锂电池应用电路 常用的锂电池充电电路,你知道哪些?

小编 2024-12-27 聚合物锂电池 23 0

常用的锂电池充电电路,你知道哪些?

常用的锂电池充电电路

一、对锂电池的了解

1、锂电池的充电:

根据锂电池的结构特性,最高充电终止电压应为4.2V,不能过充,否则会因正极的锂离子拿走太多,而使电池报废。其充放电要求较高,可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电,当恒压充电电流降至100mA以内时,应停止充电。

充电电流(mA)=0.1~1.5倍

电池容量(如1350mAh的电池,其充电电流可控制在135~2025mA之间)。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右,充电时间约为2~3小时。

2、锂电池的放电

因锂电池的内部结构所致,放电时锂离子不能全部移向正极,必须保留一部分锂离子在负极,以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严格限制放电终止最低电压,也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节,最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间(小时)=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超过电池容量的3倍。(如1000mAH电池,则放电电流应严格控制在3A以内)否则会使电池损坏。

标准地,一般锂电池的充放电公式可以定义为:

充放电时间(分钟)=容量*1.1/电流(mA)*60

其中,1.1代表系数;

3、锂电池保护电路

充电保护电路,选择芯片DW01和GTT8205的组合,可以做到短路保护,过充过放电的保护。

该电路主要由锂电池保护专用集成电路DW01,充、放电控制MOSFET1(内含两只N沟道MOSFET)等部分组成,单体锂电池接在B+和B-之间,电池组从P+和P-输出电压。充电时,充电器输出电压接在P+和P-之间,电流从P+到单体电池的B+和B-,再经过充电控制MOSFET到P-。在充电过程中,当单体电池的电压超过4.35V时,专用集成电路DW01的OC脚输出信号使充电控制MOSFET关断,锂电池立即停止充电,从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中,当单体电池的电压降到2.30V时,DW01的OD脚输出信号使放电控制MOSFET关断,锂电池立即停止放电,从而防止锂电池因过放电而损坏,DW01的CS脚为电流检测脚,输出短路时,充放电控制MOSFET的导通压降剧增,CS脚电压迅速升高,DW01输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断,从而实现过电流或短路保护。

二、单节锂电池充电电路 \

1、二极管充电电路

原理: 如下图一,DC5V流经肖特基二极管D1后,经过一个限流电阻R1接到电池。其中Q1、R2、R3、LED1为充电指示电路。随着被充电池电压的上升,充电电流将逐渐减小,待电池充满后D1、R1上的压降将降低,从而使Q1截止,LED将熄灭。为保证电池能够充足,请在指示灯熄灭后继续充1小时左右。

2、4054充电电路

3. TP4056充电电路

TP4056是一款完整的单节锂离子电池采用恒定啊电流/恒定电压线性充电器。其底部带有散热片的SOP8封装与较少的外部元件数目,使得TP4056成为便携式应用的理想选择。TP4056可以适合USB电源和适配器电源工作。下面以简捷的电路说明一下TP4056在设计中需要注意的地方。

(1) 充电电流可以通过电阻R8进行编程。公式:IBAT = 1200 / R8 精度在10%;

(2) 充电状态,红灯亮,绿灯灭;充满状态,红灯灭,绿灯亮;

(3) TEMP正常连接(连接到电池的NTC),当出现欠压,电池温度过高、过低、无电池等故障状态时,红灯灭,绿灯灭;图三电路中,TEMP直接接地,因此不具有此状态;

(4) BAT接10UF的电容,无电池(TEMP端接地)时,红灯闪烁,绿灯亮;

(5) Layout的时候,由于TP4056为ESOP8封装,所以芯片底部要开窗,使芯片更好的接地,且Bottom层也要适当的加大开窗面积,加强TP4056的散热;

(6) 如果需要增加热调节电流功能,需要在DC5V串一个0.25欧1206封装的电阻;

加0.25欧电阻的作用:降低内部MOSFET两端的压降能够显著减少IC中的功耗。在热调节期间,这具有增加输送至电池的电流的作用。对策之一是通过一个外部元件(例如一个电阻器或二极管)将一部分功率耗散掉。

充电器在工作的时候会发热,在发热的情况下,比如规定最大充电电流为1A,实际上发热以后充电电流达不到1A,越热输出电流越小,为了解决这个问题,就是连接一个电阻,将一部分功率耗散掉。

让这个电阻承担一部分热量,减小芯片发热,来增加锂电池充电电流。

三、双节锂电池充电电路

1、DC5V给7.4V锂电池充电

注意事项

1.对于蓝牙音响等存在电池边充边放的应用,2脚BAT上应有足够的电容,确保BAT上的纹波小于100mV,否则BAT上的纹波会干扰IP2322的检测,出现拔掉VIN输入,充电灯还亮的问题;

2.R9的作用:保护芯片的第8脚,防止充电器上的瞬时高压损坏芯片;

3.R15的作用:防止出现拔掉充电线,充电灯还亮的问题;

4.肖特基二极管D2的正向电流要大于1A,不能使用IN5819(S4),建议使用经常用到的SS14、SS24、SS34等;

5.Layout时,电感应尽量靠近芯片摆放,且电感下面不能走线,电感同层下面的铜要挖空。

2. DC9V经过二极管给7.4V锂电池充电电路

原理: 如下图五,DC9V流经肖特基二极管D5后,经过一个限流电阻R18接到7.4V电池。其中Q3、R21、R17、LED6为充电指示电路。随着被充电池电压的上升,充电电流将逐渐减小,待电池充满后D5、R18上的压降将降低,从而使Q3截止,LED6将熄灭。为保证电池能够充足,请在指示灯熄灭后继续充1小时左右。

注意事项:本电路的优点是电路简单、成本低;缺点稳定性低,在成本没有严格要求的情况下,优先选用充电管理芯片给7.4V锂电池充电,尤其是双节、三节、四节......电池的充电。

3. DC9V通过TCS6207充电管理芯片给7.4V锂电池充电电路

(1)Layout时,电感应尽量靠近芯片摆放,且电感下面不能走线,电感同层下面的铜要挖空。

四、三节锂电池充电电路(略)

3节或者多节锂电池充电的电路,有需要的请私信小编,我们工程师可以为您选型或者设计。

分析一个简单有效的锂电池充电电路(5V转36-42)

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锂电池充电电路

锂电池在电子制作中的应用越来越广泛,体积小,存储能量高都是优势。但是充电相比铅酸电池来说要麻烦的多。所以,配置一个简单有效的充电电路是很有必要的。当然,嫌麻烦的朋友也可以直接在某宝购买锂电池充电模块。不过呢,今天咱们还是来分析这么一个简单有效的锂电池充电电路,不仅仅是做出来可以用,而且可以在做中学习到一些知识,这才是重要的。

首先解释下电路中各个元件的作用。

R1在电路中起到干路限流作用,限制了最大充电电流。另外,在正常充电时提高Q1发射极与基极之间的电压差,提高Q1的被控能力。R2既是TL431的供电电阻,也是Q2的上偏置电阻。R3也是TL431的供电电阻,同时也是Q2的基极限流电阻。R4在电路中配合Q2提供一个4.2V锁定功能。R5是Q1的基极限流电阻,也是Q1的启动电阻。RP1是10K的微调电位器,负责调整上限电压。R6、R7是分压电阻,负责对电压采样。

当电路上电后,由于被充电池的电压低于4.2V上限,所以由RP1、R6、R7组成的电压采样电路获得的电压信号也是比较低的。电路中,此电压值初始情况下低于2.5V,所以此时TL431是处于截止状态,绝大多数的电流通过R2和R3供给,而不是通过R2-晶体管-R3。所以此时Q2晶体管是处于截止状态。而Q1则是一个最基本的工作状态。处于一个饱和导通的状态,5V电源经过R1限流后送至电池。其最大充电电流为700mA。

当被充电电池电压被充到4.2V时,采样电路端获得的信号电压高于2.5V,此时,TL431会开始导通,流经R2、R3的电流增大,增大的电流会在R2电阻的两端产生电压差,这个电压差会驱动Q2导通,导通后的Q2会在R4、R5电阻的上端产生一个接近5V的电压。这个电压一方面会使得Q1的发射极与基极之间没有压差,使得Q1截止,充电动作关闭。另一方面,这个电压会送至TL431的电压比较端,形成了一个正反馈电路,锁定了Q1和Q2的状态。只有当外接电池的电压降至3.8V左右,将采样端电压拉低到2.5V以下的时候,整个电路才会恢复正常的充电状态。

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