高動維修: 試作一個鋰電池平衡充電器

【緣起】

目前有為數不少的 3C 產品，使用了鋰電池作為動力使用。家電裡若是有使用到鋰電池的部分有區分為兩種：(1) 作為後備電力使用，比如附時鐘顯示。(2) 作為主動力源使用，比如說玩具、手電筒、吸塵器、電風扇、牙刷、電鬍刀、無線電話、電動工具，以及其它的可攜帶式設備等。我們這裡主要是探討後者

早期有很多便宜低價位的產品，內部使用的是鎳鎘或鎳氫，單顆電池的電壓是 1.2V 左右，所以幾乎都是串聯使用。由於這種電池比較不會有過充爆炸的問題，最多是壞掉而已，所以您就會看到很多老舊漏液的電池芯。後來取而代之的是鋰電池。但是鋰電池有一個很麻煩的事，就是很容易有意外發生，在充電充過頭、過熱、短路時容易會有意外……聽說 SONY 的電池工廠就是這樣燒掉的。所以一般如果是需要使用高電壓的場合，鎳氫電池可以串聯使用，鋰電多是單顆使用，或是多顆但並聯使用，而經由升壓電路來取得高電壓，除了安全考量之外，這也是要歸功於現在電源電路的進步。

但升壓電路也是有它的缺點在，有一些場合之下還是不得不使用鋰電池串聯。理論上如果每一顆鋰電池芯的特性都是一樣的話，不管是充電還是放電都不會有什麼問題。但實際的情況是有些體質好，有些體質差，使用久了有些會受熱變質、有些不會。所以兩端在固定電壓充電時，總是會有先充飽，然後就發生過充的問題。所以它需要使用平衡充電技術。簡單的說就是放電時大家串在一起放電，充電時全部分開來單獨充電。

執行的方式又有兩種，一種是在保護板上動手腳，作分流動作。就是當發現某顆粒電壓到達時如果還有電流流經的話，會將此電流作傍路分流掉，不要讓它流經電池本身。這方法簡單、成本又低，但這裡就不詳細多做解釋。另一種就是使用單獨的充電器直接對電池本身進行直接充電，每一路都有一組充電器，充滿就停，只負責自己的部分其它不管。這方法較為複雜，成本也高。這裡要做充電器指的就是後者。

兩者之間的優缺點除了上面講的部分，其它都是倒過來看的。

【開始主題】

由於處理到某家電的改裝，它需要的是四顆鋰電池串聯使用，所以需要製作一組四串鋰電池平衡充電器，它會有五條線要連接到電池本體。當有四顆電池串聯時，就會產生五條線路出來。

正常來說是要找獨立的四供電變壓器，由於這裡是試作的性質，所以採廢物利用。

首先電路圖要有：

四個 5V 輸出的變壓器，與四個 TP4056 充電器，整個充電器就是這樣子。

找齊了四個充電器並且把它們放在同一塊電路板上面備用。

由於變壓器有大有小，小的電流輸出最多是 750mA，所以我們的充電器充電電流受限於此。基本上我也不喜歡快充，一來也危險，所以設定充電電流最多到 500mA 為止。

市售的 TP4056 充電板大多數都是預設 1A 的充電電流，所以需要更換它的設定電阻。它設定充電電流的方式是在 IC 的第二隻腳連接一個電阻到地，這個電阻如果是使用 1.2KΩ 的話那電流就是 1A，如果是 2.4KΩ 的話那電流就是 500mA，當然也可以設定成其它的數值。我們這裡將四片充電板的電阻都換成了 2.4KΩ 這樣就好。