给本本配个“后备电源” ----ThinkPad外挂电池制作详解
良好的便携性是笔记本电脑区别于台式电脑的最大特点，笔记本电脑能作为人们移动办公、学习娱乐的得力助手，除了小巧的身躯和轻盈的重量等因素外，电池在这当中担任了“幕后英雄”的角色。许多人在购买笔记本电脑时，都把电池的续航时间作为一个重要项目来考察。但现行笔记本电脑电池的使用时间大多在 2~4小时左右，倘若要在野外或学生在晚上宿舍熄灯后长时间地使用笔记本电脑，原配电池是不能满足供电需求的，又如许多移动PC是不标配电池的，在没有交流电源的地方也就英雄无用武之地了……
为了解决这些实际矛盾，笔者萌发了自制笔记本电脑外挂电池的念头，并以自己的IBM T21笔记本电脑为实验对象进行了尝试，获得了成功。本文就以IBM T21为例，介绍外挂电池的具体制作方法，希望能给有类似需要的本本玩家带来一些帮助。
思路分析：用于笔记本电脑的电池主要有镍氢电池和锂离子电池两大类，但在这里笔者打算采用免维护蓄电池来制作外挂电池，理由是什么呢？我们不妨来分析一下：T21笔记本电脑交流电源适配器的直流输出电压是16V，最大工作电流为4.5A（图1左圈内）。如果选择镍氢电池，那需13节才能串联得到16V（确切地说应该是15.6V，单个镍氢电池的额定工作电压是1.2V），而大容量的工业用镍氢电池在市场上非常难找（常见的是民用5#规格的电池，但容量大都在1300~1800mAh之间），况且价格也较高；锂离子电池性能极佳，但假如要组成一个16V、4000mAh的电池组，将需要10个单价为30~50元（价格依电芯品牌不同而有较大差异，容量大都在1800~2000mAh左右）的锂电芯，最关键的是与电池组相匹配的充放电控制电路几乎不可能找到现成的，自制又相当复杂，没有相当的电子技术基础根本不可能制作成功。由此看来，采用免维护蓄电池来制作外挂电池是最合适不过了，不仅具有较高的性价比，而且制作简单、方便。
材料准备：6V、4Ah（即4000mAh）的免维护蓄电池三块；P6A10二极管若干个；最大量程为30V的直流电压表一只；能输出直流24V、1.8A的二手笔记本电脑电源适配器一个；万用表一只；3~5W、3~10Ω的阻燃电阻若干只；电源线1~2米；合适的插头一只；绝缘胶布一卷；中号鳄鱼夹两只；35W电烙铁一支；焊锡丝、松香、热熔胶若干。
制作过程：
A、放电、监测电路的组建。
步骤一：把三块单个的蓄电池（图2）合并在一起，用绝缘胶布捆绑电池四周使其成为一个整体；然后可线径较粗、带绝缘外皮的导线连接相邻两块电池的正负极（即把三块电池串联起来），构成一个18V、4Ah的电池组。
步骤二：把与T21本本电源插孔（即本本上与电源适配器输出端相连接的那个端口）相配套的插头焊在电源线上（图3），如果有合适的废旧电源适配器可以直接利用，那就可省掉以上这一步（关键是废旧电源适配器所带的插头要与本本上的电源插孔相配套），只需在靠近废旧电源适配器的一端把电源线剪断，留下带有插头的电源线待用。
步骤三：虽然T21原配电源适配器输出的是稳定的16V电压，但根据实际经验，电器一般都有一个较宽的工作电压范围，在原电压±10%甚至再宽些的范围内，电器都能正常工作。根据笔者之前在T21上的实际试验所得，额定工作电压为16V的T21本本，在14~18V之间的电压范围内正常工作是不成问题的。三块蓄电池串联后的额定电压为18V，但在充电完成时，总电压可达20V甚至还要高些，而接上负载后（工作电流在1.0~1.5A之间）一般会降至19V左右。由此算来，在放电回路中串上两个二极管来降压较为合适（一个二极管的压降约为0.7V），这样输送给本本工作的电压是19V-1.4V=17.6V，为了防止出现意外，输送给本本的最高电压值还是保守点好（由串接的降压二极管的个数来决定）。
把两个P6A10二极管串联（P6A10最大可通过的电流为6A，在这里也可用其它不∮?A的整流二极管来代替，注意：一般在二极管的一侧有一白圈用作识别负极的标记，当然也可用万用表来辨别），再把串联后二极管的正极与蓄电池组的正极相连，之后取出步骤二中完成待用的电源线，把与插头中间金属片相连接的那端线头和二极管负极相焊接，而电源线的另一端线头则与蓄电池组的负极相连接（图4）。此项操作完成后，用万用表测量一下插头输出端电压的极性，特别要注意的是插头中心端一定要是输出电压的正极，而包裹在外圈的金属为负极（即与T21原配的电源适配器一致，见图1右圈内，不同的本本可能会有所差异，具体情况请查看手头本本电源适配器输出端口来确定），假如把电压极性搞错就很有可能把本本烧坏，那损失可就惨重了。为了防止因无意拖曳而使电源线与蓄电池组之间的焊接点脱开，我们可以把电源线在蓄电池组周围环绕一圈并打一宽结，之后再缠以结缘胶带。
步骤四：安装监测电压表。在外挂电池上安装一只直流电压表，能直观地对电池的充放电情况进行监测，使我们可以更方便地使用外挂电池。在选择电压表时，要特别注意电压的最大量程（从表盘刻度上可以看到）。量程较小，电池充电完成时，表针可能会打满刻度甚至打过头；而量程太大，会造成电压显示不精确，一般在25~30V为好，具体还是要根据本本电源适配器输出的电压值来进行推算。
找两根较粗的具有一定刚性的铜导线，把电压表的正负极两个引脚分别与二极管的负极、蓄电池组的负极相连接，然后用结缘胶带把电压表固定在蓄电池上（图5）。在这里，我们用电压表监测的是蓄电池输送给本本的实际工作电压而不是蓄电池正负极两端的电压（因为中间隔了两个降压二极管），因为这样我们可以从电压表的读数中了解到外挂电池是否已接近放电终期，而决定是否断开外挂电池改用内置电池供电。
B、充电电路的制作。
步骤一：改制充电器。为了简化制作过程和更方便于携带，笔者是利用现成的二手笔记本电脑电源适配器来改制成充电器的。找到的电源适配器的参数为：直流输出24V、1.8A（也可以用市售的小型开关电源代替，电流值最好能大一些）。把该电源适配器的输出插头剪除，在输出电压的正极端焊上一只红色鳄鱼夹，在另一端焊上黑色的鳄鱼夹（图6）。
步骤二：选择合适的充电电流，确定限流电阻的阻值。充电电流的选择一般可以根据蓄电池组的容量、充电器能输出的最大电流值以及实际应用需要而定。在本例中，笔者经反复实验，最终把10Ω、10Ω和8.2Ω三只大功率电阻并联当作限流电阻，然后再串联两只P6A10二极管，接在了充电回路中。
步骤三：安装、固定降压二极管和限流电阻。把P6A10和三只电阻的引脚尽量剪短一些，然后按上述方法与蓄电池组正极相焊接，（P6A10的负极应指向蓄电池正极，否则是充不进电的），最后用热熔胶把二极管和限流电阻固定在蓄电池上（图7）。要提醒各位的是，热熔胶的固定点应在P6A10或限流电阻的引脚上，如果固定点是P6A10或限流电阻本身，会因为充电时二极管和限流电阻散发的大量热量，使已凝固的热熔胶再次熔化而失去固定作用。
制作完毕的外挂电池及充电器的整体外观见图8。
C、电池的充电。
把充电器的红色鳄鱼夹钳住图7中限流电阻外侧的引脚，黑色鳄鱼夹钳住蓄电池组的负极端即可开始充电。
实际充电时，初期充电电流为1.12A，之后慢慢降低直至充电完成。整个充电过程需持续3个多小时，充电完成时蓄电池组的电压为22.2V左右（断开充电电路后电池空载电压会有所回落）。如果想减少充电时间，可以在上述限流电阻上再并联阻值适当的大功率电阻（经笔者试验，当限流电阻阻值为2.2Ω时，充电电流约为1.7A，可以减少几十分钟的充电时间），但充电电流也不能取的太大，否则不仅影响蓄电池的服务寿命，还会使充电器工作不正常。由于这种充电方式为恒压充电，因而不存在电池过充的问题，即使在充电完成之后不断开充电电路也不会对电池造成伤害。
使用效果：把该外挂电池充满电并静置一段时间后，实测蓄电池组的空载电压为20.2V，把电压输出插头接入本本后降为19.6V，这是电压表显示的供给T21的电压值为18.5V（即经两个降压二极管后的电压，注意，这时本本并未开机）。为了了解本外挂电池的实际使用情况，笔者特意做了测试，并记录了一些数据：开启T21电源后，调整显示屏亮度为两格（共7格），这时电压表的读数是17.4V左右。把T21用于上网，工作70 分钟后电压约降为16.7V，3小时后为15.5V，再放DVD碟片25分钟后为14.3V，这时再用于上网，电压有所回升（为14.8V左右），直到电压表读数降至14V前还可正常工作40多分钟。由此估计，该外挂电池用来上网的持续工作时间可以达到4.5小时。
其它事项：1、单格蓄电池的额定电压是2V，一般在1.7~1.8V时就应停止放电，因而在一般情况下，当外挂电池电压降至15.3~16V左右时（电压表两端电压约14~14.6V），应该停止对本本的供电，一是对延长蓄电池的寿命有利；二是如果再继续使用，有可能会因为蓄电池电压太低而使本本内置的电池启动供电，而当本本耗电较小时又会用蓄电池供电（而此时内置电池又被处于充电状态），这样反复在外挂蓄电池和内置电池之间切换供电，不仅会因放电、充电而使内置电池折寿，更关键的是对机器的稳定工作也很不利。
2、如果对体积不很在意（如在学生宿舍应付晚上停电用），完全可以用较大容量的蓄电池来代替本例中4Ah的蓄电池，从而得到更长的使用时间。
3、如果要简化制作过程，也可以用市售的DC—DC（直流到直流）变换器来替换降压二极管所起的作用（如在本例中，可以找一块12V、4Ah的蓄电池，再购买一个12V→16V的直流变换器），这样不仅省事，而且输出电压的稳定度较高，能使本本工作更可靠。只是费用和整个外挂电池的体积会相应增加，而且符合自己本本输入电压要求的变换器不易寻得。
价格低廉是本外挂电池的最大优点（本例中，所有配件的总价格只有120元左右），而体积较为笨重则是它的不足之处，不过“鱼和熊掌不可兼得”的矛盾总是存在的。当然，如果对价格不是很敏感，也可以选择市售的外挂电池成品，如市场上容量为4800mAh的锂离子外挂电池可适用于绝大多数笔记本电脑，只是这类电池的价格较高，需600元左右。各位玩家可以根据自己的经济承受能力和实际需要自行选择。
[ 本帖最后由 wyazx 于 2006-5-5 14:13 编辑 ] |
.
发表于 2006-5-5 14:10
| 
