废旧电子产品DIY改造充电宝的设计

黄俊梅++王典++王仁军++罗丹妮

摘要： 针对目前国内电子垃圾日益增多和电子产品内置电池未完全发挥效用便被废弃的现状，本文以单片机为控制核心，利用废旧台灯作为改造主体，将废旧锂电池改造为能量来源，采用QC3.0双向快充电源保护板为本设计提供安全和闪充保障。最终，DIY设计出了一个基于单片机，具有环保、安全、闪充、多功能等特点的充电宝产品。实验数据表明，该DIY充电宝使用效率高，充电时间短，具有一定的环保优越性。该设计不但能有效实现变废为宝的设计初衷，而且可以满足日益增大的充电宝需求。

Abstract： The electronic waste is increasing and the built-in battery of electronic products is not fully utilized. In this paper， the single-chip microcomputer is used as the control center， and the waste lamp is used as the main body of transformation to transform waste lithium batteries into energy sources. QC3. 0 bi-directional fast charging power protection board provides safety and flash protection for this design. In the end， a charging po product is designed based on the single-chip microcomputer， which is environmentally friendly， safe， fast charging. Experimental data show that the DIY charging po has high efficiency and short charging time， and has some environmental advantages. The design can not only effectively achieve the original intention of turning waste into treasure， but also to meet the ever-increasing demand for rechargeable treasure.

关键词： 充电宝；DIY；单片机；移动电源

Key words： charging po；DIY；SCM；mobile power

中图分类号：F764.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）02-0129-02

1 目的意义

随着各类电子产品的迅速普及和频繁换代，生活中的所淘汰的电子产品而形成的垃圾随处可见（如：废旧手机，笔记本，收音机，MP3，MP4，台灯等）。这种电子垃圾不但导致环境污染，而且造成大量资源的浪费。本文将充分回收利用生活中的废旧电子产品——以废旧台灯为例，改造出环保、安全、具有多样化功能的充电宝，以缓解日益增长的充电宝需求[1]。本充电宝可广泛适用于各种场合USB接口的数码产品充电。

2 系统总体结构设计

基于单片机的废旧电子产品DIY（Do It Yourself， DIY） 改造充电宝的设计包括硬件设计和软件设计两部分。

2.1 硬件设计

硬件电路部分主要包括[2]：单片机控制电路部分、充电管理单元、智能电量显示单元、照明。硬件电路设计如图1所示。

2.1.1 单片机选型

STC公司生产的STC89S52由于其低功耗、高性能、低价位（4.5元）等优点，在电子产品行业得到了非常广泛的应用[3]。本次废旧电子产品DIY改造充电宝的设计中将采用STC89S52的单片机，该微控制器将实现充放电管理、电量显示、照明等功能。

2.1.2 电池组的选择

充电宝一般使用3.7V电池芯作为储电单元。电池组可以选用家用废旧手机平板电池、笔记本18650电池、家用电子产品废旧电池等，如图2所示。

为了实现绿色环保和变废为宝，通常可以从废旧电子产品中找到多个可用电池（一组供电单元中总是因为首先坏掉的一两个电池导致其用电设备不正常）。找到的废旧电池，首先，需要从外观判断电池好坏。如果发现个别电池外观有变形、凸出、漏液、连接处有氧化物渗出等情况，则直接淘汰。接下来就是利用万用表判斷电池好坏，检测18650锂电池的瞬间短路电流，数字表只要数字有变化，就是好的。或者利用万用表测每一个电池的电压，当检测到某个电池电压明显低于标定电池电压，则淘汰该电池[4]。

需要特别注意的是选用的一组电池中，尽量优选同型号、同容量电池，且电压一致的电池组。安装电池一定要注意正负极，最终将选择好的电池采用并联方式焊接在一起即可[5]。本设计中选用6节蓄电量2200mA的18650锂电池作为其动力来源，如图2右侧所示。该电池组最大可实现1万3千毫安的输出。

2.1.3 QC3.0双向快充电源保护板

QC3.0双向快充电源保护板集升压转换、锂电池充电管理于一体，具有过充、过放、过流和漏电保护等多种功能，可有效提高充电宝转换效率及安全性。选购的QC3.0双向快充电源保护板，如图3所示。

本电源保护板支持1路电源输入和2路电源输出，可同时对两个移动设备充电。一组为固定5V输出，另一组为QC3.0输出，最大功率可达15W，能节约充电时间，方便应急使用。

2.1.4 智能电量显示endprint

随着智能移动设备的频繁使用，剩余电量的显示和充电提醒功能是充电宝的必备功能之一。本充电宝设计通过单片机控制的液晶显示屏实时显示电量数值。当充电宝电能余量低于下限时，单片机将主动控制报警，实现预警功能。

2.1.5 照明功能

该充电宝具有LED照明功能，以备各种情况下的照明需求。

2.2 软件程序

单片机通过检测输入、输出端状态决定进入相应的休眠、充电、放电等模式。当按下开关或连接充、放电插头或者负载时，由中断信号唤醒单片机进入工作状态，并进行电量显示。当电池充满或已放到截止电压时停止充放电[6]。充电宝待机不充电状态，单片机控制数显屏10s后自动熄灭，30s后智能休眠，以节省电量、延长待机时间。

2.3 设计成果

本例中由废旧台灯DIY改造的充电宝实物如图 4（a） 所示，移动电源数据测试如图 4（b）所示。

经多次充放电测试和容量测试，本例由废旧台灯DIY改造的充电宝的电池容量为13000mA，并能实现5V的稳定输出和最大15W的快充。输出转换效率 = （输出容量×输出平均电压）/（电池容量×电池平均电压），经数据测试，本设计的制作实例输出转换效率可达91%以上。

3 结论

本文以单片机为控制核心，利用废旧台灯作为改造主体，以废旧锂电池为能量来源，采用QC3.0双向快充电源保护板为本设计提供安全和闪充保障。最终，DIY设计了一个基于单片机，具有环保、安全、闪充、多功能等特点的充电宝产品。实验结果表明，该DIY充电宝使用效率高，充電时间短，具有一定的环保优越性。

参考文献：

[1]严鋆，刘浏.移动电源发展现状与展望[J].电源技术应用，2011，14（1）：61-64.

[2]陈文礼.一款经济实用的移动电源设计[J].电子技术，2013（10）.

[3]吴学军，胡晗.一种基于低功耗单片机的移动电源设计[J].电源技术，2014，3（38）：495-497.

[4]琚洁华，张吉盛.移动式充电宝电池管理系统设计[J].时代汽车，2017，4：71-75.

[5]毛景魁，郑舒.基于单片机的锂电池并联管理系统[J].电源技术，2012，36（8）：1135-1137.

[6]杨景昱.基于STC15W408AD单片机的移动电源电路设计[J].电脑知识与技术，2014，10（24）.endprint