實惠、環(huán)保的優(yōu)勢越來越得到玩家的青睞和批量采購，用途也從傳統(tǒng)的小家電產(chǎn)品：手電筒、鐘表、燈具、收音機、錄音機、剃須刀、洗手機、吹風機、美容器、電動牙刷等廣泛應用到我們新興的 MP PDA、 WALKMAN、數(shù)碼相機、錄 音筆、電動玩具、數(shù)碼無繩電話等產(chǎn)品中來。很多朋友通過將鎳氫電池和 CRAB 品牌電池盒、標簽的搭配，為以上不同的產(chǎn)品購置了匹配的鎳氫電池。 國內外諸多廠商不斷推出的使用鎳氫電池的新產(chǎn)品也加速了大家的采購熱，當然她獨有的“氣質”，比如能量密度大、充電次數(shù)多、記憶效應小、不含汞鎘等有害金屬一系列優(yōu)點也成就了鎳氫電池在市場的地位不斷攀升。 隨著大家手中的鎳氫電池數(shù)量在不斷的增加，科學的使用和保養(yǎng)也逐漸躍入大家關注的視線中來。眾所周知，品牌鎳氫電池的使用壽命按官方聲稱都可以充電 5001000 次，實際上這只是一個理 想值，往往達不到這樣的壽命。但只要合理的使用充電器，更加深入的了解鎳氫電池，我們仍可以讓她做到“延年益壽”。 一般情況下，新的鎳氫電池只含有少量的電量，大家購買后要先進行充電然后再使用。但如果電池出廠時間比較短，電量很足，推薦先使用然后再充電。 新買的鎳氫電池一般要經(jīng)過 34 次的充電和使用，性能才能發(fā)揮到最佳狀態(tài)，很多朋友第一次充電碰到的小問題，比方第一次充電后拍 PP 數(shù)量沒有想象的那么多呀？在 34次充電和使用后就都迎刃而解了。 雖然鎳氫電池的記憶效應小，仍然推薦大家盡量每次使用完后再充電 ，并且是一次性充滿，不要充一會用一會然后再充。這可是“延年益壽”的重要一點噢。 電池充電時，要注意充電器周圍的散熱，太刻意用什么風扇吹沒有什么必要，但要注意的是充電器周圍不要放置太多雜物。普通用戶在使用電池的過程中，電池往往沒有專用的存放包；用戶在替換電池后，會習慣性的把電池隨手放好，而不管所放的地方是否干凈、潮濕。這樣的后果就是電池容易弄臟、觸點易 畢業(yè) 論文 第 34 頁 設置一個電池專用放置點，并保持電池的清潔。為了避免電量流失等問題發(fā)生，保持電池兩端的 接觸點和電池蓋子的內部干凈，必要時使用柔軟、清潔的干布輕擦。 長時間不用的時候，記得把電池從電池倉中取出，置于干燥的環(huán)境中推薦放入牌電池盒中，可以避免電池短路。 長期不用的鎳氫電池會在存放幾個月后，電池自然進入一種“休眠”狀態(tài)，電池壽命大大降低。如果鎳氫電池已經(jīng)放置了很長的時候，建議你先用慢充進行充電為宜。 這里涉及到另一個關鍵問題：對于鎳氫電池，電池是應該完全放電后再保存，還是帶電保存？這兩種截然不同的觀點，應該采用哪種呢？許多人都認為應采用前者，但筆者卻認為電池帶電保存比較合理。因為：據(jù)測試 ，鎳氫電池保存的最佳條件是帶電 80%左右保存。這是因為鎳氫電池的自放電較大（一個月 10%15%左右），如果電池完全放電后再保存，很長時間內不使用，電池的自放電現(xiàn)象就會造成電池的過放電，會損壞電池。不信？那你想一想新買的鎳氫充電電池是不是都還有電的，其中就是這個道理。建議：多比較，糾正錯誤的觀點，從正確的方向入手保養(yǎng)電池，否則會事與愿違。 有很多朋友發(fā)帖子詢問，如何對鎳氫進行放電？在詢問了諸多電池專家后，得出了一致的結論提醒朋友們。盡量不要對鎳氫電池放電，過放會導致充電失敗，這樣做的危害遠遠大于鎳氫電 池本身的記憶效應！ 萬用表自檢電池充滿與否。一般鎳氫電池在充電前，電壓在 以下，充滿后正常電壓在 左右。大家以此判斷，也就很容易判斷電池的狀態(tài)了。 充電器主要分為快充和慢充。慢充電流小，通常在 200mA 左右，比如我們常見的充電電流是在 160mA 左右。她的充電時間長，充電 1800mAh 的鎳氫電池要 16 個小時左右。時間雖然是慢了些，可是充電會充的很足，并且不傷電池。快充電流通常都在 400mA 以上，充電時間明顯減少很多， 34個小時就可以搞定，也贏得了大家的喜愛?？斐浞N類很多，價格不一。所 以大家也常常有疑問，同是快充，價格為什么相差甚大呢？好的充電器特別是好的快充都帶有防過度充電保護功能的，比方我們常見的松下極品充電器 BQ 390 在這方面表現(xiàn)尤為出色，優(yōu)秀的芯片軟件設計能力在對電池充電時，也把快充對電池的傷害降到了最低。 矛盾出現(xiàn)：慢充不傷電池但是充電時間太長；快充可以節(jié)省時間，但對 畢業(yè) 論文 第 35 頁 電池有傷害，即使是目前世面上最好的松下極品充電器 BQ390 也只能很好的降低傷害程度，但不可完全避免。解決矛盾的方法就是要買一個快充和一個慢充。用快充充一段時間，比方 10 次之后，改用慢充充電一兩次。這樣 就又把電池的性能恢復到最佳狀態(tài)。 1電池使用時一般都是電池組，就是 4節(jié)或 6節(jié)串聯(lián)起來，這時候，保持每節(jié)電池的平衡就很重要了，否則因為其中的一節(jié)電池問題而影響整個電池組的工作。首先要保證電池容量一致，最好選擇相同牌子相同型號同時購買的電池。然后，要保持電池內部的電量一致，簡單的說，就是電池組的電要么都是滿的，要么都是空的。如果有比較多的電池組成若干組電池組，可以試著“精選”一下。具體就是說，將容量、電壓等參數(shù)相近的電池單體串聯(lián)成一組電池組，由于條件不足，一般情況下測一下放完點后的電壓和沖好電的電壓就可以 了。 1最后談談充放電。 高檔的 NIMH 充電器用的是 DELTA V 檢測電池電壓來判斷電池是否充滿。電池充電時的電壓曲線和放電時有點相似，開始時是比較快的上升，之后緩慢上升，等到充好的時候，電壓又開始快速下降，只是下降的幅度不是很大。之前常用的鎳鎘電池也類似，只是下降的速度和幅度比 NIMH 都大。 而市場上最多的充電器（比較便宜的那種）常常用的就是衡壓充電，比如老 GP 充電寶就是 衡壓，就是電池沖到 時由于沒有電壓差了，充電就結束了。這樣的結果，往往就是電池無法充滿，特別是一些比較舊的電 池，由于內阻增大，真正加在電池上的電壓更低。而且這種充電器電流往往較小，充電往往要 10 多個小時。而用 DELTA V 自動切斷的充電器，由于能夠準確地控制充電時間，因此可以比較可靠的使用大電流充電。大電流充電對于鎳氫電池的損害并沒有大家想象的利害，相反的時，現(xiàn)在 DC 的使用狀況，更需要大電流充電。首先是時間問題，不用講了。然后，鎳氫電池有個特性，就是你充的電流越大，它能放出的電流也就越大，現(xiàn)在 DC 都是電老虎，電流都不小，因此相對來說使用相對來說較大的電流充電是個明智的選擇，可以讓電池放得更加干凈。一般 5 號充電電 流不能超過， C 為電池容量，就是 10