鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2020年08月29日
淺談鋰離子電池充電及充電保護電路
通過鋰離子電池向電路系統(tǒng)供應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架構并結合防倒充電路,因此不要外部隔離二極管.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置.充電電流在達到最終充電電壓后降至設定值的十分之一,Tp4056將自動終止充電循環(huán).
當無輸入電壓時,Tp4056自動進入低電流狀態(tài),將電池漏電流降至2uA以下.Tp4056在有電源時也可置于停機模式,將供電電流降至55uA.Tp4056的管腳含義如下表所示.
USB充電電路圖如下圖:
電路分析:Header2為連接端子,B+和B_分別連接鋰離子電池的正負極.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.
5腳BAT向電池供應充電電流和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,當充電完成時被內(nèi)部開關拉低至低電平,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,當充電完成時處于高阻態(tài),此時D5滅.
鋰離子電池過充過放保護電路采用DW01芯片配合MOS管8205A實現(xiàn).DW01為鋰離子電池保護電路芯片,具有高精度的電壓監(jiān)測和時間延遲電路.DW01芯片管腳含義如下表所示.
8205A為共漏極N溝道增強型功率場效應管,適用于電池保護或低壓開關電路.芯片內(nèi)部結構如下圖所示.
鋰離子電池充電保護電路如下圖所示.
電路分析:Header3為撥動開關,控制是否采用鋰離子電池供電.
鋰離子電池正常工作:當鋰離子電池在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管均處于導通狀態(tài),此時鋰離子電池的負極與單片機電路電源地p_連通,鋰離子電池正常供電.
過充保護控制:當鋰離子電池通過Tp4056電路充電時,鋰離子電池電量將隨充電時間的新增而新增.當鋰離子電池電壓升高到4.4V時,DW01認為鋰離子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無電壓導致MOS管截至.此時鋰離子電池B_與單片機電路電源地p_不連通,即鋰離子電池充電回路被切斷,停止充電.雖然過充電控制開關管關閉,但其內(nèi)部的二極管方向與放電回路的方向相同,因此當p+與p_間外接放電負載后,仍可以進行放電.當鋰離子電池的電壓被放至低于4.3V時,DW01停止過充電保護狀態(tài),此時鋰離子電池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:當鋰離子電池外接負載進行放電時,鋰離子電池電壓將慢慢降低.DW01通過R26電阻檢測鋰離子電池電壓.當電壓降低至2.3V時,DW01認為鋰離子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無電壓導致MOS管截至.此時鋰離子電池B_與單片機電路電源地p_不連通,即鋰離子電池放電回路被切斷,停止放電.當接上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,此時鋰離子電池B_與單片機電路電源地p_連通,再次進行正常充放電.