应急二手准备 自制旅行USB口电池充电器

常常出差旅行的朋友往往需要带个电池充电器。如果是国外旅行，由于市电电压不同或者电源插头不同的关系，要么需要重新购买一个全球电压的充电器，要么需要带额外的转接插座。如果你常常带笔记本电脑，其实可以考虑按照本文自己制作一个简单的USB口快速电池充电器，笔者曾经带着它游玩了意大利、出差过日本和美国。即使国内旅行，由于在应急的情况下可以用笔记本电池给相机用的电池充电，而且体积小、重量轻，也非常有优势。

充电器的基本原理

现在常用的可充电电池无外乎老式的镍镉(Ni-Cd)电池、使用比较广泛的镍氢(Ni-MH)电池以及锂离子(Li-Ion)电池。前两者的标准充电方式一般是C/10恒定电流充电14-16小时，这里的C是指容量，比如在电池上可见到的1300mAh、1800mAh、2200mAh等，以C=1300mAh为例，C/10就是130mA的电流。如果进行快速充电，由于充电电流大，要控制充电时间，不可大电流过充电。在智能充电器中，一般采用定时、温升以及电压变化等方法自动检测停充时机。锂离子电池由于能量密度更大，容易产生发热、起火甚至爆炸，一般都配以保护电路，并以电池组的形式而不是单个电池的形式在市场出售。锂离子电池的充电方式一般称为CC/CV，也就是恒定电流再恒定电压的方式。

现在的数码设备上都有低电压警告功能，让我们知道什么时候电池电量用完该充电了。关于什么时候该停止充电，利用简单的计算，采用人工定时的方法也可以将电池基本充满，又不会过充，由于只是出差时偶尔使用，对电池的循环使用寿命也不会产生太大的影响。如果夜间使用或无人照看，可采用笔记本电脑的待机或休眠功能来获得定时控制，虽然大多数笔记本电脑的设计都是在系统正常工作时给USB口供电，而在待机或休眠时将USB口的供电关掉，但是我们还是需要在动手以前确认一下自己的笔记本是否是这样(以防笔记本电脑的USB接口采用+5VSB供电，关机后仍然持续供电)。方法有很多种，比如找一个USB接口的灯或者USB供电的风扇来判断。总之，思路是我们尽量把电路简化，将复杂的工作交给笔记本电脑吧！为了简单起见，本文只介绍常用的5号(AA)镍镉电池或镍氢电池适用的快速充电器，其它型号的电池充电器制作方式与此类似。

材料准备与制作

需要准备一些电子元件：1N4001～1N4007任一型号1安培整流二极管一个，4.7欧姆/2瓦电阻一个(10欧姆/1瓦电阻两个并联也可以)，2节5号电池盒一个，带USB插头的USB连线一根，一共四个元件，成本不超过10元人民币。

制作方法

图1

按照图1的电路图将这些元件焊接起来，注意二极管的极性不要弄反了(带有白色圆环的一端连接电阻)，USB口的电源和地线要区分正确(一般红线为正，黑线为负，不过为了确保没问题，好用电压表确认一下)，焊得牢固一点，焊接点和其它金属部分需要必要的绝缘措施，以避免意外的短路。以上所有提醒都很重要，要有十足的把握才可以插入笔记本电脑USB口使用，否则可能对笔记本电脑主板造成暂时或永久性的损坏！

图2 图3

图2是笔者的制作方法，供大家参考。我将元件都做在一块小电路板上，并将元件驮在电池盒的背后，用热熔胶固定了一下，胶也起到了绝缘的作用。电阻和二极管发热较大，没有用胶覆盖。图3是插在笔记本电脑USB口上实际使用的样子。

设置与使用

只有在数码设备出现低电压警告的时候才可以用本充电器充电，由于充电是两节串联进行的，因此需要配对使用，不要将两个不配对的电池串联进行充电。将待充电电池装入电池盒，连接笔记本电脑的USB接口，稍等一下，用手摸电阻，如果可以感觉到温热，则表明充电已经开始了。这里当然也可以动脑筋做个LED显示，只是手摸电阻的方式已经足够快速和有效了。如果需要在晚上睡觉前充电，或者无人照看时充电怎么办？这时就可以采用定时设置了。以Windows XP为例，在桌面空白处以鼠标右键单击，弹出菜单，选择“属性”，可打开图4所示“显示属性”窗口。

图4

按照图4中所示顺序，选择“屏幕保护程序”页，然后选择“电源”按钮，可打开图5所示“电源选项属性”窗口。如果这里的电源按钮是不能被选择的，可能是由于没有安装好芯片组驱动程序或者这个功能被其它厂家的应用程序所替代了。

图5 图6

按照图5所示顺序，将关闭监视器时间、关闭硬盘时间和系统待机时间都参照图6所示数据设置，然后点“另存为”，在弹出的窗口中输入新的电源使用方案的名字“USB充电器”。系统待机时间是我们的关键所在，需要做简单的计算。充电电流可以按照公式1.7/R估算，如果R=4.7欧，则充电电流为0.36A，即360mA。如果电池的容量为1800mAh，不考虑充电的效率损失，所需时间为1800/360=5小时。实际上，充电总是有效率损失，在C/10小电流充电时一般要增加40-60%的充电时间进行补偿，在快速充电情况下，切不可过充，建议以理论计算值定时控制，以应对电池使用多次后的实际容量下降的可能性。

设置完成后，或者以后再次使用，可如图6所示顺序，首先确认当前电源使用方案为“USB充电器”，然后可以点“应用”。我们之所以选择关闭监视器时间和关闭硬盘时间为那么短，主要是用于确认系统的定时功能是否正常，并且确认没有被中途中断，一旦被中途中断(比如按键盘或者移动鼠标)都将使定时器归零，有可能导致充电时间超过预期。作为提醒，建议在使用USB充电器的时候拔出外接鼠标，有些质量比较差的鼠标虽然没有动它，但是也会产生自身的光标抖动，使系统误判为鼠标被移动了。另外，有一些程序也会导致系统无法进入待机，建议实际使用前稍作测试，把这些程序事先关闭。