锂电池的电池容量与放电平台

我们现在设计电子产品，很多时候也用锂电池供电，现在好多关注锂电池放电的人，都有这样的体会，就是当锂电池从充满电压4.2V放电到3.7V时，时间很长，但一旦过了3.7V就放电很快了，没错，确实这样。锂电马工为你分享锂电行业知识！

下面翻阅一些锂电池的一些资料，给大家做一个总结。

一般地，一节18650的锂电池满电压4.2V，当用1C的电流放电放到2.75V，放了60分钟，那么我们就说电池的使用容量是2200mAh，在这段时间里根据充电电池特性，做出一个图如下，可以更好理解电池容量和电压电流时间与放电平台关系：

容量(C)=放电电流×电池放电平台时间

对于1节容量为2200mAh的18650锂电池来说，1C放电到2.75V用时1小时，

容量(C)=2200mA×1小时=2200mAh

那么问题就来了，对于好一点的锂电池，一般在我们做产品测试时会在3.7V以后电压下降的很快，那么在短时间内放的电量就很少。

相反不好的电池在4.2V到3.7V放电的时候，电压下降的很快，而在3.7V以后电压又下降的有很慢，这种电池是性能不好的一般容量也非常低。那么好的锂电池的放电平台就是3.7V。

就一般而言，在恒压条件下，充到电压为4.2V，电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何倍率的放电电流下，放电至2.75V时，电池放电所经历的一个时间长度，是衡量电池好坏的重要指标。

不过，不要一味地追求高平台，有时候平台电压高，容量却下降了，因为，不同倍率条件下，平台电压是不同的，因此，平台的问题应从多方考虑。既要容量高，又要在指定电压持续时间长，才算真正的好电池。

什么又是放电率的呢?

放电率F：[1/时]，意思是"N小时充(放)电率，常常只说"数",而不说单位;F也称做"N小时充(放)电率",F=1/(N小时)，一般可以这样计算：I=0.1X[1/(N小时)]XC

举例,电池容量时2200mAh,以0.1C的电流充电,相当于明确:对电池的充电电流I=0.1[1/时]X2200[毫安时]=220[毫安]

借助上面的锂电池电池容量与放电平台理解示意图，能比较好的理解充电电池容量和电池的放电平台的道理，也可以说是衡量电池高功率的工作时间,同样两个电池容量是相同的,充满电后假设同时从4.2V放到3.7V,但是一个时间长,一个时间短,就是时间长的电池平台高,就是高电压的时间工作时间长,比如这两个电池用在手机上,待机时间是相同的,但两个手机一起打电话,平台时间长的电池通知时间会长,平台时间短的电池通话时间会短二，对于这个图，另一个含义，对理解锂电池的电量管理监测也很有意义。

比如，目前，对充电电池进行电量监控方法，一般有两种。

测量电池电压方法。当充电器在充电时检测电池电压，当电压达到规定电压值时就认为充满。如锂电池的电压充到4.2V时就认为充满。检测电压的电压表精度要达到正负1%的精度。因锂电池过充电要损坏。如果想监视电池充放电的话，书上有很成熟的电路可以参考，如果只是测量一下的话那就好办了，根据容量计算一下负载电阻，用标准放电电流放电，这时再检测电压，只要能达到或接近标称的放电时间就行。

测量电池电压这种方法，有很多不足。例如对于不同厂商生产的电池，其开路电压与容量之间的关系各不相同等。优点是设计成本比较低。

还有一个常用的监测剩余电量的方法。在一些要求比较精确电池容量的地方，了解电池剩余容量用估算电池使用时间，通过测量流入/流出电池的净电荷来估算电池剩余容量。对流入/流出电池的总电流进行积分，也就是求图中曲线下的面积，得到的净电荷数即为剩余容量。

这就电池容量计算的方法是目前认为是比较精确的计算电池电量的方法。当然设计成本也是比较高的。

如何设计电路，能让单节锂电池，稳定地输出5V电压？

对锂电池稍微有点了解的小伙伴，应该都知道一个事实

单节锂电池，它的电压是在3.0V~4.2V之间

不同类型的单节锂电池，电压的范围是相同的，不同的是电池的容量不一样。比如有些单节锂电池，它的电池容量是3700mAh，而有些则是4500mAh。

尽管电池的容量不一样，但就单节锂电池而言，它的电压范围始终维持在3.0V~4.2V之间。充满电的时候，最大电压不能超过4.2V；用完电的时候，最低电压不得小于3.0V。

单节锂电池

这就是锂电池的一些基本电路特性。

问题来了，如果我们在开发一个项目的时候，遇到锂电池供电，而且还是单节，电路的其他部分则需要5.0V供电，这个时候作为工程师，应该怎么办呢？

其实这个问题，按照锂电池的电路特性，就可以转换为如何设计一个电路，能使单节锂电池，持续稳定地输出5.0V电压？

也就是如何设计一个电路，能让3.0V~4.2V的电压，转换输出5.0V电压？

分析到这，问题是不是容易理解了一些，简单概括为就是设计一个DC-DC升压电路，升压电路的输入部分，它的电压是3.0V~4.2V；升压电路的输出部分，就是固定的5.0V。

电路设计的核心功能部分，现在已经清楚了。只是还有一点，需要提醒一下，根据芯片哥多年的电路项目方案开发经验和芯片的销售经验，一般遇到电池供电，无论是锂电池，还是铅酸电池，它对电路的静态功耗都有一个隐形的要求。

静态功耗越低，电池供电的时间就越长；相反，静态功耗越高，电池供电的时间就越短；如果设计的电路，其他功能都是OK的，但静态功耗却很高，达不到产品要求，这个电路的设计也是失败的。

基于此，MT3608这个型号的DC-DC升压电源芯片，就能达到这个电路的设计要求。

01 MT3608电源芯片基本功能

既然MT3608是一个升压功能的DC-DC电源芯片，那么就有两个比较核心的问题，一个是它的输入电压范围是多少？另一个是它的输出电压是多少？

MT3608电源芯片规格书截图

芯片哥查看它的数据手册规格书，发现MT3608电源芯片，它的输入电压最低可以支持到2.0V，最高可以支持24.0V，也就是输入电压范围是在2.0V~24V之间。

这显然是符合单节锂电池电压范围的。

另外一个就是它的输出电压，同样可以通过查看它的规格书，发现最高可以输出28V，显然也是符合5.0V电压输出的要求。

至于静态功耗，可以做到0.1uA，也就是100nA，已经达到了nA级别了，符合要求。

02 MT3608电源芯片应用电路

基本功能达到要求后，再来看一下MT3608电源芯片的具体应用电路图。

MT3608电源芯片应用电路

在这个电路中，可以看到输出电压是具有负反馈调节功能的，也就是说它的输出电压是可调的，不是固定不变的。

具体的调节过程，可以参考下面的表达式

Vout = Vref * （1+R1/R2）

Vout是电源芯片的输出电压，Vref是电源芯片内部负反馈的参考电压0.6V，R1和R2电阻是调节电阻。通过改变这两个电阻的阻值，就能实现电源芯片输出电压可调的功能。

举例说明

按照3.0V~4.2V输入，升压后，输出5.0V的功能要求，如果R2的阻值设定为10K，那么R1的阻值就必须为73.3K，才能让MT3608电源芯片输出5.0V电压。

MT3608电源芯片VIN引脚，是电源输入引脚，直接连接单节锂电池；SW引脚是电源芯片5.0V电压的输出引脚，EN引脚是电源芯片的使能控制引脚；

EN连接到高电平，MT3608电源芯片正常输出；若EN连接到低电平，电源芯片就失去输出功能了，就处于自己关闭阶段，进入休眠了。

至于电感L1和肖特基二极管D1，它俩是作为BOOST升压电路的必要部分，是不能省去的。还有一点，可能小伙伴会问，这个电路，它的电流驱动能力怎么样啊？

芯片哥告诉你，MT3608电源芯片，它的电流输出可以达到2A。对于单节锂电池，2A的电流输出能力，是妥妥足够的。

03 末尾

写到这，是不是明白了怎样设计一个电路，能让单节锂电池，稳定地输出5.0V电压了。这只是一个小小的电路开发案例，芯片哥希望小伙伴们能够明白，遇到电路问题时，是如何化繁为简，一步一步将问题解决的。

正所谓授之以鱼，不如授之以渔~~~

本文由【芯片哥】原创撰写，请持续关注芯片哥，后面会定期更新有关于电子元器件和芯片，包括一些电子产品项目开发案例的相关内容。

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