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1、手电的动力供电系统发表日期:2010-07-15 11:50:43 来源:无线电杂志 2009.02 作者:宋思源 【大 中 小】 浏览:2271次 评论:0 条 手电的供电系统,当然指的是能够手持并且独立供电的系统了。手电的电池也是手电的一个重要部件,可以这么说,手电所采用的电池基本决定了手电的尺寸和定位。 电池,可以分为可充电池和非可充电池两种,现在的 LED 手电的功耗一般都不小,出于经济和环保的角度考虑,我个人还是推荐以使用可充电电池为主要储能设备,非可充电电池作为备用选项。日常情况下使用最普遍的电筒电池中,AA 和 AAA 电池(分别是我们平时说的 5 号与 7 号电池)是很不错的选
2、择,来源充足。一次性的电池随便哪个超市都可以买到,而 NIMH 的充电电池也很多,这类手电比较适合家用。对于发烧友来说,最理想的电池是可充电锂电池,其能量密度大,放电电压高,不用考虑记忆效应,经济、环保等,有着各种优点,而缺点呢,需要专用充电器,并且不是非常普及。 锂电池锂电池 由于锂电池的工作电压比较特别,如果放电截止,电压过低会对电池造成不可修复的影响,使用锂电池就必须要考虑防止过度放电的情况,即低电压过放保护。不过,有没有过放保护,在 LED 使用上的实际差别不是很大,毕竟如今在电路上加个低电保护很方便,而且带有过放保护的电池电量一般不高,只要在使用中稍微注意些,基本不会出现太大的问题。
3、在锂电池的个数选择上,一般驱动 LED 的手电,笔者个人比较喜欢单节锂电池的。如果采用多节锂电池,就必须考虑因为内阻不同而造成的某节锂电池过放的情况,采用单锂供电则免去了对过放的担心。 下面笔者为大家介 绍一些普遍被接受并采用的锂电池。我们平时所说的 16340、17335、14500、18650 等电池都是这些可充锂电池的型号,其型号参数可以这样理解:前两位表示电池的直径,第三、四位表示电池的长度,单位都是 mm, 最后的 0 表示此款电池是圆柱型电池。18650 电池即为直径 18mm、长度 65mm 的圆柱形电池。18650电池设计的初始目的是给笔记本电脑供电,笔记本电脑的电池基本都是采
4、用此类电池的,其能量密度是现在大规模使用的可充电电池中最大的,放电电流也能够承受一般的正常手电,可以说是最适合给手电供电的电池。14500 也普遍被采用,原因很简单,它的体积与一节 AA 电池体积相同,可以放进采用 AA 电池的手电内,当然在电路上要做到支持。16340 电池被普遍接受是因为其体积与 CR123A 电池相同,CR123A 电池为非可充锂电池,普遍使用在相机上,那种老式的家用胶片机就有很多是采用此种电池的,其突出优点是能量密度大,非可充 CR123 电池与可充 16340 电池在加工工艺上不同,CR123A 能量密度甚至能够达到 16340 的 2.5 倍之多。另外其有效存储寿命
5、非常长,好的甚至能够达到 10 年之久,非可充电池所能比拟。当然 CR123A 的售价也不便宜,长期使用成本很高,不过非常适合备用。另外值得说明的是,非可充锂电池的工作电压都在 3V,与可充锂电池的满电电压 4.2V 不同,在电路上需要注意。具体的型号在电池上都有标注,电量也有标注,比如 17335 电池的 700mAh。在实际的应用中,两节 16340(CR123A)加起来的体积与一节 18650 电池差别不大,所以很多手电的电池仓采用的是能够容纳一节 18650 的设计,这样既可以采用一节 18650 电池供电,又可以兼顾到两节16340 或 CR123A 电池供电,灵活性很大。由图 2
6、可以看到,该手电筒采用的是两节 CR123A 电池,也可以看到其发光体、发光杯与驱动电路。当然供电设备并不只限于这几种,还有各种锂聚合物电池的,有很多手提灯以及 HID 都是采用聚合物电池的。 笔者个人认为,玩手玩手电不玩锂电池的,那根本就不能算是发烧。 充电器充电器 前面讲到很多可充锂电池的优点,锂电池虽好,但是用起来有点麻烦,最大的麻烦就是必须要专用的充电器才能使用。下面就为大家介绍一些锂电池充电器的信息。 现在公认的可充锂电池的充电方法是先恒流后恒压的方式来充电,即先以恒定的电流对电池充电,此时电池两端电压会上升,待其电压上升至扭拐电压(4.2V)时,就开始维持这个电压不变,此时电流会相
7、应地开始降低,直到充电电流降低到一定程度。此时充电过程完全结束,一般截止电流为充电初始电流的 1/10,不过并不绝对。 下面将要介绍的是具体的评价充电器好坏的参数和一些适合 DIY 充电器的芯片。 评价一个充电器好坏的参数不外乎两个:截止电压和充电电流。截止电压的要求很简单,必须是4.2V,锂电池设计的就是这个电压。比这个电压值低了,充不满电,高了则会损坏电池。充电电流方面,大电流充电迅速,不过发热较大,对电池要求较高。一般 1Ah 以下容量的电池使用 500mA 充电即可,2Ah 以上的采用 1A 或者更大电流充电。要选择成品的充电器,关注这些方面就可以了。 下面笔者讲讲个人 DIY 方面所
8、使用的芯片。提到锂电池充电管理芯片就不得不提及 MAX1811 了,MAX1811 指的是美国美信公司出品的一款锂电池充电管理芯片。由于其不需要复杂的外围电路,使用5V 供电,可以从电脑 USB 口取电,并且能够达到 500mA 较满意的充电电流,非常受筒友的喜爱。还有一点也很重要,该芯片可以去美信公司免费申请,而个人只需要购买 2 个电容和 1 个做指示灯用途的发光二极管就可以完成充电器的制作,简单便宜。 MAX1811 的应用电路见图 5,其中 C1 与 C2 均为钽电容,R1 为 LED 的限流电阻,JP1 的 1 脚接电池正极,2 脚接电池负极。电路可以通过美工刀刻制覆铜板的方式自己制
9、作。其中左侧为标准 USB 插口,这样就可以在电脑上或 MP3、手机充电器上的 USB 口取电了。同样被普遍接受的锂电池充电管理芯片还有 LT1733、LT4002 等,这些芯片都是可以申请样片的,一般会给 2 片,对于个人 DIY 使用还是足够了。其中 LT1733 芯片的封装很小的(见图 7),对于焊接能力要求较高,其优点是能够通过外接电阻的阻值变化改变充电电流,图 4 充电器即采用的是两个并联的 LT1733 制作的。LT4002 芯片的功能更为强大,不过其外围电路较复杂,这里就不一一说明了。对于个人 DIY,笔者还是强烈推荐MAX1811 芯片。 电池的携带电池的携带 我们所使用的电池很多都是工业电池,如最普遍的 18650 电池,如果正负极短接会比较危险,这就涉及到如何方便、安全地携带电池了。目前市场上有比较成型的携带盒子,不过其防水性能不是很好。现在爱好者采用得比较多的方法有:劲浪口香糖盒、M 豆巧克力盒、一次性肥皂盒、得力牌回形针盒等。实际上很简单,大家可以发挥自己的智慧找到合适的盒子的,这些都是建议。图 8、9 是实际应用中存储电池的两种方法。