电子/居家DIY(7):锂电池转3V的方案

王志勇 发表于 2020年03月20日 10:24

本文为无附图的理论篇,尽量简短,过些天会发带图片的手工篇。锂电池,充满的电压为4.2V,安全截止电压为3V-3.5V。一次性的传统1.5V电池,成本高、经常更换麻烦;镍氢电池寿命短,无论大多容量,放置一年后,容量都会下降到50mAh左右

锂电池的鼻祖是18650电池,笔记本电脑里就是6节这样的电池。价格便宜,容量超大,1节2000mAh的足容18650锂电池,价格仅为3.6~4.5元,无记忆效应,很稳定,理论上约可充1000次以上。在18650的基础上,锂电池的厂家后来发明了26650、波士顿电池,单节容量都在5000mAh以上,价格为9~15元。

锂电池的缺点是怕过放,一次深度过放,就可能让电池报废,例如手电一直开着,直到放电到0电压,电池可能报废。解决的办法是给锂电池增加保护板,防止过放。

锂电池的基本接法
尤其是波士顿电池,可用于电动汽车。它的体积相当于2节18650电池并联,非常可爱,便于组装。没有点焊机的朋友,18650、波士顿电池可用“带针的18650电池盒”,如下图的接法:

点焊机的方便之处
当然了,锂电池玩家,最好还是要有一台点焊机,会方便许多,我的点焊机终于在上个月(2020年2月)下单了,200多元。

为什么需要点焊机呢?因为这些锂电池,电烙铁是焊不上的。有了点焊机,会方便很多,能轻松任意组装各种锂电池

如果没有点焊机,也能用电池盒来实现连接,电池盒的体积会比直接用点焊的电池要大一此。

多种体积的锂电池对比
除了18650、波士顿的体积,在淘宝上也能搜索很多体积的锂电池,用于改装各种小电子设备,例如手电、门铃、电动玩具。这些不同体积的有:

14500锂电池:相当于传统的5号电池大小,单节1.9~2.3元。便宜、好用
10440锂电池:相当于传统的7号电池大小,单节4~5元。
18500锂电池:单节2.8~4.9元。这种电池,在很多成品小电器里较多见,如各种手电。它和18650一样粗,只是会短一点。
16340锂电池,单节2元左右。通过体积的计算,它的理论电量比14500稍小一点。

有很多充电手电、电蚊拍,是4V铅酸电池,这种电池一年后会报废,到时可改装为锂电池。改装锂电,电池选用的优先顺序是:

18650 > 18500 > 14500 > 16340

也就是能用18650,就用18650,因为这4种圆柱电池里,18650容量最大、也最便宜,产量最大
根据电器里的空余空间大小,选择上述4种体积,电压都是一样的,体积越大容量越大。

例如,我改装过的电蚊拍、门铃、电子钟,都能装得下18650,就用18650。
万用表的空间,只能装18500。如果手头上没有18500,就用14500、16340代替。

18650、18500等电池的命名方法为,18代表直径18mm,65代表长度65mm,0代表圆柱体。

当然,也有很多比18650体积还大的电池(没有最大,只有更大),但是因为产量不大,所以价格较贵。

18650、波士顿电池因为产量大,所以最便宜。

锂电池转3V的方案1:串联整流二极管
最简单的方案、也是人们使用最广泛的方案,是串联2个IN4007,用于遥控器时,实测4.15V电池,串联2个IN4007后的电压是空载3.3V,遥控器按下后电压是2.8V。

IN4007,是整流二极管,耐压1000V。IN4007,是DIY玩家必备,价格为50个2.1元包邮,或者100个2.5元包邮,可在淘宝上搜索“IN4007”。马上下单,再也不用从废电器拆下来了。以前我获得整流二极管,都是从废电器拆下来。

串联IN4007,优点是理论上不会增加静态电流,理论上90%以上的使用2节传统5号电池的设备,都能直接用此方案。

但是,缺点是有噪声,不适用于少数高精度的设备。例如有些3V的MP3,串联二极管后,听到的音乐有大量的马赛克死机声。

锂电池转3V的方案1:手工篇
手工篇,将在过后有时间的时候,我会拍图,再开一篇博客。

锂电池转3V的方案2
3.2V铁锂电池+占位桶,相当于传统的2节5号电池、或者2节7号电池,这个方法最简单。但是缺点是,电池、充电器的价格比3.7V高很多。
例如,3.7V的充电器仅为2.5-5元一个,产量极大。3.2V的充电器,单个在20元以上。

所以,改造中,还是以3.7V的锂电池为主。

锂电池转3V的理想方案3:高精度的小功率设备
高精度‘小电流的设备,如电子表、电子钟,可用LDO电源IC。(当然,高精度设备大部分也可采用方案1。转1.5V则必须用LDO,无法用二极管,后面的博客会介绍。)

推荐XC6206P302PR,它非常便宜,单价0.09-0.3元,静态电流仅有几uA。它是SOT-89封装,宽度为5毫米左右,还是可以手工焊接的。
千万不要买错型号,有和它功能相同的是XC6206P302MR,SOT-23封装,宽度仅3mm,太迷你了,无法手工焊接。

或者用:
HT7525-2 静态电流3uA
HT7130A-1 静态电流1.5uA

HT系列价格高一些,单价为0.5-1元,优点是静态电流有可能比XC6206还小一些,而且HT系列都有TO-89封装,更便于手工焊接。

锂电池转3V的方案4,高精度:DC-DC降压板
降压板的静态电流大,不适用于小功率的设备;但可用于大电流的设备。降压板有很多种,如前面介绍过的LM2596S、XL4015、Mini-360。

还有AMS1117-3.3V,AMS1117的缺点是静态电流太大,竟然达到了10mA。

2条评论:
1   KicoModo 2020-03-20 17:13
刚好需要降V的操作

自由勇 2020-03-20 18:10
嗯,锂电池降V后,超级好用。

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