电子/居家DIY(11):3.7V锂电池改1.5V实例

王志勇 发表于 2020年03月26日 12:35

3.7V锂电池改1.5V的历程,太过漫长,至少有5年以上的未成功阶段。最近,终于找到XC6206P152PR、HT1015-1、HT7215、HT7315-A/HT7315A-1等这些超低空载静态电流的电源IC。倒计时的定时器因为我每天都用,一次性7号电池用不了多久,镍氢电池寿命太短,所以改成了锂电。

这一次的改造,比较顺利,耗时约35-50分钟,外观无任何变化。凡是这种焊线,都是有些麻烦的。但是,完成之后,苦尽甘来。

这种定时器我用了好几年,非常好用,所以也给家人买了。

所需元件:
如上图,所需元件为:10440锂电池(体积和7号一样),3.7V锂电池保护板,XC6206P152PR这三样。

锂电池只能选10440,容量为300mAh~350mAh,因为原装的设备是7号电池。3.7V的10440,电量相当于1.2V的350mAh×3=1050mAh,容量还是很大的。

1.2V的镍氢电池寿命很短,不耐存放,使用一两年后,容量都只有50mAh上下,所以需要改为锂电池。锂电池很稳定,只要不过放,衰减很慢。

资料显示,XC6206P152PR的静态电流是1uA。但是之前查到的资料,好像是几uA。但还是很理想的,因为AMS1117的静态电流达到了10mA(即10000uA)

XC6206P152PR还很便宜,一个几分钱。大小为,宽度4mm,高度1.8mm,还是可以手工焊接的。我之前买错了型号,是XC6206P152MR,这个太过迷你,宽度3mm,无法手工焊接,请注意区别。XC6206P152PR接法如下图:

这种SOT-89封装的三脚管,焊接有个技巧,如上图所示,中间的一脚,背面是一个长片,可以在这个长片的上面焊,如上图画白圈的部分。(上图只是为了展示这只电子管的样子,焊接我是在它的背面焊接的,在背面好焊接。)

3.7V锂电池保护板的作用是防止过放(如果平时的DIY中有焊接4.2V充电输入可防止过充)。它的尺寸是2.7cm×0.3cm,如下图的正面、背面特写:

开工
拆机纪念特写,原装的1.5V接线图:

改装后的接线图:

接线原理
电路图就不用画了,接线很简单:
1. 首先将原有的正极、负极电池线剪断。
2. 电池座变为3.7V输入,首先电池座接锂电池保护板。
3. 保护板的3.7V的正极、负极,接XC6206P152PR。
4. XC6206P152PR的输出,接第1步剪断的正极、负极主板电源输入。
XC6206P152PR的脚位,在本文图2中已经有标示。

这时,我用万用表测试XC6206P152PR的电压输出,不多不少,正好是1.50V

改装后,锂电池电压在3.3V~3.7V,即可充电。充电的周期,可以根据经验来判断。

最后,在接线当中,热缩管是很有必要的,它是接线的神器。有了热缩管,秒变专业玩家。可以将多个规格一次买上几米,一米几毛钱。

附1:构思历程
这次选用10440锂电池,虽然容量很小,350mAh,但是外观无任何变化,所以拿着使用很方便。

我曾经构思过很多次,用18650锂电池来改装,18650容量超大,2000mAh以上。但是18650装不进去,如果一定要用18650的话,就只能用热熔胶把电池粘在定时器的外面,虽然不好看,但是好用。

最初的设想是18650+LM2596S,体积大,静态电流大。

权衡之下,选用10440比较好。10440+XC6206P152PR,超低静态电流。

如果设备是一节1.5V的5号电池,那么更好办,选用14500锂电池,容量大约是10440的2倍,接法和本文相同。

14500价格还更便宜。

附2:3.7V转1.5V无法用串联二极管的方法
3.7V-4.2V转3V,串联2个IN4007,可较完美地转换,能用于大多数3V的设备。

但是,3.7V转1.5V不行,必须用这种LDO管(小电流、超低静态电流),或者DC-DC降压板(大电流),转为1.5V。这是因为分压的原理,1.5V设备工作时的电流一旦有大的变化,如果串联几个二极管,电压会从1.6V~1.8V,降到0.9V,设备会关机。

对于高精度的3.7V-4.2V转3V,同样用XC6206P302PR转为3V,接线方法和本文相同。

附3:3.7V转1.5V必须接锂电池保护板
这是因为1.5V仍然远低于锂电池的过放终止电压,容易造成过放。就是当锂电池低于2.5V时,电器仍然能正常使用,但此时锂电池已经处于过放状态。

本文的撰写、修改、处理图片,又花了2个多小时。感谢阅读!

6条评论:
1   灰狼 2020-04-03 11:56
会DIY这些感觉好厉害

自由勇 2020-04-03 12:57
谢谢!DIY的过程是辛苦的,完成之后各种方便好用。

2   笛声 2020-07-09 08:31
我也有这个白色的定时器,这玩意挺耗电的,响铃声音变小,显示变浅的时候,电池拆出来,一测电压还有1.5V
3   咕机机 2020-09-17 12:31
6206是线性稳压,不会有能量变换,通过吸收功率来达到稳压的效果,因此博主的计算方法是错误的。锂电是多少mAh,被你降下去用还是那么多mAh。此外,空间那么大直接装一个充电-保护一体板会很方便,现在有C口的4056小板。
为了尽量使用锂电的能量,应该用step-down converter,电荷泵或者buck都可以,电荷泵效率高静态功耗较低,但是IC不好买还贵,推荐tps60503,buck converter推荐SY8088AAC 。其实我也打算改一个,再加块太阳能电池用在挂钟上面,再加上8025t,这样走时超准还不用换电池。
虽然还没开始做,不过预计buck比电荷泵功耗略高,面积大至少一倍。

自由勇 2020-09-17 20:08
谢谢指出!我前几天测试的一个降压板,记得好像是AMS1117,还是LM2596S之类,转5V,输入和输出的电流一样,但是电压不一样,说明是通过吸收功率来达到降压的效果。

请问有没有什么效率在85%以上的4.2V转1.5V,或4.2V转3.0V的LDO管?

4   咕机机 2020-09-18 22:15
你需要搞懂LDO、线性稳压的原理,没有那种效率的。小功率用大概就是电荷泵效率最高了

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