鋰電池充電保護方案

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(qū)動CH和 DSG FE驅(qū)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= -4085C封裝形式 : 6 引腳 DSE（1.50mm 1.50mm 0.75mm）應(yīng)用筆記本電腦 手機 便攜式設(shè)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

2、放壓延遲 ： 150ms 過放保護電壓（釋放值）： 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(yīng)用及原理圖圖1 : BP2971應(yīng)用原理圖引腳功能DSE Package 6P)N WSON Top ViewNC（引腳1）:無用引腳。COUT（引腳2）:充電FET驅(qū)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(qū)動。此引腳從高電平變?yōu)榈碗娖?，當過放電壓被 V 引腳所

3、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3.85V 4.60V 50mV stepsVuvp過放監(jiān)測電壓2.00V 2.80 V 50mV stepsVOCD放電過流監(jiān)測電壓90m200mV 5mV stepsVocc充電過流監(jiān)測電壓-45m-155mV 5mV stepsVscc短路監(jiān)測電壓300mV 400mV

4、 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 125ms 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

5、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（Vov），進入該模式。如果 該情況持續(xù)超過過充監(jiān)測延遲（ TOVDO , 引腳2 （COUT 將轉(zhuǎn)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_Mi）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（Voc）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(zhuǎn)為低電平斷開放電回路。在此情況下， V-引

6、腳被電阻（FV-D）內(nèi)拉 起置BAT引腳。弓|腳V-和BAT勺電壓差將會是1.3V或者更低。電流消耗也會降到低 耗能電流（I standbY。低耗能模式將會解除當充電器連入并且引腳 V-和BAT勺電壓 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 DOU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 DOU閉合放電 回路。放電過流（放電過流或負載短路） ：當電池處

7、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DOU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-引腳的 電壓降至BA 1V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COU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(fù)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

8、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。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(fù)。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(yīng)商不推薦給零電壓的電池充電，具體聯(lián)系供應(yīng)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

9、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(shè)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(guān)時，應(yīng)盡可能的靠近。3. 連接在引腳BATk的RC±濾器應(yīng)盡可能的靠近IC端口。參考電路：Power 1 F(kc«i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(yīng) 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(yù)調(diào)節(jié)： 10%，20%，40% 或 disable可選的充電結(jié)束調(diào)節(jié)： 5%，7.5%,10

10、%，20%充電輸出MCP73831MCP73832端口調(diào)節(jié)溫度區(qū)間：-40° C+85°C封裝形式：8 引腳（ 2mm 3mm DF）N5 引腳（ SOT-23）應(yīng)用鋰離子、鋰聚合物電池充電器手機便攜式設(shè)備數(shù)字相機 MP播放器藍牙設(shè)備 US充電器絕對最大額定值(VDD+0.3)V 內(nèi)部限制 65° C +150°C 大于4kV400VVDD：7VVSS：-0.3最大接合點溫度 Tj ： 儲存溫度：-人體模型（1.5 k與100nF相串聯(lián)）-機器模型（200pF,無串聯(lián)電阻）典型應(yīng)用及原理圖500 mA Li-Ion Battery ChargerWno4

11、.7 pF470QVDDV bat347 pFPROG5f 1OTAT小2o I AlvSS2 kil珂陰e 于 &CellMCP73831圖1: MCP738312應(yīng)用原理圖引腳功能MCP73831/22x3 DFN*VDDI, 聲S' 4PROGVDDEPNCVBAT3"：9:VSSVBAT' 'i %,4：* HSTATPin No.SymbolFunctionDFNSOT-23514VqdEartery Maragerrwnt Input Supply2VqoBaner>' Management Input Supply3Vbat

12、陰ttery Cbiarge Contro Output4訕町Battery Charge Control Output51STATCharge Status Output62VSS1Battery Maraemerrt OV Reference7NCNo Connection8$PROGCurent Regulation Set and Charge Control 巨nablt9EPExpod Tln&rmal Pad (EP'K must be canntcted to&VDD（引腳1-2 ）:供給電壓推薦為VREG（typical）+0.3V6V，用最小4.7u

13、F電容連至VSSVBA（引腳3-4）:連接到電池正極。內(nèi)連于P通道MOSFE晶體管的漏極（Drain ）。 用最小4.7uF電容連至VSSSTAT（引腳5）：此引腳輸出連接于LED旨示燈，起模式轉(zhuǎn)換指示功能。其電阻上 端也可連入微型控制器。VSS （引腳6）:連入電池負極NC （引腳7）:無用引腳PRO（引腳8）:起預(yù)調(diào)節(jié)作用，用電阻與VSSf連來測量充放電電流。EP （引腳9）: 一個內(nèi)電子連接存在于EF和VSS間。兩點必須在PC板上的等壓 處相連。芯片功能原理圖e fl IdABn 丸 DCTiS QDHTROLGvR=fl : 2罠.111 fcC!睡辭1模式流程圖FIGURE 心T：F

14、towchart參考電路REGULATEDWALL CUBELi-Ion Battery Charger4-也DVBAT -STATPROG-VSS -§虧 占弋創(chuàng)IMCP73831? rprog2 I萬案三：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(yīng)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(yīng)用的領(lǐng)域。特點：可以用USBq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4.2V，

15、精度可達1%在電池電壓較低時采用小電流的預(yù)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(qū)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SOP和MSOP8產(chǎn)品無鉛化應(yīng)用：移動電話電子詞典數(shù)碼相機MP播放器藍牙應(yīng)用各種充電器應(yīng)用電路：（充電狀態(tài)用紅色LED指示，充電結(jié)束狀態(tài)用綠色LED指示） 同時應(yīng)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(yīng)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(yīng)用電路。T-VNBA

16、TCECN5O52ACN1052BCHRGFAULT1SETTEMPGXD5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!腳被拉到低電 平，表示進入電池故障狀態(tài)。如果 TEMPS輸入電壓的45唏口 80沱間超過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TEM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(shè)置和充電電流監(jiān)測端。從ISE

17、T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(yù)充電階段，此管腳的電壓被調(diào)制 在0.2V;在恒流充電階段，此管腳的電壓被調(diào)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:I CH = （VISET X 900） / RsetGND（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各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

18、3uA0 BAT管腳向電池提供充電電流和 4.2V 的調(diào)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TEMPI腳的電壓低 于輸入電壓VIN的45%或者高于輸入電壓 VIN的80%g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(guān)下拉到低電平，指示處于電池故障狀態(tài)。除此 以外，F(xiàn)AULTt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(guān)拉到低電平，表示充電正在進行；否則CHRGT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

19、于被禁止狀態(tài)。CE管腳可以被TTL電平或者CMO電平 驅(qū)動0方案四：TP4056 1A線性鋰離子電池充電器應(yīng)用移動電話、PDA MP3 MP播放器數(shù)碼相機電子詞典 GPS便攜式設(shè)備、各種充電器絕對最大額定值輸入電源電壓（VCC : -0.3V8V PROG -0.3V VCC+0.3V BAT -0.3V 7V CHRG -0.3V 10V STDBY: -0.3V 10V TEMP -0.3V 10V CE -0.3V 10V BAT短路持續(xù)時間：連續(xù) BAT引腳電流：1200mA PROG引腳電流：1200uA最大結(jié)溫：145 °C工作環(huán)境溫度范圍：-40 C85 C貯存溫度范圍

20、：-65 C125C引腳溫度（焊接時間10秒）：260C典型應(yīng)用及原理圖V _n5=4C XG O r I I I LJlOuFTr46Vc c BAT CETP4056CHRG TEMPSTDBY PROGGND丁lOuF；尺 1Bst+Ll-lon圖1 : TP4056應(yīng)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(yīng)用引腳功能TEM（引腳1）:電池溫度檢測輸入端。將TEMPI腳接到電池的NTC傳感器的輸 出端。如果TEM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，

21、其他充電功能正常。PROG引腳2）:恒流充電電流設(shè)置和充電電流監(jiān)測端。從PROGI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(yù)充電階段， 此管腳的電壓被調(diào)制在 0.1V ;在恒流充電階段，此管腳的電壓被固定在IV。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各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

22、睡眠模式，BATff腳的漏電流小于2uA。BATff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(guān)拉到低 電平，表示充電完成。除此之外，管腳將處于高阻態(tài)。CHR（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(guān)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CMO電平驅(qū) 動。使用注意事項1、TP4056采用SOP8/MSOP8-PP裝，使用中需將底部

23、散熱片與 PC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/MSO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(yīng)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），阻值范圍0.20.5 Q。客戶根據(jù)使用情況選取合適 電阻大小。3、TP4056應(yīng)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(yīng)直接連接電池， 不可串

24、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。DEM皈說明書TP4056 DEMO板 電路圖P7.-.F.二R11"AVv"未 R12HC1-1uCE CE CI tn4 3 2 1TP40565 678HnHIR5>1kn C2>10u 鼻 - i LED-RLED-GHr功能演示說明：（工作環(huán)境：電源電壓 5V,環(huán)境溫度25C。）1、設(shè)置充電電流。（用戶可以調(diào)節(jié)電位器選擇需要的充電電流閉合KPR1kRP

25、ROG=1k1300mA閉合 KPR1.2kRPROG=1.2k1000mA閉合KPR2kRPROG=2k600mA閉合KPR10kRPROG=10k130mA閉合KPR103RPROG=0.82k 10.5k120mA- 1300mA2、設(shè)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，綠燈火電池充滿狀態(tài)紅燈火，綠燈亮電池充滿狀態(tài)紅燈火，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）紅燈火，綠燈火B(yǎng)AT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

26、C2和一電阻R6代替鋰電池，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 KPRIOk, KBAT-C, KBAT-R, KT-GND測量BAT端電壓。即為充電結(jié)束時電壓 4.2V ± 1.5 %。5、如客戶需要

27、監(jiān)測電池溫度，斷開 KT-GND連接TP4056的TEMP端（1腳，已預(yù)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(guān)KCE-GNDCE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(yīng)用中BAT端無鋰電池時不希望紅色指示燈閃爍，閉合KBATUP將BATS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 TEM端（1腳）, 否則閉合KT-GND設(shè)置需要的充電

28、電流和指示燈， 斷開KBATRKCE-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

29、正上充電3. Micro-USB母座及其旁邊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US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(yīng)斷開OU極上的負載。2. 測試電流的電流表只能串接在充電板的5V俞入端。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1000mA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，請買家注方案總結(jié)BP2971 電源管理