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  • 鋰電池充電與充電保護電路詳解
    • 發(fā)布時間:2021-03-26 14:27:09
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    鋰電池充電與充電保護電路詳解
    通過鋰電池向電路系統(tǒng)提供3.3V電壓,并具備USB充電功能及過充保護功能.
    USB充電采用TP4056芯片電路實現(xiàn).TP4056為單節(jié)鋰離子電池恒定電流/恒定電壓線性充電器,內(nèi)部采用PMOSFET架構(gòu)并結(jié)合防倒充電路,因此不需要外部隔離二極管.熱反饋可對充電電流進行自動調(diào)節(jié),以便在大功率操作或高溫環(huán)境溫度條件下對芯片溫度加以限制.充電電壓恒定在4.2V,充電電流可通過電阻器進行外部設(shè)置.充電電流在達到最終充電電壓后降至設(shè)定值的十分之一,TP4056將自動終止充電循環(huán).
    當(dāng)無輸入電壓時,TP4056自動進入低電流狀態(tài),將電池漏電流降至2 uA以下.TP4056在有電源時也可置于停機模式,將供電電流降至55 uA.TP4056的管腳定義如下表所示.
    充電保護電路
    USB充電電路圖如下圖:
    充電保護電路
    電路分析:Header2為連接端子,B+和B_分別連接鋰電池的正負(fù)極.TP4056的4腳和8腳連接USB供電電壓5V,3腳連接GND,完成芯片的供電和使能.1腳TEMP連接GND,關(guān)閉電池溫度監(jiān)測功能,2腳PROG連接電阻R23后接GND,可根據(jù)下式估算充電電流.
    充電保護電路
    5腳BAT向電池提供充電電流和4.2V充電電壓.指示燈D4、D5處于上拉狀態(tài),分別表示充電完成和正在充電,當(dāng)連接芯片管腳為低電平時點亮.電池充電過程中6腳 STDBY始終處于高阻態(tài),此時D4滅,當(dāng)充電完成時被內(nèi)部開關(guān)拉低至低電平,此時D4亮,表示充電完成.與此相反電池充電工程中7腳 時CHRG鐘處于低電平,此時D5亮,表示正在充電,當(dāng)充電完成時處 于高阻態(tài),此時D5滅.
    鋰電池過充過放保護電路采用DW01芯片配合MOS管8205A實現(xiàn).DW01為鋰電池保護電路芯片,具有高精度的電壓監(jiān)測和時間延遲電路.DW01芯片管腳定義如下表所示.
    充電保護電路
    8205A為共漏極N溝道增強型功率場效應(yīng)管,適用于電池保護或低壓開關(guān)電路.芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示.
    充電保護電路
    鋰電池充電保護電路如下圖所示.
    充電保護電路
    電路分析:Header3為撥動開關(guān),控制是否采用鋰電池供電.
    鋰電池正常工作:當(dāng)鋰電池在2.5V至4.3V之間時,DW01的1腳、3腳均輸出高電平,2腳電壓為0V.根據(jù)8205A原理圖,DW01的1腳、3腳分別連接8205A的5腳、4腳,可知兩個MOS管均處于導(dǎo)通狀態(tài),此時鋰電池的負(fù)極與單片機電路電源地P_連通,鋰電池正常供電.
    過充保護控制:當(dāng)鋰電池通過TP4056電路充電時,鋰電池電量將隨充電時間的增加而增加.當(dāng)鋰電池電壓升高到4.4V時,DW01認(rèn)為鋰電池電壓已處于過充電壓狀態(tài),立即控制3腳輸出0V,8205A芯片G1無電壓導(dǎo)致MOS管截至.此時鋰電池B_與單片機電路電源地P_不連通,即鋰電池充電回路被切斷,停止充電.雖然過充電控制開關(guān)管關(guān)閉,但其內(nèi)部的二極管方向與放電回路的方向相同,因此當(dāng)P+與P_間外接放電負(fù)載后,仍可以進行放電.當(dāng)鋰電池的電壓被放至低于4.3V時,DW01停止過充電保護狀態(tài),此時鋰電池B_與單片機電路電源地P_連通,再次進行正常充放電.
    過放保護控制:當(dāng)鋰電池外接負(fù)載進行放電時,鋰電池電壓將慢慢降低.DW01通過R26電阻檢測鋰電池電壓.當(dāng)電壓降低至2.3V時,DW01認(rèn)為鋰電池電壓已處于過放電壓狀態(tài),立即控制1腳輸出0V,8205A芯片G2無電壓導(dǎo)致MOS管截至.此時鋰電池B_與單片機電路電源地P_不連通,即鋰電池放電回路被切斷,停止放電.當(dāng)接上TP4056電路充電時,DW01通過B_檢測到充電電壓后,控制1腳輸出高電平,此時鋰電池B_與單片機電路電源地P_連通,再次進行正常充放電.
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