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锂电池充放电芯片(内置驱动电路)选用

张飞实战电子官方 2025-03-18 19:33 次阅读
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TP4056是专门为单节锂电池或锂聚合物电池设计的线性充电器,充电电流可以用外部电阻设定,最大充电电流可以达到1A,同时包含两个漏极开路的输出状态指示灯,用来指示当前电路状态。

如果电池电压低于2.9V,TP4056采用小电流对电池进行预充电,如果电池电压超过2.9V,采用恒流模式对电池供电,充电电流被PROG引脚与GND之间的电阻决定,当电池电压逐渐接近4.2V的时候,充电电流减小进行恒压充电模式,充电电流逐渐减小到充电结束。

同时当检测到电池电压降到4.1V以下,TP4056会自动开始新的充电周期,CHRG引脚跟STDBY引脚是开漏输出引脚,当TP4056给电池充电时,CHRG引脚输出低电平,表示充电正在进行,当充电完成STDBY引脚输出高电平,表示充电结束。

同时TP4056内部内置智能温度控制电路,在芯片结温超过145°C时自动降低充电电流,这个功能会使TP4056在最坏的情况下自动减小充电电流。

问题1锂聚合物电池可以通过电源直接进行充电嘛?

锂电池的充电电压一般为4.2V,同时在充电的过程中充电电流要根据电池的容量跟电池电压来调整,如果使用电源直供电压没有办法保证电流的稳定性,可能会导致电压过高,电流过大等问题。

在电池充电的三个阶段 预充电阶段 恒流阶段 恒压阶段 每个阶段的充电电流都是不一样的,而如果直接接入电源没有办法保证这一点,同样的锂电池本身没有过充,过放,过热保护而TP4056锂电池充放电芯片提供了这些

问题2锂电池顶端小板子不能用来充电嘛?

聚合物锂电池在顶部内置的小板子,叫做保护板主要功能是保护电池不被过冲 过放 过流 短路损坏,并不能提供充电管理芯片在对电池充电的精准提供的电流控制。

功能保护板(PCM)TP4056(充电管理芯片)
防止过充
防止过放(通常由保护板完成)
调节充电电流(无法控制充电过程)(调节恒流、恒压)
分阶段充电管理(预充电、恒流、恒压)
限制充电电压(保护板只是切断,不调节)

具体功能表格图

TP4056引脚详解

PROG引脚 恒流充电电流设置端

当从PROG引脚连接一个电阻到GND端,可以对充电电流进行设定,同时根据需要充电的电流 Ibat来确定电阻的值,在小电流充电阶段改引脚电压被限制在0.1V,在恒流充电阶段引脚电压被固定在1V。

VCC GND引脚 输入电源电压正极负极

此管脚电压为内部电路的工作电源,Vcc的输入电压必须大于欠压锁定阈值同时大于BAT(电池正极电压)100mV时充电才会开始,如果当Vcc输入电压低于欠压锁定阈值或者与BAT管脚电压值差30mV时,TP4056将进入低功耗的停机模式不在进行工作,此时BAT引脚消耗电流小于2ua。

BAT 引脚 电池正极连接段

需要将电池的正极引脚连接到这个引脚,在芯片被禁止工作或者睡眠模式下BAT引脚的漏电电流小于2ua,同时在工作模式下BAT引脚向电池提供充电电流和4.2V的限制电压。

STDBY CHRRG 充电状态指示引脚

当充电完成时,STDBY引脚被内置开关拉倒低电平,当在充电状态CHRG引脚被拉到低电平表示正在充电,其他情况两个引脚都在高阻态状态。

充电状态红灯(CHRG)绿灯(STDBY)
正在充电
完成充电
欠压温度过高或过低

充电状态指示灯表格

上文引脚讲解中提到PROG引脚决定了,TP4056芯片给电池充电的电流,具体操作就是更换不同的电阻阻值,其选值公式是。

db4a7082-03ec-11f0-9434-92fbcf53809c.png

公式中的I充电电流就是想要的充电电流数值,计算出来的R单位是k,而充电电流的选择,通常是电池容量的1C或者0.5C,例如1000ma容量的锂电池,其充电电流可以取1000ma,或者0.5ma。

问题1要求输出500ma充电电流应该取多大的电阻

1200/500 = 2.4k 输出500ma的充电电流可以取值2.4k的电阻来使用。

db684670-03ec-11f0-9434-92fbcf53809c.png

引脚封装图

TP4056驱动电路

在芯片的数据手册里面有提供经典电路图,在这张经典电路图里面两个10UF电容分别用来给电路中的输入电压跟输入电压用来滤波,1k电阻用来给二极管限流降压,Rprog电阻用来决定恒流模式下载充电电流,而R1 R2 还有NTC 电路是用来检测电池温度的。

db8d468c-03ec-11f0-9434-92fbcf53809c.png

数据手册实例电路图

在实际电路设计中可以将,R1 R2 NTC(热敏电阻)省略掉,而BAT引脚需要连接电池的正极,这个正极可以自己绘制焊盘或者用排针孔来焊接电源正极跟负极,同事需要注意的是5V的输入电压是串联一个0.3欧姆的输入电阻的。

锂电池充放电板子绘制

实际原理图绘制

dbcf1d32-03ec-11f0-9434-92fbcf53809c.png

原理图

使用了typec进行5v供电,没有使用temp引脚,BAT引脚引出了BAT+信号,到pcb上画焊盘处理连接电池正极。

值得注意

这里面需要注意的是EP引脚,引脚是芯片底部的散热焊盘引脚,用于给芯片散热,充电管理芯片在工作是芯片温度会比较高,通常该引脚做法是连接到GND,在焊盘上打上过孔连接到其他区域的GND,以增强其散热性能。

pcb绘制

dbe414a8-03ec-11f0-9434-92fbcf53809c.pngdbf8e932-03ec-11f0-9434-92fbcf53809c.png

然后走线的话记得给电池开两个焊盘用来连接电池用的。

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