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“全国电子爱好者小发明、小创造、小革新比赛” 一等奖获得者制作心得

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发表于 2019-7-10 22:53:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
我用 5.2V-500mA 电源充电器
长汀无线电厂邮购部经常有低价超值的电子元器件供应,搞得人欲罢不能。这 5.2V-500mA 的电源充电器 1.4 / 个,还送 10 粒高亮白光 LED 1 块( 0.30 元)。我第一次购得 5 个,收到货一看,大喜。立即再购了 20 个。后来又购了 30 个还获赠 10 粒白光 LED 30 块。
以上 55 个充电器全部做了测试。情况如下:
1 USB 接口输出的空载电压在 5.4~5.8V 之间,典型值(大多数)为 5.6V
USB 接口的输出电流与电压的关系典型值为: 180MA/5.4V 270MA/5.38V 380mA/5.2V 500mA/2.6V
2 )轻触充电按钮空载电压在 4,2~4.3V 之间,绝大多数为 4.2V
轻触充电按钮在输出电流小于或等于 250mA 时,电压稳定在 4.2V; 输出电流大于 300mA 时,电压则下降明显。
用轻触按钮给锂电池充电,充满 4.2V 时指示 LED 由红转绿。
3 )给锂电池充满电后,将充电器从电源插座中拔下,此时如未将充电电池取下,则充电电池会向充电器倒灌,电流约 1mA (虽然关系不大,但仍应避免)。
4 55 个充电器没有一个是坏的,整体质量不错。当然其标牌所称 5.2V-500mA 有些夸张,应该为: 5.2V-380mA ,输出功率 2W
我购这么多这种充电器,做什么用?
(一) 做数码万年历电源
长汀无线电厂邮购的高亮万年历成品板,多年来我前前后后共买过近 200 块,慢慢装起来送送朋友,是一款新颖超值的手工礼品。这万年历板原设计用 9V 变压器经整流后再稳压取得 5V 的单片机电源,这使得万年历板成了一个易出故障的热源。我早年曾用长汀的 7 灯充电板( 1 / 块)、 MP3 充电器( 1.9 / 个),后又用长汀的火牛 5V300mA 开关电源( 1.9 / 个)来作替代。这次将本款充电器作为外接电源(用长 22mm 12mm 1mm 的敷铜箔板一片,将宽度 12mm 的中间一条 4mm 宽的铜箔剥去,左右两侧各 4mm 宽的铜箔上烫一层 0.5mm 厚的锡,就做成了一个 USB 插头。把这自制插头焊上引线插入这充电器的 USB 接口就行),效果很好――因为其储备功率大些,盒子也宽敞,一点也不发热。
(二)做“万向”的锂电池充电器
长汀有各式各样的锂电池出售,有圆柱形的、也有手机用的长方体形的,价廉物美。
本款充电器输出 4.2V 的轻触充电按钮质量很好且弹性十足,将这两只按钮拆下、分别焊在一块条形铜箔板两侧的铜箔上(焊接距离按需要调节),将原来两支引线(换长)焊在铜箔板两侧并标好正负极,就做成了一个充电夹。
对长方体形、正负极在最大(正)面的锂电池――您只须将这充电夹按钮与被充电池的正负极分别对准了,将充电夹与被充电池相对固定好(用夹子夹牢或用牛筋扎紧都行)就可充电了。对长方体形、正负极在侧面的锂电池――您可先把这充电夹按钮弯转 90 度、再同上法固定了充电。
市售的圆柱形锂电池通常是不带保护板的。其充电夹做法见下。
(三)做 ”锂电池充电器
本款充电器的轻触充电按钮输出电压恒定为 4.2V ,与通用锂电
池保护板的过充保护电压相同,因此它可以为没有保护板的“裸”锂电池充电,且不会过充。
“裸”锂电池有什么用?
早年我在长汀邮购了 10 节左右的二手 18650 (直径 18mm, 高度 65mm )锂电池(好像是 4.5 / 节,容量 1000mAh 左右),配上长汀的 9 粒高亮白光 LED 园板和 6 粒高亮白光 LED 环状板,将好几只 2 节手电筒改装成为用 1 18650 锂电池作电源的高亮长效 15 LED 手电筒送人。他们说这电筒又轻又亮、用一年只需充两回电,高兴极了。当然, DIY 是耗工费时的,现在我也学会偷懒了。
白光 LED 有一个特性: 2.3V 电压是其电流的起始电压――低于 2.3V 时,它是不导通(没有电流流过)的。
凑巧的是:可充电锂离子电池的最低放电电压也是 2.3V ――锂电池保护板就是设计在放电至 2.3V 时关断的。
因此,白光 LED 本身天然就有防止“裸”锂电池过放电的保护功能――用不带保护板的锂电池为其供电是不会损坏的(实际上锂电池电压降到 2.8V 以下时白光 LED 已经很暗淡,在提醒您该充电了)。
充足时达 4.2V 、通常也在 3.7V 工作的锂电池点 3.2V 的白光 LED 是很亮的。但因为用在手电筒这种短时、间歇使用的工具里,对其使用寿命的影响就微乎其微了。
以前我是用长汀早年邮购的 7 灯充电板做“裸”锂电池充电器的。因为它没有外壳,自己用木板做一只外壳要化四五个小时――如今人工昂贵,这四五十元自己的人工折算成工钱可买三四十个带外壳的 5.2V-500mA 充电器还外送三四十块 10 粒白光 LED 板了,谁愿意浪费这时间呀?――现在方便:用 0.1~0.2mm 厚薄 、宽 3~4mm 45mm 左右的铜皮两片 , 上部弯成小 S 形作为充电夹头、下部弯成大 Z 形铆(我用 20mm 长、直径 1mm 的园钢钉剪短了做铆钉,这园钉 4 元钱 1 斤,一辈子都用不完)在充电器盒盖上面的框内 (能在其间垫一片薄胶木板则更好),将轻触充电按钮拆去且将两支引线分别焊在相应的自制充电夹头上就行了(用弹簧的电池夹不好、易生锈)。 (按理说,充电夹头之前是可以顺势装一只二极管甚至正负两个充电夹头之前各装一只二极管,来防止充电器断电时电池电流倒灌的。但这款充电器前级电压的富裕量不大,加之二极管本身占用的电压并不恒定、会随充电电流的大小而改变,故此充电器原本就未装、我做的也未装。)
充电夹头的高度及正负两个夹头间的距离由被充电池的型号( 7 号、 5 号、 18500 18650 等)来决定,一个充电器上可装两付并联的相同或不同的充电夹头。
注意:( 1 )务请在充电夹头边上标明充电电池的安装方向,以防反充损坏电池甚至引起鼓包、爆炸。
2 )注明充锂电池专用,严禁充铁锂电池(原因见下)。
3 )充电毕请拔下充电器,且将充电电池从充电夹头间取出以防止电池电流向充电器倒灌。
下面介绍一个配置“裸”锂电池作电源的强光手电筒最简单又
最节约的方案:
各地小商品市场都有的 9 LED 超亮铝合金手电筒(售价 5 元送三节 7 号电池,淘宝上售价 3 元也送电池。可到网上查看形状)出售,它外径 23mm 、筒长 85mm ,轻巧美观、方便实用。其 3 7 号普通电池头尾串联、并排装在直径 20mm 50mm 的电池支架内。 您把这 3 节电池和电池支架去掉,从长汀邮购一节 18500 二手锂电池(直径 18mm 50mm 5 / 节)充好电,再在电池外面卷几层纸将其装入电筒就可以用了。如果您家里有 5 号( 14500 直径 14mm 50mm )锂电池也可以用,只需多卷几层纸,使之外径接近 20mm 就行了。 (特别提醒:网上邮购电池得小心一点,前个月我淘宝上购 8 5 号锂电池, 5 / 节。号称 1000mAh 实测 200mAh ,最后退货我付退货的运费。) 当然 18 500 锂电池的容量是 14500 的的 1.65 倍,长汀邮购货真价廉。因此我一连买了十几个 18500 锂电池(其容量大都在 800~1000mAh 之间)。
(四)做“裸”磷酸铁锂电池充电器
磷酸铁锂电池标称电压 3.2V 、终止充电电压 3.6 ± 0.05V 、终止放电电压 2.0V 。其安全和稳定性较好、轻巧环保,反复充电的循环寿命长,常用做动力电池。
现在社会拥有的不少数码相机是使用 5 号电池的:有的是用 2 5 号电池( 3V 电源),我家一台联想 V40 数码相机就是;有的是用 4 5 号电池( 6V 电源),我一个医师朋友一台佳能高级数码相机就是。
这类相机最令人纠结的是电池问题:数码相机使用时耗电很费,显示屏一打开就是 2A 的电流。用 5 号普通碳性电池拍不了几张;用昂贵的 5 号碱性电池也撑不了多久;用 1.2V 的镍镉充电电池甚至十几元一节的进口 5 号镍氢充电电池也没几张好拍(它们降到 1.1V/ 节时,相机就要“罢工”了,见下)。出去玩一次要带一大把电池,一边拍、一边心疼,这就把数码相机不用底片可以随便拍的优势搞丢了。
1 节磷酸铁锂电池可代 2 1.5V 的电池在这类照相机里面用?这得先测试一下该相机能否不会让“裸”磷酸铁锂电池过度放电。
我是这么测试的:先用 LM317 (长汀有售、连整流管和滤波电容 0.7 元)装一只可以在 1.25~6V 之间无级圆滑变压的调压器,其输出电流要求在 2A 以上。配好电流表和电压表,利用相机的外接电源插口接上已调到规定使用电压的调压电源。打开相机的显示屏并不停地拍照、一边拍一边慢慢调低电压,记录下你这相机的耗电情况……直到相机“嘟嘟”一响、显示屏出现“电量不足”的标识且相机“罢工”为止。这时的电压(请重复多试几遍)就是该机的自动关机电压。
3V 电源的相机自动关机电压如高于磷酸铁锂电池的终止放电电压 2V (我家的联想 V40 数码相机关机电压为 2.2V ),就可以用 1 节磷酸铁锂电池作电源(另 1 节可做 1 个短路的假电池放在相机里,这叫“占位筒”)。
同理, 6V 电源的相机自动关机电压如高于磷酸铁锂电池的终止放电电压 2V 2 倍( 4V )(我那个医师朋友的佳能高级数码相机关机电压是 4.3V ),就可以用 2 节磷酸铁锂电池作电源(另 2 节可做 2 个短路的假电池放在相机里“占位”)。
5 号磷酸铁锂电池在网上有售。我是四五年前从其中一个地址为上海南汇川周云路的李姓店主的淘宝店里买的。 6.5 / 节、买了 8 节,网店上称 600mAh 、收到时标称 500mAh 、实测 520~550mAh 。质量不错,至今没有一个损坏的。另外这 5 号电池占位筒(短路的假电池)网上也有售, 1 / 节。
当时未见有磷酸铁锂电池充电器买,只有自制,我用早年长汀购得的 7 灯( 7 LED )充电器改装。该充电器输出在 4.2V~4.4V 之间,离散性较大。因为前级电压富裕,其输出正极前已经装有 1 只防倒充二极管 1N4007 (此管压降 0.5V )。我挑了 2 只输出为 4.2V 7 灯充电器在其正极后再串 1 1N4007 还串 1 1/2W 1.5 欧姆电阻,就制成了磷酸铁锂电池充电器――该充电器空载输出电压 3.75V ,我的医师朋友是个天天都用相机的爱好者,一直用到现在,相机、充电器和 4 节铁锂电池都完好无损。
磷酸铁锂电池充电器现在淘宝网上有卖,最低价 20 / 只。
长汀现在的 5.2V-500mA 充电器轻触充电按钮输出稳定、离散性小。您只须按上述(三)在其上盖框内装好 2 付并联的 5 号电池充电夹头,将原轻触充电按钮的黑色引线焊在充电夹头的负极端,在原轻触充电按钮的红色引线上焊 1 1N4007 再串联 1 1/2W 1.5 欧姆电阻(在原 4.2V 的基础上降压 0.5V 左右)后,焊在充电夹头的正极端就行了。 装好后量一量正负夹头之间电压,如是在 3.7~3.75V 之间就大功告成了。――这个方法简单、充电器断电后能防止电流倒灌,但精度不高。
有精度高一点的电路吗?
打开长汀这只 5.2V-500mA 充电器盒盖,能看出其轻触充电按钮输出的是一个以 USB 接口为前级电源、以 Q3 8050 9013 )为调整管、由并联稳压集成电路 431 来控制和调整的高精度稳压电路。其输出电压由 431 基准端的两只分压电阻 R14 R15 的阻值比来决定:
V =2.5V(R14+R15)/R15 其中 2.5V 431 的基准电压。这款充电器我见到两种形式:一种是 R14=6.8K R15=10K ,算出来 V =4.2V; 另一种是 R14=3.6K R15=5.1K ,算出来 V =4.26V
这种电路只要相应改变这两只分压电阻的比值,就能获得相应的输出电压。以前一种为例: R15=10K 不变,当 R14=2K V =3V R15=10K 不变,当 R14=5K V =3.75V ――当然改好后还得量一量,因为电阻也可能不准。
我改的几只磷酸铁锂电池充电器数据如下:
R14=3.6K R15=7.5K 实测输出空载电压 3.75V (两只);
R14=5.6K R15=12K 实测输出空载电压 3.7V
R14=3.6K R15=6.8K 实测输出空载电压 3.79V
磷酸铁锂电池充满后,指示 LED 会由红转绿。
以上 4 只装好已经 10 天。我那个医师朋友的 2 只都是有两付并联的充电夹、可同时充两节铁锂电池的,他天天用、未见损坏。
那么既然磷酸铁锂电池的终止充电电压为 3.6 ± 0.05V ,为什么我要做到 3.7V 甚至接近 3.8V ,不怕充坏电池吗?这可能是我实践中尚未碰钉子的缘故――您自制时不妨将其输出电压调在 3.6V ,我想这会保险得多。
因为将原来 4.2V 的充电器改成 3.6V 的了,所以其电压调整管 Q3 “负担”就大了些。如果您这只的 Q3 9013 管,建议将其换成 8050 管。
如果您既装了 4.2V 的普通锂电池充电器、又装了 3.6V 的铁锂电池充电器,请切记千万不能用普通锂电池充电器去充铁锂电池!!!
另外要补充说明的是:鉴于其 USB 接口的可用电压只有 5V 多一点、余量不大,加之集成电路 431 2.5V 基准电压的托底,这款充电器输出电压只能在 2.5 (此时 R14=0 ~4.5V 之间调节,而且输出电压越低、 Q3 的功率负担就越重,管温会升高,最好将其换成大管子。如果您用其做收音机电源,请最后并上大电容(如 1000UF/10v )和小电容(如 0.01UF 0.1F )。
长汀无线电厂邮购部经常能给我们带来惊喜,是因为他们的专业和真诚:到电器商店买一只普通插头都要 1.5 元,他这只弹性十足的大插头盒子里装了一只高精度的充电器不算,再送您一块 10 LED 板却只收 1.4 元,这样的商家到哪里去找?(这次我还要再买20个这种充电器以及其它共百把元的电子元件。 )
见论坛上有关于该充电器的讨论,也写一篇小文凑趣。因为不会电脑作图,简单的东西就被我讲复杂了,请原谅。
如有错误,敬请批评指正。
1983 年《电子报》“全国电子爱好者小发明、小创造、 小革新比赛”一等奖获得者 谨奉 2012.7.17

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