基于臺式電腦加裝鋰電池的研究論文

基于臺式電腦加裝鋰電池的研究論文

　　摘要：隨著(zhù)電腦在家庭的普及，人們對電腦性能的要求也越來(lái)越高。同樣的價(jià)格，臺式機的性能要遠遠高于筆記本電腦，相比于筆記本電腦而言，臺式機顯得笨重，攜帶不方便，沒(méi)有可移動(dòng)的電源可以供電。創(chuàng )意改進(jìn)的想法油然而生，逐漸完善臺式機的性能，如給臺式電腦加裝可循環(huán)充電的鋰電池。該文主要從臺式電腦電池起保護作用的電子元件和PCB板的系統保護電路來(lái)闡述臺式電腦電池的保護控制。

　　關(guān)鍵詞：臺式電腦電池；過(guò)充電保護；過(guò)電流保護；過(guò)溫保護

　　文章所設計的臺式電腦主機箱，主要是在里面安裝一塊可循環(huán)充電的鋰電池。臺式機使用的是交流電，這就需要在鋰電池的電源輸入端安裝一個(gè)電源適配器將交流電轉換為直流電給鋰電池充電，然后在鋰電池的電源輸出端用單片機裝置控制直流電轉化成交流電來(lái)給電腦進(jìn)行供電。接上電源，這樣鋰電池就能一直得到持續充電，即使突然斷電后，鋰電池會(huì )自動(dòng)給臺式電腦供電，臺式電腦繼續工作，人們再也不用擔心沒(méi)有保存的文件會(huì )丟掉了以及經(jīng)濟上的損失等等。

　　1系統組成

　　鋰電池充電過(guò)程中報警裝置會(huì )自動(dòng)檢測電池是否充滿(mǎn)電，待鋰電池充滿(mǎn)電后，電源就會(huì )直接給臺式電腦供電。電源突然斷電后，主控MCU發(fā)出信號，鋰電池通過(guò)單片機模塊給臺式電腦繼續供電，電腦的顯示屏上會(huì )顯示鋰電池的電量使用情況。

　　2臺式電腦鋰電池組的保護功能元件

　　在臺式電腦的電池中，除了用有保護功能的電路板實(shí)現相應的保護功能外，還增加了有獨立保護功能的電子元件，來(lái)實(shí)現保護功能。

　　2.1過(guò)流保護功能

　　一般在電池組的負極輸出端串聯(lián)自恢復式熱敏電阻PolyswitchLR730，當電流流向負極時(shí)，在Polyswitch上產(chǎn)生的溫度為40℃，電流超過(guò)13A或是常溫下超過(guò)16A，這個(gè)PTC元件就會(huì )在幾秒鐘內由之前的低阻狀態(tài)變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，將電流限制到足夠小的范圍內，起到過(guò)流保護的作用。當過(guò)電流問(wèn)題解除后，熱敏電阻可以自行恢復到初始低阻狀態(tài)。

　　2.2過(guò)溫保護功能

　　由于鋰電池充放電時(shí)是發(fā)熱的，當負載短路或其它異常放電情況，而保護電路失效，在極短的時(shí)間內會(huì )產(chǎn)生很大的電流，使得電池內部溫度急劇升高，在極短的時(shí)間內引發(fā)一系列的劇烈反應，此時(shí)是非常危險的危險的，必須切斷電流，在電池組中間串聯(lián)一個(gè)溫度保護器件，溫度保險絲Thermalfuse顯得尤為重要。將它用導熱膠緊貼在電池表面，感受電池的溫度，當電池組發(fā)生異常溫度達到或超過(guò)98℃，溫度保險絲立即熔斷，并且不可以恢復，從而起到保護作用。

　　3臺式電腦電池的保護電路

　　鋰離子電池的安全性問(wèn)題不僅與電池的材料本身性質(zhì)有關(guān)，如過(guò)充電，短路，熱沖擊和機械沖擊等對鋰離子電池的安全性能產(chǎn)生影響。鋰離子電池由于其化學(xué)性能劇烈，在加工電池組時(shí)，會(huì )用一個(gè)比較完備的保護電路對其充電，放電過(guò)程予以保護。

　　3.1電路中的過(guò)充保護

　　文章設計的鋰電池組，在恒壓模式下，一般經(jīng)過(guò)3個(gè)小時(shí)左右的充電，就會(huì )達到充飽狀態(tài)。如果這時(shí)不切斷充電電源繼續充電，電池的電壓會(huì )隨著(zhù)不斷流入的充電電流而升高，雖然這時(shí)候的充電電流很小，但如果不切斷充電電路，就會(huì )出現過(guò)充現象，導致電池過(guò)熱內部由于氣體膨脹出現爆炸等危險。所以，需要有保護功能的電路板，采用專(zhuān)門(mén)的電池保護芯片，如MM1414、S-8254、BQ29311、BQ29312等，我們以MITSUMI的MM1414芯片為例，MM1414芯片可對多達4組電池的電壓進(jìn)行采樣和監測，PIN15-PIN18為電池電壓采樣的PIN，當采樣到的單租電壓超過(guò)4.35±0.25V，即整個(gè)電池組的電壓超過(guò)12.7V時(shí)，MM1414PIN10V就會(huì )因過(guò)壓由高電位轉換為低電位，從而起到了過(guò)充保護功能。

　　3.2電路中的過(guò)流保護

　　當鋰電池的負載出現短路或其他的故障，電池會(huì )出現一個(gè)很大的電流進(jìn)行放電，是非常危險的狀態(tài)，必須立即斷開(kāi)放電通路。過(guò)流檢測通過(guò)MM1414PIN3CS接到放電MOS與充電MOS中間的一個(gè)取樣電阻上，來(lái)檢測放電MOS源極和漏極的壓降，當電流超過(guò)16A，PIN5DCHG將輸出高電平，將放電MOS關(guān)閉，停止放電。過(guò)流控制的檢測死區的時(shí)間，可以通過(guò)PIN8COL這個(gè)輸入接口，對地接一個(gè)電容來(lái)進(jìn)行控制。

　　3.3MOSFET管過(guò)溫保護

　　電池工作的時(shí)候，電流會(huì )流過(guò)電路中的兩組MOSFET管，一般電路會(huì )接有四個(gè)MOSFET，每對MOSFET并聯(lián)，分擔流過(guò)的電流。由于工作過(guò)程中，MOSFET會(huì )發(fā)熱甚至被擊穿，一般會(huì )在電路的輸出端串聯(lián)一個(gè)139℃溫度保險絲。用導熱膠將溫度保險絲固定在兩對MOSFET的表面，當MOSFET管表面的溫度超過(guò)139℃的時(shí)候，這時(shí)電路一般已經(jīng)出現了嚴重的故障，電路的保護功能失控，必須立即切斷通路，串聯(lián)在電路與負載之間的溫度保險絲熔斷，并且不可恢復，保護了臺式電腦電池的安全。

　　4結語(yǔ)

　　文章介紹了臺式電腦安裝鋰電池的新思路，鋰聚合物電池主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、能量密度高、自放電率小、安全性能好，不易產(chǎn)生漏液和燃燒爆炸，抗過(guò)充性更好。隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，臺式電腦電池的保護功能也逐漸升級，為消費者提供的功能越來(lái)越強，安全性能越來(lái)越高的產(chǎn)品也是臺式電腦電池開(kāi)發(fā)所追求的最終目標。

　　參考文獻

　　[1]李萍.新型電腦機箱溫控器的單片機應用設計[J].電子技術(shù)，2007（07）.

　　[2]王曉玲.淺談筆記本電腦電池的保護電路[J].電腦知識與技術(shù)：學(xué)術(shù)交流，2012（15）.

　　[3]朱玉軍，王香鳳.筆記本電腦電池簡(jiǎn)介[J].化學(xué)教學(xué)，2006（04）.