浅谈锂离子电池充电及充电保护电路

通过锂离子电池向电路系统供应3.3V电压，并具备USB充电功能及过充保护功能．

USB充电采用Tp4056芯片电路实现．Tp4056为单节锂离子电池恒定电流/恒定电压线性充电器，内部采用pMOSFET架构并结合防倒充电路，因此不要外部隔离二极管．热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高温环境温度条件下对芯片温度加以限制．充电电压恒定在4.2V，充电电流可通过电阻器进行外部设置．充电电流在达到最终充电电压后降至设定值的十分之一，Tp4056将自动终止充电循环．

当无输入电压时，Tp4056自动进入低电流状态，将电池漏电流降至2uA以下．Tp4056在有电源时也可置于停机模式，将供电电流降至55uA．Tp4056的管脚含义如下表所示．

USB充电电路图如下图：

电路分析：Header2为连接端子，B+和B_分别连接锂离子电池的正负极．Tp4056的4脚和8脚连接USB供电电压5V，3脚连接GND，完成芯片的供电和使能．1脚TEMp连接GND，关闭电池温度监测功能，2脚pROG连接电阻R23后接GND，可根据下式估算充电电流．

5脚BAT向电池供应充电电流和4.2V充电电压．指示灯D4、D5处于上拉状态，分别表示充电完成和正在充电，当连接芯片管脚为低电平时点亮．电池充电过程中6脚STDBY始终处于高阻态，此时D4灭，当充电完成时被内部开关拉低至低电平，此时D4亮，表示充电完成．与此相反电池充电工程中7脚时CHRG钟处于低电平，此时D5亮，表示正在充电，当充电完成时处于高阻态，此时D5灭．

锂离子电池过充过放保护电路采用DW01芯片配合MOS管8205A实现．DW01为锂离子电池保护电路芯片，具有高精度的电压监测和时间延迟电路．DW01芯片管脚含义如下表所示．

8205A为共漏极N沟道增强型功率场效应管，适用于电池保护或低压开关电路．芯片内部结构如下图所示．

锂离子电池充电保护电路如下图所示．

电路分析：Header3为拨动开关，控制是否采用锂离子电池供电．

锂离子电池正常工作：当锂离子电池在2.5V至4.3V之间时，DW01的1脚、3脚均输出高电平，2脚电压为0V．根据8205A原理图，DW01的1脚、3脚分别连接8205A的5脚、4脚，可知两个MOS管均处于导通状态，此时锂离子电池的负极与单片机电路电源地p_连通，锂离子电池正常供电．

过充保护控制：当锂离子电池通过Tp4056电路充电时，锂离子电池电量将随充电时间的新增而新增．当锂离子电池电压升高到4.4V时，DW01认为锂离子电池电压已处于过充电压状态，立即控制3脚输出0V，8205A芯片G1无电压导致MOS管截至．此时锂离子电池B_与单片机电路电源地p_不连通，即锂离子电池充电回路被切断，停止充电．虽然过充电控制开关管关闭，但其内部的二极管方向与放电回路的方向相同，因此当p+与p_间外接放电负载后，仍可以进行放电．当锂离子电池的电压被放至低于4.3V时，DW01停止过充电保护状态，此时锂离子电池B_与单片机电路电源地p_连通，再次进行正常充放电．

过放保护控制：当锂离子电池外接负载进行放电时，锂离子电池电压将慢慢降低．DW01通过R26电阻检测锂离子电池电压．当电压降低至2.3V时，DW01认为锂离子电池电压已处于过放电压状态，立即控制1脚输出0V，8205A芯片G2无电压导致MOS管截至．此时锂离子电池B_与单片机电路电源地p_不连通，即锂离子电池放电回路被切断，停止放电．当接上Tp4056电路充电时，DW01通过B_检测到充电电压后，控制1脚输出高电平，此时锂离子电池B_与单片机电路电源地p_连通，再次进行正常充放电．