鋰電池充電保護方案 (2)

1、.方案一：BP2971 電源管理芯片特點輸入電壓區(qū)間（Pack+）：Vss-0.3V12VFET 驅動CHG和DSG FET驅動輸出監(jiān)測項過充監(jiān)測過放監(jiān)測充電過流監(jiān)測放電過流監(jiān)測短路監(jiān)測零充電電壓，當無電池插入工作溫度區(qū)間： Ta= -4085封裝形式: 6引腳 DSE（1.50mm 1.50mm 0.75mm）應用筆記本電腦手機便攜式設備絕對最大額定值輸入電源電壓：-4.5V7V最大工作放電電流：7A最大充電電流： 4.5A過充保護電壓（OVP）：4.275V過充壓延遲 ：1.2s過充保護電壓（釋放值）：4.175V過放保護電壓（UVP） ：2.8V過放壓延遲 ：150ms過放保護電壓（釋放

2、值）：2.9V充電過流電壓（OCC）：-70mV充電過流延遲：9ms放電過流電壓（OCD）：100mV放電過流延遲：18ms負載短路電壓：500mV負載短路監(jiān)測延遲：250us負載短路電壓（釋放值）：1V典型應用及原理圖圖1：BP2971應用原理圖引腳功能NC（引腳1）：無用引腳。COUT（引腳2）：充電FET驅動。此引腳從高電平變?yōu)榈碗娖?，當過充電壓被V-引腳所監(jiān)測到DOUT（引腳3）：放電FET驅動。此引腳從高電平變?yōu)榈碗娖?，當過放電壓被V-引腳所監(jiān)測到VSS (引腳4)：負電池鏈接端。此引腳用于電池負極的接地參考電壓BAT（引腳5）：正電池連接端。將電池的正端連接到此管腳。并用0.1uF

3、的輸入電容接地。V-（引腳6）：電壓監(jiān)測點。此引腳用于監(jiān)測故障電壓，例如過沖，過放，過流以及短路電壓。芯片功能原理圖芯片功能性模式監(jiān)測參數(shù)參數(shù)可變（選）區(qū)間VOVP 過充監(jiān)測電壓3.85V4.60V 50mV stepsVUVP 過放監(jiān)測電壓2.00V2.80V 50mV stepsVOCD 放電過流監(jiān)測電壓90mV200mV 5mV stepsVOCC 充電過流監(jiān)測電壓-45mV-155mV 5mV stepsVSCC 短路監(jiān)測電壓300mV，400mV，500mV，600mVTOVPD 過充監(jiān)測延遲0.25s，1.00s，1.25s，4.50sTUVPD 過放監(jiān)測延遲20ms，96ms，1

4、25ms，144msTOCDD 放電過流監(jiān)測延遲8ms，16ms，20ms，48msTOCCD 充電過流監(jiān)測延遲4ms，6ms，8ms，16msTSCCD 短路監(jiān)測延遲250us（定值）正常工作：該芯片同時檢引腳5（BAT）引腳4（VSS）之間電壓差和引腳6（V-）引腳4（VSS）之間的電壓差去控制電池的充放電。這個系統(tǒng)處于正常工作模式，當電池電壓小于過充電壓并且大于過放電壓且引腳6（V-）的電壓在充電過流和放電過流電壓之間。如果滿足以上條件，引腳2（COUT）和引腳3（DOUT）會輸出高電平使電池正常工作。過充模式：在充電時當電池電壓大于過充監(jiān)測電壓（VOVP），進入該模式。如果該情況持續(xù)超

5、過過充監(jiān)測延遲（TOVDO）, 引腳2（COUT）將轉為低電平去斷開充電回路。當以下情況下，過充模式將被退出：如果引腳V-電壓大于過充監(jiān)測電壓（VOCC_Min）且電池電壓降到過充釋放電以下，將退出過充模式。如果引腳V-電壓大于或等于過放監(jiān)測電壓（VOCD）且電池電壓降到過充監(jiān)測電壓以下，將退出過充模式。過放模式：如果電池電壓低于過放監(jiān)測電壓的時間超過過放監(jiān)測延遲，引腳3（DOUT）將轉為低電平斷開放電回路。在此情況下，V-引腳被電阻（RV-D）內(nèi)拉起置BAT引腳。引腳V-和BAT的電壓差將會是1.3V或者更低。電流消耗也會降到低耗能電流（ISTANDBY）。低耗能模式將會解除當充電器連入并且

6、引腳V-和BAT的電壓差大于1.3V。在過放模式下，如果充電器連入電池且引腳V-的電壓小于-0.7V，一旦電池電壓超過過放監(jiān)測電壓（VUVP），過放模式將被退出且啟動引腳DOUT閉合放電回路。在過放模式下，如果充電器連入電池且引腳V-的電壓大于-0.7V，一旦電池電壓超過過放監(jiān)測釋放電壓（VUVP+Hys），過放模式將被退出且啟動引腳DOUT閉合放電回路。放電過流（放電過流或負載短路）：當電池處于正常工作狀態(tài)時，如果引腳V-等于或大于放電過流監(jiān)測電流的時間超過放電過流監(jiān)測延遲，引腳DOUT電平將被拉低使放電回路斷開。當Pack+和Pack-之間的電阻增至激活電阻，系統(tǒng)回到正常工作狀態(tài)。當V-引

7、腳的電壓降至BAT1V或者更低，Pack+和Pack-之間電阻處于激活電阻或者連接充電器去退出放電過流模式。充電過流：當電池處于正常工作狀態(tài)時，如果引腳V-小于充電過流監(jiān)測電流的時間超過充電過流監(jiān)測延遲，引腳COUT電平將被拉低使充電回路斷開。當拔掉充電器，在V-引腳恢復到充電過流監(jiān)測電壓或者更高的電壓時，系統(tǒng)將回到正常工作狀態(tài)充電過流監(jiān)測功能缺失，當系統(tǒng)處于過放模式。使用注意事項1、當首次連接電池時，放電回路沒有激活。需要短路V-引腳和VSS引腳或者連接充電端的PACK+和PACK-。2、如果電池過充大于過充監(jiān)測電壓且連接負載，放電過流監(jiān)測和短路監(jiān)測功能將缺失直到電池電壓降到過充監(jiān)測電壓以下

8、。因為電池內(nèi)阻處于歐姆的十階，所以輸出端的負載會使電壓迅速降低從而使過流監(jiān)測和短路監(jiān)測功能在過充釋放延遲之后恢復。3、當在過充后連接充電器，過充模式不會被退出即使電池電壓已經(jīng)降到過充釋放電壓以下。過充模式可被退出當拔掉充電器。4、一些電池供應商不推薦給零電壓的電池充電，具體聯(lián)系供應商之后再決定是否需要零電壓充電功能。5、零電壓充電功能優(yōu)先于充電過流監(jiān)測工能。在電池電壓小于過房監(jiān)測電壓時，零電壓充電功能將強行充電并使充電過流監(jiān)測工能禁止電路設計準則1. 確保FETs外電路有足夠的散熱，散熱率基于參數(shù)的極值。2. 在連接兩個FET開關時，應盡可能的靠近。3. 連接在引腳BAT上的RC過濾器應盡可能

9、的靠近IC端口。參考電路：方案二：MCP73831/2特點線性充電管理整合的通路晶體管整合的電流感應反向放電保護高精確率電壓管理電壓管理選擇：4.20V，4.35V，4.40V,4.5V可編程的充電電流：15mA，500mA可選的預調節(jié)：10%，20%，40% 或 disable可選的充電結束調節(jié)：5%，7.5%,10%，20%充電輸出MCP73831MCP73832端口調節(jié)溫度區(qū)間：-40C +85C封裝形式：8引腳（2mm 3mm DFN）5引腳（SOT-23）應用鋰離子、鋰聚合物電池充電器手機便攜式設備數(shù)字相機MP3播放器藍牙設備USB充電器絕對最大額定值VDD： 7VVSS： -0.3

10、(VDD+0.3)V最大接合點溫度Tj： 內(nèi)部限制儲存溫度： -65C +150C人體模型（1.5kW與100nF相串聯(lián)） 大于4kV 機器模型（200pF，無串聯(lián)電阻） 400V典型應用及原理圖圖1：MCP738312應用原理圖引腳功能VDD（引腳1-2）：供給電壓推薦為VREG (typical)+0.3V6V，用最小4.7uF電容連至VSS。VBAT（引腳3-4）：連接到電池正極。內(nèi)連于P通道MOSFET晶體管的漏極（Drain）。用最小4.7uF電容連至VSS。STAT（引腳5）：此引腳輸出連接于LED指示燈，起模式轉換指示功能。其電阻上端也可連入微型控制器。VSS (引腳6)：連入電

11、池負極NC（引腳7）：無用引腳PROG（引腳8）：起預調節(jié)作用，用電阻與VSS相連來測量充放電電流。 EP（引腳9）：一個內(nèi)電子連接存在于EP和VSS之間。兩點必須在PCB板上的等壓處相連。芯片功能原理圖模式流程圖參考電路方案三：CN3052A /CN3052B簡介：CN3052A/CN3052B是可以對單節(jié)鋰離子或者鋰-聚合物電池進行恒流/恒壓充電的充電器電路。該器件內(nèi)部包括功率晶體管，應用時不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管，因此只需要極少的外圍元器件，非常適用于便攜式應用的領域。特點：可以用USB口或交流適配器對單節(jié)鋰電池充電片內(nèi)功率晶體管不需要外部阻流二極管和電流檢測電阻輸出電壓4.

12、2V，精度可達1% 在電池電壓較低時采用小電流的預充電模式用戶可編程的持續(xù)充電電流可達500mA 采用恒流/恒壓充電模式電源電壓掉電時自動進入低功耗的睡眠模式狀態(tài)指示輸出可驅動LED或與單片機接口電池溫度監(jiān)測功能芯片使能輸入端封裝形式SOP8和MSOP8 產(chǎn)品無鉛化應用： 移動電話電子詞典數(shù)碼相機MP3播放器藍牙應用各種充電器 應用電路：（充電狀態(tài)用紅色LED指示，充電結束狀態(tài)用綠色LED指示）同時應用USB接口和墻上適配器為鋰電池充電，當墻上適配器有電時，則使用墻上適配器充電；當墻上適配器沒電時，則使用USB接口為鋰電池充電。本應用電路只給出輸入電源的連接，其它管腳的連接參照前面的應用電路。

13、功能框圖：管腳功能描述TEMP（引腳1）：電池溫度檢測輸入端。將TEMP管腳接到電池的NTC傳感器的輸出端。如果TEMP管腳的電壓小于輸入電壓的45%或者大于輸入電壓的80%超過0.15秒，意味著電池溫度過低或過高，則充電將被暫停，F(xiàn)AULT管腳被拉到低電平，表示進入電池故障狀態(tài)。如果TEMP在輸入電壓的45%和80%之間超過0.15秒，則電池故障狀態(tài)將被清除，F(xiàn)AULT管腳為高阻態(tài)，充電將繼續(xù)。如果將TEMP管腳接到地，電池溫度監(jiān)測功能將被禁止。ISET（引腳2）：恒流充電電流設置和充電電流監(jiān)測端。從ISET管腳連接一個外部電阻到地端可以對充電電流進行編程。在預充電階段，此管腳的電壓被調制在

14、0.2V；在恒流充電階段，此管腳的電壓被調制在2V。在充電狀態(tài)的所有模式，此管腳的電壓都可以根據(jù)下面的公式來監(jiān)測充電電流： ICH = (VISET900)RISET GND（引腳3）：電源地VIN (引腳4)：輸入電壓正輸入端。此管腳的電壓為內(nèi)部電路的工作電源。當VIN與BAT管腳的電壓差小于40mv時，CN3052A將進入低功耗的睡眠模式，此時BAT管腳的電流小于3uA。BAT（引腳5）：電池連接端。將電池的正端連接到此管腳。在芯片被禁止工作或者睡眠模式，BAT管腳的電流小于3uA。BAT管腳向電池提供充電電流和4.2V的調制電壓。FAULT（引腳6）：漏極開路輸出的電池故障狀態(tài)指示端。當

15、TEMP管腳的電壓低于輸入電壓VIN的45%或者高于輸入電壓VIN的80%超過0.15秒時，表示電池溫度過低或過高，F(xiàn)AULT被內(nèi)部開關下拉到低電平，指示處于電池故障狀態(tài)。除此以外，F(xiàn)AULT管腳將處于高阻態(tài)。CHRG（引腳7）：漏極開路輸出的充電狀態(tài)指示端。當充電器向電池充電時，CHRG管腳被內(nèi)部開關拉到低電平，表示充電正在進行；否則CHRG管腳處于高阻態(tài)。CE（引腳8）：芯片使能輸入端。高輸入電平將使CN3052A處于正常工作狀態(tài)；低輸入電平使CN3052A處于被禁止狀態(tài)。CE管腳可以被TTL電平或者CMOS電平驅動。方案四：TP4056 1A線性鋰離子電池充電器應用移動電話、PDAMP3

16、、MP4播放器數(shù)碼相機電子詞典GPS便攜式設備、各種充電器絕對最大額定值輸入電源電壓（VCC）：-0.3V8VPROG：-0.3VVCC+0.3VBAT：-0.3V7VCHRG ：-0.3V10VSTDBY ：-0.3V10VTEMP：-0.3V10VCE：-0.3V10VBAT 短路持續(xù)時間：連續(xù)BAT 引腳電流：1200mAPROG 引腳電流：1200uA最大結溫：145工作環(huán)境溫度范圍：-4085貯存溫度范圍：-65125引腳溫度（焊接時間10 秒）：260典型應用及原理圖圖1：TP4056應用原理圖，適合需要電池溫度檢測功能，電池溫度異常指示和充電狀態(tài)指示的應用引腳功能TEMP（引腳1

17、）：電池溫度檢測輸入端。將TEMP 管腳接到電池的NTC 傳感器的輸出端。如果TEMP管腳的電壓小于輸入電壓的45或者大于輸入電壓的80，意味著電池溫度過低或過高，則充電被暫停。如果 TEMP 直接接GND，電池溫度檢測功能取消，其他充電功能正常。PROG（引腳2）：恒流充電電流設置和充電電流監(jiān)測端。從PROG 管腳連接一個外部電阻到地端可以對充電電流進行編程。在預充電階段，此管腳的電壓被調制在0.1V；在恒流充電階段，此管腳的電壓被固定在1V。在充電狀態(tài)的所有模式，測量該管腳的電壓都可以根據(jù)下面的公式來估算充電電流：GND（引腳3）：電源地。Vcc (引腳4)：輸入電壓正輸入端。此管腳的電壓

18、為內(nèi)部電路的工作電源。當Vcc與BAT管腳的電壓差小于30mV時，TP4056將進入低功耗的停機模式，此時BAT管腳的電流小于2uA。BAT（引腳5）：電池連接端。將電池的正端連接到此管腳。在芯片被禁止工作或者睡眠模式，BAT管腳的漏電流小于2uA。BAT管腳向電池提供充電電流和4.2V 的限制電壓。STDBY（引腳 6）：電池充電完成指示端。當電池充電完成時被內(nèi)部開關拉到低電平，表示充電完成。除此之外，管腳將處于高阻態(tài)。CHRG（引腳 7）漏極開路輸出的充電狀態(tài)指示端。當充電器向電池充電時， 管腳被內(nèi)部開關拉到低電平，表示充電正在進行；否則管腳處于高阻態(tài)。CE（引腳8）芯片始能輸入端。高輸入

19、電平將使TP4056 處于正常工作狀態(tài)；低輸入電平使TP4056 處于被禁止充電狀態(tài)。CE 管腳可以被TTL電平或者CMOS電平驅動。使用注意事項1、TP4056 采用SOP8/MSOP8-PP封裝，使用中需將底部散熱片與PCB板焊接良好，底部散熱區(qū)域需要加通孔,并有大面積銅箔散熱為優(yōu)。多層PCB 加充分過孔對散熱有良好的效果，散熱效果不佳可能引起充電電流受溫度保護而減小。在SOP8/MSOP8背面散熱部分加適當?shù)倪^孔,也方便了手工焊接，(可以從背面過孔處灌焊錫,將散熱面可靠焊接)。2、TP4056 應用在大電流充電（700mA 以上），為了縮短充電時間，需增加熱耗散電阻（如下圖R11、R12

20、），阻值范圍0.20.5?？蛻舾鶕?jù)使用情況選取合適電阻大小。3、TP4056 應用中BAT 端的10u電容位置以靠近芯片BAT 端為優(yōu)，不宜過遠。4、TP4056 測試中，BAT 端應直接連接電池，不可串聯(lián)電流表，電流表可接在Vcc端。5、為保證各種情況下可靠使用，防止尖峰和毛刺電壓引起的芯片損壞，建議在BAT 端和電源輸入端各接一個0.1u 的陶瓷電容，而且在布線時十分靠近TP4056 芯片。DEMO板說明書TP4056 DEMO 板電路圖功能演示說明：（工作環(huán)境：電源電壓5V，環(huán)境溫度25。）1、 設置充電電流。(用戶可以調節(jié)電位器選擇需要的充電電流閉合KPR1kRPROG=1k 1300

21、mA閉合KPR1.2kRPROG=1.2k 1000mA閉合KPR2kRPROG=2k600mA閉合KPR10kRPROG=10k 130mA閉合KPR103RPROG=0.82k10.5k 120mA1300mA2、 設置指示燈，紅綠雙燈指示：充電狀態(tài)指示燈狀態(tài)正在充電紅燈亮，綠燈滅電池充滿狀態(tài)紅燈滅，綠燈亮電池充滿狀態(tài)紅燈滅，綠燈亮欠壓，電池溫度過高，過低，無電池等故障狀態(tài)(TEMP端正常連接)紅燈滅，綠燈滅BAT端接10u電容，無電池(TEMP端接地)綠燈亮，紅燈閃爍3、 模擬充電狀態(tài) 閉合KPR10k, KBAT-C, KBAT-R，KT-GNDBAT端連接一電容C2 和一電阻R6 代

22、替鋰電池，模擬正在充電狀態(tài)：紅燈亮，綠燈滅。說明：此狀態(tài)模擬僅限電源電壓小于等于5V，大于5V時請用鋰電池實際測試。閉合KPR10k, KBAT-C，KT-GNDBAT端連接一電容C2 代替鋰電池，模擬充電完成狀態(tài)：綠燈亮，紅燈閃爍。說明：由于使用10uF 的電容C2 代替鋰電池模擬充滿狀態(tài)，電容充滿后緩慢放電，當電容電壓變低至再充電門限電壓4.05V時，自動再次充電，則可看見紅燈周期性閃爍。4、模擬充電末端BAT 端電壓閉合KPR10k, KBAT-C, KBAT-R，KT-GND測量BAT 端電壓。即為充電結束時電壓4.2V 1.5。5、如客戶需要監(jiān)測電池溫度，斷開KT-GND，連接TP4

23、056 的TEMP 端(1 腳，已預留連接孔)至鋰電池溫度監(jiān)測端，客戶根據(jù)實際情況自定R9,R10 大小并安裝。如不需要此項功能，閉合KT-GND 即可。6、 CE 始能端。閉合開關KCE-GND，CE 端下拉至低電平，芯片停止充電；打開KCE-GND，芯片正常充電。7、有的客戶在應用中BAT 端無鋰電池時不希望紅色指示燈閃爍，閉合KBATUP，將BAT端用100k電阻連接至Vdd，綠燈亮，可用于指示待機狀態(tài)，不影響正常充電使用。8、鋰電池充電將鋰電池正極連接至芯片BAT 端，負極接地。需要溫度監(jiān)測功能請連接TEMP端(1腳)，否則閉合KT-GND。設置需要的充電電流和指示燈，斷開KBATR，

24、KCE-GND，即可開始充電。TP4056充電保護板使用細則實物圖模塊特點及參數(shù)輸入電壓5V電壓4.2V 1%最大充電電流1000mA電池過放保護電壓2.5V電池過流保護電流3A板子尺寸2.6*1.7cm可用于電壓為3.6 3.7V等18650、聚合物等鋰電池的充放電保護，單個或者多個并聯(lián)同樣可以用。使用方法1. 第一次也如電池時，可能OUT+和OUT-之間無電壓輸出，這時接入5V電壓沖一下電方可激活保護電路，電池從B+和B-上斷開再接上的話也需要沖一下電以激活保護電路。2. 當使用手機充電器來做輸入時注意充電器必須要能輸出1A或以上的電流，否則不能正上充電3. Micro-USB母座及其旁邊

25、的正負焊盤為電源輸入端，接入5V電壓。B+節(jié)鋰電池的正極，B-接鋰電池的負極。OUT+和OUT-接負載，比如接移動升壓板的正負極或者是其它負載。接好電池到B+和B-，插入手機充電器到USB母座，紅燈亮為正在充電，綠燈亮為充滿。注意事項1. 充電時應斷開OUT極上的負載。2. 測試電流的電流表只能串接在充電板的5V輸入端。3. 充電電流最好是電池容量的0.37C，就是容量的0.37倍，比如1000mAH的電池充電電流400這樣就夠了。過大充電速度快效果就差，沖完了電池電壓掉的就多！4. 充電連接導線不能過細過長。這樣連接電阻大。太細的話沖完了電池電壓掉的就多。5. 與電池連接最好接觸良好。不然沖完了電池電壓掉的就多。6. 如果5V的輸入電壓偏高，比如5.2甚至5.5，會造成充電電流不足1000mA，這是正常的。電壓高了芯片發(fā)熱會自動減小充電電流，不至芯片燒毀。芯片在工作中60度左右發(fā)熱是正常的。畢竟充電電流大。7. 輸入反接對芯片沒有影響，但是輸出（電池端）反接會燒壞芯片，請買家注意。方案總結BP2971 電源管理芯片：該芯片提供過充，過放，過流以及短路監(jiān)測功能（零電壓充電功能根據(jù)需要可選）。 芯片適用于筆記本電腦，手機和便攜式儀器的電源管理。其電源管理靠五種功能性模式的轉換來完成。該芯片的優(yōu)勢