鋰電池供電方案

鋰電池因具有綠色環(huán)保，重量輕，無記憶效應(yīng)，自放電率低，高低溫適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中。

這里介紹一種基于TP4056的單節(jié)鋰電池的充電方案，并通過簡(jiǎn)單外圍電路實(shí)現(xiàn)過充過放保護(hù)，電源自動(dòng)切換和硬件開關(guān)機(jī)。

1、TP4056充電方案

圖1

圖1中4腳為電源輸入引腳，8腳為使能引腳，高電平有效(因此直接接到電源);7腳和6腳，功能分別為充電狀態(tài)指示和充電完成指示，這兩個(gè)引腳內(nèi)部結(jié)構(gòu)均為漏極開漏輸出，當(dāng)它們導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)連接的LED就會(huì)通過引腳內(nèi)部的MOS管形成通路，使LED點(diǎn)亮。正常充電情況下，7腳導(dǎo)通，紅燈亮，6腳截止，綠燈滅。充電完成后，7腳和6腳間的邏輯翻轉(zhuǎn)，綠燈亮，紅燈滅;5腳為電池正極連接端，芯片通過該引腳對(duì)電池進(jìn)行充電;1腳為溫度保護(hù)信號(hào)輸入端，其基本原理為，通過電池內(nèi)部的NTC(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，隨著溫度升高而阻值降低，溫度降低而阻值升高)與外部的電阻分壓后輸入TEMP引腳，當(dāng)該電壓值低于輸入電壓45%和高于輸入電壓的80%，充電將被暫停，如果不使用溫度檢測(cè)功能，則可以將該引腳直接接地。2腳為充電電壓編程引腳

其中：

IBAT為充電電流

VPROG為編程電壓(在預(yù)充階段為0.1V，恒流充階段為1V)

RPROG為編程電阻，通過Vprog引腳鏈接到地

例如，如果RPROG = 1200Ω，則預(yù)充階段充電電流為:

0.1/1200*1200=0.1A

恒流階段充電電流為

1/1200*1200=1A

到此TP4056芯片功能介紹完畢，更加詳細(xì)的資料可下載其數(shù)據(jù)手冊(cè)進(jìn)行詳細(xì)了解。

2、過放及過充保護(hù)

過充和過放保護(hù)，從字面意思理解即可，就是避免電池過度放電和過度充電。一般來說，鋰電池廠家都會(huì)有內(nèi)置保護(hù)電路板，對(duì)電池進(jìn)行過充和過放的保護(hù)，這種情況下，我們直接使用TP4056即可;下面將要介紹的使用是沒有內(nèi)置保護(hù)板的鋰電池而采用的保護(hù)方案。

在眾多保護(hù)方案中，DW01加MOS管為最常見的方案，電路如下

正常狀態(tài)下，M1，M2均導(dǎo)通，

過充狀態(tài)下，M2截止，充電回路切斷，過放狀態(tài)下，M1截止，放電回路切斷，兩種狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的過充過放保護(hù);

基于DW01加兩個(gè)MOS的方案，廠商還推出了內(nèi)部集成MOS的DW06，相比較而言，DW06外部電路更簡(jiǎn)單電路圖如下

3、自動(dòng)電源切換

該電源切換電路選自于TP4056的數(shù)據(jù)手冊(cè)中，下面分析其工作原理

在只有VCC-BAT供電的情況下，由于MOS管Q3的G極被R1拉低到地，則MOS導(dǎo)通，VCC-BAT通過Q3向后級(jí)供電;

當(dāng)USB電源VCC-USB插入后，Q3的G極變?yōu)楦唠娖剑筈3截止，VCC-USB通過D1向后級(jí)供電;

USB拔除后，Q3導(dǎo)通，供電狀態(tài)恢復(fù)為VCC-BAT供電。

4、硬件開關(guān)機(jī)電路

一般來說，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的硬件電源切斷，會(huì)使用直接的機(jī)械開關(guān)進(jìn)行控制電源的通斷。但是由于機(jī)械開關(guān)存在著體積較大(不利于小型化設(shè)計(jì))，且由于磨損導(dǎo)致壽命較短等缺點(diǎn)，按鍵開關(guān)越來越多的被使用，下面介紹一種比較簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)電路：

如上圖所示

關(guān)機(jī)狀態(tài)：由于Q1被R1鉗位到高電平，Q1截止，VCC不能向后級(jí)供電

開機(jī)：長(zhǎng)按S2，D2導(dǎo)通，使Q1的G極拉低而導(dǎo)通，VCC通過Q1向后級(jí)VCC-SYS供電;VCC-SYS連接MCU電源，MCU通電復(fù)位后開始工作，通過控制連接到MCU上面I/O的Power-On，使其為高電平，此時(shí)Q2導(dǎo)通，使Q1的G極變?yōu)榈碗娖?，松開按鍵S2，只要Power-On引腳電平保持為高電平，系統(tǒng)供電正常供電;

關(guān)機(jī)流程：開機(jī)狀態(tài)下，長(zhǎng)按下S2，MCU通過D2，檢測(cè)到低電平，累計(jì)一定時(shí)間后，判定為關(guān)機(jī)動(dòng)作，將Power-ON引腳輸出低電平，Q1截止，系統(tǒng)斷電;

上面所述的電路，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬關(guān)機(jī)。

上面提到的四個(gè)電路，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行組合調(diào)整，應(yīng)用于電路之中。