鋰電池供電方案

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

這里介紹一種基于TP4056的單節鋰電池的充電方案，并通過(guò)簡(jiǎn)單外圍電路實(shí)現過(guò)充過(guò)放保護，電源自動(dòng)切換和硬件開(kāi)關(guān)機。

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)引腳內部結構均為漏極開(kāi)漏輸出，當它們導通時(shí)，對應連接的LED就會(huì )通過(guò)引腳內部的MOS管形成通路，使LED點(diǎn)亮。正常充電情況下，7腳導通，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，綠燈亮，紅燈滅;5腳為電池正極連接端，芯片通過(guò)該引腳對電池進(jìn)行充電;1腳為溫度保護信號輸入端，其基本原理為，通過(guò)電池內部的NTC(負溫度系數熱敏電阻，隨著(zhù)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(在預充階段為0.1V，恒流充階段為1V)

RPROG為編程電阻，通過(guò)Vprog引腳鏈接到地

例如，如果RPROG = 1200Ω，則預充階段充電電流為:

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，更加詳細的資料可下載其數據手冊進(jìn)行詳細了解。

2、過(guò)放及過(guò)充保護

過(guò)充和過(guò)放保護，從字面意思理解即可，就是避免電池過(guò)度放電和過(guò)度充電。一般來(lái)說(shuō)，鋰電池廠(chǎng)家都會(huì )有內置保護電路板，對電池進(jìn)行過(guò)充和過(guò)放的保護，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(méi)有內置保護板的鋰電池而采用的保護方案。

在眾多保護方案中，DW01加MOS管為最常見(jiàn)的方案，電路如下

正常狀態(tài)下，M1，M2均導通，

過(guò)充狀態(tài)下，M2截止，充電回路切斷，過(guò)放狀態(tài)下，M1截止，放電回路切斷，兩種狀態(tài)實(shí)現對電池的過(guò)充過(guò)放保護;

基于DW01加兩個(gè)MOS的方案，廠(chǎng)商還推出了內部集成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的數據手冊中，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導通，VCC-BAT通過(guò)Q3向后級供電;

當USB電源VCC-USB插入后，Q3的G極變?yōu)楦唠娖?，使Q3截止，VCC-USB通過(guò)D1向后級供電;

USB拔除后，Q3導通，供電狀態(tài)恢復為VCC-BAT供電。

4、硬件開(kāi)關(guān)機電路

一般來(lái)說(shuō)，為了實(shí)現對系統的硬件電源切斷，會(huì )使用直接的機械開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制電源的通斷。但是由于機械開(kāi)關(guān)存在著(zhù)體積較大(不利于小型化設計)，且由于磨損導致壽命較短等缺點(diǎn)，按鍵開(kāi)關(guān)越來(lái)越多的被使用，下面介紹一種比較簡(jiǎn)單的實(shí)現電路：

如上圖所示

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

開(kāi)機：長(cháng)按S2，D2導通，使Q1的G極拉低而導通，VCC通過(guò)Q1向后級VCC-SYS供電;VCC-SYS連接MCU電源，MCU通電復位后開(kāi)始工作，通過(guò)控制連接到MCU上面I/O的Power-On，使其為高電平，此時(shí)Q2導通，使Q1的G極變?yōu)榈碗娖?，松開(kāi)按鍵S2，只要Power-On引腳電平保持為高電平，系統供電正常供電;

關(guān)機流程：開(kāi)機狀態(tài)下，長(cháng)按下S2，MCU通過(guò)D2，檢測到低電平，累計一定時(shí)間后，判定為關(guān)機動(dòng)作，將Power-ON引腳輸出低電平，Q1截止，系統斷電;

上面所述的電路，可實(shí)現系統的硬關(guān)機。

上面提到的四個(gè)電路，可根據實(shí)際情況進(jìn)行組合調整，應用于電路之中。