1）工作电压高
通常锂离子电池的电压为3.7 V。单体电池即可为3 V的逻辑电路供电。对
于工作电压较高的电子设备，锂电池组同样可以满足其需求。
2）体积小、重量轻、比能量高。
通常锂离子电池的比能量可达镍镉电池的2倍以上，与同容量镍氢电池相
比，体积可减少30%，重量可降低50%，有利于便携式电子设备小型轻量化。
3）寿命长
锂离子电池采用碳负极，在充放电过程中，碳负极不会生成金属锂，从而可
以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前，锂离子电池的寿命可达1200次以
上，远远高于各类电池。
4）安全快速充电
锂离子电池与金属锂电池不同，它的负极用特殊的碳电极代替金属锂电极，
因此允许快速充电。并可在两小时内充足电，而且安全性能大大提高。
5）允许温度范围宽
锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在-20℃~+60℃之间工作。高温
放电性能优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有自放电电流小、无记忆效
应和无环境污染等优点，综合性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池，被称为
性能最好的电池。
尽管锂离子电池具有上述诸多优点，但还是存在有如下的缺点： 基于多功能手机充电器的设计
①与干电池无互换性。锂离子电池虽然有电压高的好处，但也有很难和干电
池互换的缺点。当锂电池放完电时，一般的想法是用干电池暂时取代，但由于这
两者电压不同，不能直接代换。
②无法急速充电。锂离子电池不能像镍镉电池那样，用15分钟急速充足电。
锂离子电池的充电方法是：最初以恒定电池充电，最后则以恒定电压完成充电。
这样，充电时间约需2小时，第一个小时可充入电池额定容量的80%左右。
③内部阻抗高。因为锂离子电池的电解液为有机溶液，其电导率比镍镉电池、
镍氢电池的水溶液电解液小得多。所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉电池或镍
氢电池约大10倍。
④工作电压变化较大。电池放电到额定容量的80％时，镍镉电池的电压变
化很小(约1%），锂离子电池的电压变化很大（约40%）。对电池供电的设备来说，
这是严重的缺点。但是由于锂离子电池放电电压变化比较大，很容易据此检测出
电池的剩余电量。当放电速率较大时，容量下降较大。锂离子电池和镍镉电池容
量的减少量相当。
同其优点相比，这些缺点不应成为主要问题，特别是用于一些高科技、高附
加值的产品中。因此，锂离子电池具有广泛的应用价值，其经济价值相当可观！
这些也促进了本款多功能手机充电器的完美设计。
2.1锂离子电池多功能充电器系统分析
2.1.1锂离子电池快速充电特性 1）恒流充电特性
锂离子电池由锂离子移动产生氧化——还原反应，充电效率几乎为100%。
若继续进行恒流充电，充电电压有可能超过使用电压。原因是若超过一定电压，
金属锂将尽快析出来并发生电解液的分解。
2）充电电压/电流特性
本款多功能手机充电器在对完全放电的锂电池进行恒流充电时，以充电量为
参数，表示其电流与电压之间的关系，即为充电电压/电流特性。对于根据电压基于多功能手机充电器的设计
7决定充电电量的锂离子电池，需要设定安全的最高电压进行充电，适宜用恒压充
电方式。
3)充电终期电压的温度特性
电池的充电电压一般为负温度特性，因此需要对充电电压进行补偿。对于锂
离子电池，完全充电电压与安全使用的充电电压有较大的差值，因此本款多功能
手机充电器不需要进行温度补偿。
4)充电温度与放电容量
由于充电时的温度不同各种电池的充电效率是不同的。放电容量表示进行标
准的充电后的放电容量。锂离子电池的电解液几乎不发生分解，充电效率高，在
5℃~45℃温度范围内进行充电时容量不会有较大差别。下面根据锂离子电池的充
电特性，结合锂离子电池快速充电状态曲线，如图1所示，对各个状态分别加以
说明。图1中所标示的数据是根据多种市场产品总结得到的较为典型的值。
图1锂离子电池快速充电状态曲线图
2.1.2锂离子电池快速充电状态 1）涓流充电状态
在该状态下，本款多功能手机充电器检测电池电压是否较低，如果是则采用
涓流充电，即一个比较小的恒定电流对电池进行充电直至电池电压上升到一个安
全值。恒流充电状态涓流充电后，充电器转入恒流充电状态。在该状态下，充电
电流保持不变的较大的值，通常是涓流充电电流的10倍或更大。为了缩短充电
时间，也可采用更高的速率在恒流充电和涓流充电状态下进行充电。本款多功能基于多功能
手机充电器的设计
8手机充电器也将连续监控电池的电压和温度，并且可以采用以下两种恒流充电终
止法，终止恒流充电。
(1)电池最高电压终止法
当单节锂电池的电压达到4.2 V，恒流充电状态应立即终止。
(2)电池最高温度终止法
在恒流充电过程中，当电池的温度达到60℃时，恒流充电状态应立即终止。
2）恒压充电状态
恒流充电终止后，充电器立即转入恒压充电状态。在该状态下，充电电压保
持恒定。因为锂离子电池对充电电压精度的要求比较高，单节电池恒压充电电压
应在规定值的±1%之间变化，因此要求锂离子电池充电器输出电压有较高的精
度。在恒压充电过程中，本款多功能手机充电器连续监控电池的电压、温度、充
常用的恒压充电终止方法有以下四种：
①电池最高电压:当锂离子电池的电压达到4.2 V时，恒压充电状态自动终
止。
②电池最高温度:当锂离子电池的最高温度达到60℃时，恒压充电状态自动
终止。
③最长充电时间:为了确保锂离子电池安全充电，除了设定最高电压和最高
温度外，还应设置最长恒压充电时间。在温度和电压检测失败的情况下，可以保
证锂电池安全充电。
④最小充电电流:在恒压充电过程中，锂离子电池的充电电流逐渐减小，当
充电电流下降到一定数值（通常为恒流充电电流的1/10）时，恒压充电状态自
动终止。
3）维护充电状态
电池充足电后，若电池仍插在充电器上，电池会由于自放电而损失电量。本
款多功能手机充电器应以非常小的电流对电池充电或是监测电池电位以备对电
池再充电，这种状态称为维护充电状态。
基于多功能手机充电器的设计
9 3 充电器的基本设计 3.1工作原理 本款多功能手机充电器对锂离子电池的充电过程分两个阶段进行,首先用恒
流充电到4.2V+0.05V,即转入4.2V+(-)0.05V恒压的第二阶段充电,恒压充电电
流会随着时间的推移而逐渐降低,待充电电流降到0.1mA时，表明电池已冲到额
定容量的93%或者94%，此时即可以为基本充满，如果继续充下去，充电电流会
慢慢降到0mA ，电池完全充满。恒流充电率为0.1C/mA到1.5C/mA。标准充电率
为0.5C/mA，约需2小时可将电池电压（放电到3.0V的电池）充到4.2V，再转
入恒压充1小时左右，即可结束充电。整个充电过程约需3小时，当充电率为
105C/mA时，第一阶段的充电时间只约需1/2小时。
(1)本款多功能手机充电器开关电源部分采用抑制振荡型开关电源（如附录
1所示），它的简单工作原理是把220V交流电整流滤波成峰值电压300V左右的
三角波（滤波电容C1不用），利用稳压器组成电平开关，控制开关管Q1的振荡
与停止。此开关电源初级电流很小，Q1的C极反峰电压也较低，因此可以使用
Vceo大于300V的TO-92封装的小型开关管，以缩小体积降低成本。
1）开关电源部分
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