本應用筆記介紹如何從舊設備中回收鋰離子（Li+）電池，以用于其他電子設備，如玩具。這一切都可以在不需要微控制器（或所需的軟件）的情況下完成。一個挑戰是這些舊設備中的電池充電器通常不能重復使用。設計人員需要創建自己的充電器電路，本應用筆記將詳細解釋如何創建。

介紹

重復使用廢棄設備的鋰離子電池可能非常棘手，因為這些電池通常在設備內部充電。換句話說，沒有可以重復使用的單獨充電器。幸運的是，事實證明，為二手（或新）鋰離子電池制造充電器相當容易。

像大多數人一樣，您可能周圍有使用鋰離子電池供電的舊設備。這種類型的電池已用于過去幾年生產的大多數便攜式設備，因為它可以很容易地制造成各種尺寸和形狀，并且具有相對較大的容量（與NiMH和NiCd電池相比）。

您可以用被更新，更好的版本取代的舊MP3播放器或手機做什么？通常電子產品不能用于任何其他目的，但電池仍然可以使用，即使是玩具。由于電子愛好者往往是一個有創造力的人，他們通常會找到一種方法來整合和回收電池。例如，作者用鋰離子電池替換了樂高火車上的三個手電筒電池（見圖1）。?

圖1.帶有三個手電筒電池的板子被一個鋰離子電池取代，用于樂高火車。

但是，這仍然需要為電池充電。原始設備通常包含一個用于電池的特殊充電器電路，最有可能在PCB的一小部分上。很難確定哪些組件是充電器電路的一部分，因為通常沒有用于便攜式設備的電路圖。在這種情況下，我們只需要建造自己的鋰離子充電器！

巡回賽

本文所述的充電器電路圍繞Maxim集成公司生產的鋰離子充電器IC構建，即MAX8677A（見圖2）。該IC完全自主工作，因此不需要微控制器（因此不需要軟件）！MAX8677A使用多個LED指示充電過程的狀態。

圖2.MAX8677A內部電路框圖

MAX8677A非常靈活，具有智能電源選擇器?拓撲結構（見圖3），由三個電子開關組成，根據情況引導充電和負載電流。利用外部電源，MAX8677A可以利用可用電源為電池充電和供電。如果負載需要的功率超過充電器所能提供的功率，MAX8677A可以使電池提供額外的電流。當沒有可用的外部電源時，負載僅由電池供電。

MAX8677A可通過引腳15和16 （USB）從USB端口供電。在這種情況下，消耗的電流限制為500mA（USB 2.0端口的最大電流）。該 IC 也可通過引腳 2 和 3 （DC） 由適配器供電，其中電流限制可增加到最大 2A。

圖3.智能電源選擇器技術根據需求分配充電和負載電流。

對于本應用筆記（圖4）中的充電器電路，我們使用直流輸入，這為我們設置各種限值提供了更大的靈活性。輸入端的工作電壓介于 4.1V 至 6.6V 之間。如果電壓過高，MAX8677A關斷輸入以防止輸入過熱。該 IC 可承受高達 14V 的電壓尖峰。

充電狀態由 D1、D2 和 D3 提供。指示以下三種狀態：電池正在充電 （LED D3）、電池已充滿電 （LED D1） 或電池出現故障 （LED D2）。

圖4.完整的充電器電路主要由MAX8677A和微型USB連接器組成。

該IC可以設置兩個電流限值：一個用于最大充電電流，另一個用于最大輸入電流。第二個值應始終大于第一個值。如果不是這種情況，則永遠無法達到編程的最大充電電流，因為它不能高于最大輸入電流。這兩個限值均使用電阻器設置。

最大充電電流：

ICHGMAX = 3000/RISET = 3000/R9 = 3000/5.6kΩ = 535mA

最大輸入電流：

IDCMAX = 3000/RPSET = 3000/R6 = 3000/3.3kΩ = 909mA

顯然，您可以根據適配器的額定功率、設備的功耗和所需的負載電流選擇更合適的值。MAX8677A可提供1.5A的最大充電電流。

我們使用了迷你USB連接器，這使得使用現代電源適配器為電路供電變得容易。這也確保了我們使用5V電源。最大輸入電流應根據適配器的額定值進行調整。當適配器可以提供至少 1A 的電流時，電路運行良好。

有NTC熱敏電阻嗎？

電池通常配有負溫度系數（NTC）熱敏電阻，用于防止電池在過高或過低的溫度下充電。因此，電池有三個連接：正極端子（BAT+）、負極端子（BAT-）和NTC熱敏電阻的連接（見圖5）。請注意，一些具有三個連接的電池內部只有一個用于識別的普通電阻器。普通電阻的值將是恒定的，不會隨電池溫度而變化。

圖5.大多數具有三個連接的鋰離子電池都連接了一個內部NTC熱敏電阻，如圖所示。

回到圖4，當使用NTC熱敏電阻時，它應該連接在THM引腳和地之間（通過BAT連接）。在THM引腳和基準電壓（VL）之間還連接了一個電阻（R7），從而產生一個電位分壓器。選擇電阻值，使其在+25°C溫度下具有與NTC熱敏電阻相同的值。 +25°C 時 THM 引腳上的電壓將等于 0.5 VL。當溫度上升或下降時，NTC熱敏電阻的電阻下降或上升，THM引腳上的電壓也會下降或上升。僅當此電壓介于 0.28 VL 和 0.74 VL 之間時，設備才會充電。對于現代NTC熱敏電阻，這對應于0°C至50°C之間的溫度。 當沒有NTC熱敏電阻可用時，應添加R8，這會導致THM引腳上的電壓為0.5 VL。

連接提示

如果您重復使用手機電池，默認情況下它已經具有保護電路，可防止電池過載和放電太深。但是，如果您想使用單個電池，例如從舊筆記本電腦電池組中取出的電池，那么您將不得不制作自己的保護電路。電池組內的電路設計用于保護整個電池組，因此不能用于保護單個電池。

一個簡單的保險絲（在圖4中顯示為FS1，它是PCB上的表面貼裝器件或SMD保險絲）提供足夠的過載保護，這意味著分離的電池完全可用。但是，保險絲不能提供任何防止深度放電的保護。當這些類型的電池放電過多時，可能會損壞它們。當歐姆負載（例如小白熾燈泡）連接時間過長時，可能會發生這種情況。但是，一旦電源電壓降至某個值以下，大多數器件將停止工作，從而阻止電池進一步放電。因此，保險絲是否提供足夠的保護在很大程度上取決于所連接設備的類型。

建設

對于這個項目，我們設計了一個緊湊型PCB，它使用大量的SMD（見圖6）。這種設計使PCB非常小，這使得它更容易內置到設備中。電路板布局和用于蝕刻PCB的掩模均使用DesignSpark? PCB制成，可從Maxim網站下載。

圖6.為此充電器設計的PCB已保持盡可能小，以便于將其構建到現有設備中。

為了安裝 SMD，您需要一些靈巧性和焊接經驗。對于TQFN封裝的MAX8677A，理想情況下應使用回流焊爐，因為引腳和裸焊盤位于4mm x 4mm封裝的底部。但是，您也可以手動焊接設備。以下各節將介紹這兩種情況。

使用回流爐

使用回流爐后，您需要進行以下連接。PCB上有孔，用于連接LED、電池和負載，因此可以通過電線輕松連接。mini-USB 連接器有兩個塑料引腳，適合 PCB 上的相關孔，用于對齊插座。如果您不想使用mini-USB連接器，則可以使用這兩個孔來連接電源。在這種情況下，您必須確保電源電壓為5V。

手工焊接TQFN封裝的MAX8677A

如果您有足夠的經驗，可以用熱風烙鐵安裝MAX8677A，但回流爐使工作更加輕松。這里描述的方法解釋了如何使用普通烙鐵安裝器件（見圖7），即使自制PCB沒有通孔電鍍。

圖7.通過手工焊接一個孔安裝MAX8677A的步驟。

在蝕刻電路板之前，請確保僅保留IC裸露焊盤中的中心孔。周圍的其他八個孔可以從軟件的設計中刪除，或者您可以使用氈筆填充掩模上的孔，這樣它們就不會出現在PCB上。

在裸露墊的中心鉆一個 1.5 毫米的孔。

將芯片放置在 PCB 上。

沿芯片側面焊接所有觸點。使用利茲線整理一切。（作者使用體視顯微鏡來很好地觀察一切。

當頂部的所有觸點都已正確焊接后，翻轉電路板并將幾塊焊料放入孔中。

找一根緊貼在 1.5 毫米孔中的實心銅電纜，并使用銼刀使其中一端完全平坦。將此端穿過孔并使用烙鐵加熱。在某些時候，銅線變得如此之熱，以至于孔中的焊料開始熔化。銅線將略微縮回并與芯片的裸露焊盤接觸。

然后將這根電線焊接到 PCB 焊接側的接地層.

現在，您將在芯片的裸露焊盤和PCB焊接側的接地層之間建立良好的電氣和熱連接。

審核編輯：郭婷