Ưu điểm:
• Tính năng bảo vệ cao so với pin Li-ion • Trọng lượng rất nhẹ
• Cấu trúc mỏng khi so sánh với pin Li-ion
• Mật độ năng lượng, điện áp danh định tương đối cao so với pin Ni-Cad và Ni-MH
Nhược điểm: • Giá thành khá đắt
• Có thể phát nổ nếu kết nối sai
39
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ, CẢI TIẾN KHỐI NGUỒN CỦA
THIẾT BỊ ĐIỆN CHÂM
4.1 Thông số kỹ thuật của sản phẩm thiết kế
Cải tiến nguồn cấp cho máy điện châm bằng cách thay thế pin sử dụng một lần bằng pin sạc mà vẫn đảm bảo được các chức năng của máy điện châm đồng thời nâng cao thời lượng sử dụng máy điện châm. Pin sạc sử dụng để thay thế là loại pin Lithium-ion 18650 có ưu điểm là có trọng lượng nhẹ so với các loại pin khác có kích thước tương tự, có sẵn trong nhiều hình dạng khác nhau bao gồm cả hình phẳng, điện áp mạch cao làm tăng sự truyền tải điện ở dòng điện thấp, thân thiện với môi trường, dễ dàng mua được và có giá thành rẻ [15].
Sản phẩm sau khi hoàn thiện cần phải đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chức năng và phi chức năng đã đặt ra khi bắt đầu vào thiết kế:
Yêu cầu chức năng:
- Có đèn báo khi đang sạc pin và đèn báo khi đã sạc đầy pin.
- Điện áp ra của pin ổn định và có thể điều chỉnh mức điện áp cho phù hợp với mỗi loại máy điện châm
- Dòng xả đảm bảo dùng cho máy điện châm hoạt động bình thường. - Có chức năng chống lại sự tăng nhiệt độ quá định mức
- Ngắt mạch khi xảy ra hiện tượng quá dòng.
- Có khả năng bảo vệ pin khỏi hiện tượng xả cạn hay sạc điện quá ngưỡng.
Yêu cầu phi chức năng:
- Dễ dàng lắp đặt, kết nối đơn giản, sử dụng được lâu dài.
- Thời gian sử dụng của pin khi sạc đầy phải lớn hơn hoặc bằng một lần thay pin dùng một lần.
- Kích thước của pin sạc phải nhỏ, phù hợp với ngăn chứa pin của máy điện châm.
- An toàn với người sử dụng, không gây ra cháy nổ hoặc các sự cố khác về điện.
Thiết kế bộ sạc, xả pin có các chức năng theo chỉ tiêu kỹ thuật được mô tả trong Bảng 4.1 dưới đây.
40
Bảng 4.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật dự kiến cho bộ sạc, xả pin dùng cấp nguồn cho máy điện châm
STT Tính năng Chỉ tiêu kỹ thuật
1 Sạc pin Sạc cùng lúc 4 cell pin 18650
2 Điện áp sạc 5V DC
3 Dòng ra tối đa 2,1 A
4 Điện áp ra 6V hoặc 9V, có thể điều chỉnh
5 Hiển thị trạng thái sạc pin
Hiển thị LED đỏ khi đang sạc và LED xanh khi sạc đầy
6 Bảo vệ pin
Hạn chế sạc quá đầy pin, không cho xả pin xuống quá thấp, bảo vệ pin khi phần
tải bị đoản mạch.
4.2 Thiết kế sơ đồ khối
Trong Hình 4.1 là sơ đồ khối của bộ sạc pin, thiết kế của thiết bị gồm có các khối chính:
•Khối pin: Sử dụng 4 cell pin 18650 mắc song song, mỗi cell pin có điện áp
ra khoảng 3,7V DC và có dung lượng 1200mAh, như vậy với 4 cell pin giúp tăng dung lượng tổng, nhờ đó có thế tăng thời gian sử dụng pin máy điện châm sau mỗi lần sạc đầy. Mạch bảo vệ được nối ở ngay đầu ra của pin giúp bảo vệ pin khỏi các hiện tượng quá xả, bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch.
•Khối sạc pin: Điệp áp sạc cho mạch được cấp qua cổng Jack DC 5.5x2.1
của Adapter và cấp cho mạch sạc pin, mạch sạc pin sẽ tiến hành sạc cho pin, trong quá trình sạc, đèn LED đỏ sáng, khi sạc đầy LED xanh sẽ sáng.
•Khối mạch tăng áp: Do điện áp đầu ra của mạch sạc pin là +5V mà điện
áp sử dụng cho máy điện châm thường là 6V (hoặc 9V) nên ta một bộ tăng điện áp để cung cấp một điện áp định mức ổn định cho máy điện châm hoạt động bình thường.
•Khối chuyển đổi điện áp nguồn: Có chức năng chuyển đổi điện áp sang
41