工程师，还在找双节锂电池的充电电路方案？这个芯片也许可以

工程师，在研发一些带有锂电池供电功能的项目，都会碰到一个类似的电路设计问题，也就是

如何设计锂电池的充电管理电路？

在不同的电路功能项目中，对锂电池的供电要求也是参差不齐；比如

作为单片机系统的备用电源，工程师只需要采用单节锂电池即可实现，因为单片机的供电电压3.3V与单节锂电池3.7V较为接近吻合；作为门禁系统的供电电源，工程师则需要采用双节锂电池供电，因为双节锂电池可以增加门禁系统的工作时间；作为对讲机的系统电源，工程师则优先采用更多容量的锂电池供电，因为对讲机在工作时消耗的电能比较多，小容量电池会影响对讲机的使用体验；

单节锂电池的充电管理电路，工程师也许设计相应的电路比较多；对于双节锂电池的充电管理电路，工程师怎么去设计开发呢？

众所周知，工程师在开发设计某一功能的电路，基本是

两种途径

1）途径一：采用分立电子元器件搭建

工程师通过电路设计经验，根据不同参数类型的电阻电容、二三极管、MOS管、继电器、LED灯、晶闸管/可控硅等等分立电子元器件设计电路，使其通过不同的形式组合构建所需要的功能；

电路设计

2）途径二：采用集成式芯片方案

相比较使用分立电子元器件，工程师可能更愿意使用集成式的芯片，主要的原因是电路设计简单，根据芯片规格书推荐使用的典型应用电路，按照实际的项目需求调整参数，即可实现相应的电路功能设计；

这两种途径，没有谁优谁劣之分，工程师在研发项目，往往都是同时结合这两种设计技巧，因为没有一种电路设计方式能解决所有的电路问题；

针对双节锂电池充电管理电路，芯片哥推荐使用采用集成式芯片方案，例如TP5100 QFN16；那么TP5100芯片具体是怎么实现双节锂电池充电管理功能的呢？

TP5100应用电路图

在TP5100应用电路图中，工程师较为清楚地了解其设计方案；整个应用电路系统的外围只需简单的电阻、电容、电感以及LED，就可以轻松实现双节锂电池充电管理方案的设计，其电路详细设计过程

VIN引脚，作为电池充电的输入电源，其工作范围为4.5V~18V；CS引脚，作为TP5100充电功能的使能Enable引脚，工程师可以通过控制其逻辑电平的高低，控制锂电池的充电电压；一般接入外界的开关或者是MCU单片机，当CS=1时，则充电电压为8.4V，也就是选择了双节锂电池充电功能；CHRG引脚，作为锂电池正在充电工作状态指示 引脚，为了便于查看，工程师一般接入LED灯；STDBY引脚，作为锂电池充电完毕指示 引脚，同样为了便于查看，工程师一般接入LED灯；BAT引脚，作为锂电池的充电电压输出引脚，工程师在电路设计中直接连接双节锂电池端；

TP5100芯片

如何设置充电电流

工程师在开发设计锂电池的充电电路，两个核心问题比较关注；

问题一：充电电流如何设置

在TP5100应用电路中，充电电流的大小，工程师可以通过调节修改R2电阻的阻值来实现；具体的量化计算公式为 I = 0.1/R2；例如

R2电阻阻值为0.1Ω时，锂电池的充电电流为1A；

R2电阻阻值为0.067Ω时，锂电池的充电电流为1.5A；

当然TP5100芯片最大只能支持充电电流为2A，工程师在具体项目电路设计需要注意；

问题二：充电电压何时启动与关闭

双节锂电池充电，它有一个充电周期过程，分为三个不同工作阶段

阶段一：预充涓流状态

在锂电池电压小于5.8V时，TP5100充电管理芯片启动预充涓流状态，对双节锂电池进行涓流充电；预充的涓流电流大小，工程师可以通过调节芯片的Pin12引脚RTRICK的下拉电阻阻值确定；

具体的量化计算方法举例说明

如若RTRICK下拉电阻阻值为0Ω，也就是直接接地GND，则预充的电流为0.1*I；

如若RTRICK下拉电阻阻值为50KΩ，则预充的电流为0.2*I；

如若RTRICK下拉电阻阻值为114KΩ，则预充的电流为0.3*I；

如若RTRICK下拉电阻阻值为320KΩ，则预充的电流为0.5*I；

如若RTRICK下拉直接悬空，则预充的电流为I；

I为恒流的充电电流，也即为0.1/R2；显然在TP5100应用电路图中，选择的是常见预充电流0.1*I；

阶段二：恒流状态

在进行完锂电池的预充状态后，TP5100芯片就会启动恒流充电阶段，此时的充电电流为I=0.1/R2；直至双节锂电池的电压接近8.4V，例如距离8.4V相差50mV，则关闭恒流充电状态；

至于涓流充电状态，何时结束，也是一个待解的疑问；需要与芯片设计公司的工程师做个技术详细沟通

阶段三：恒压状态

在双节锂电池的电压距离8.4V还相差50mV，也就是8.35V时，TP5100芯片则启动恒压充电阶段，直至双节锂电池电压达到8.4V；

经历完预充涓流、恒流以及恒压三个充电阶段，双节锂电池则完成了一个完整的充电周期；

锂电池在给其他电路系统供电后，其电压会逐渐降低；假如双节锂电池电压下降到8.1V时，TP5100则会重新启动新的充电周期；

工程师了解完锂电池的三个充电阶段，就能较好地回答问题二；

充电何时启动？

在双节锂电池电压小于5.8V时或者电压在由8.4V下降到8.35时，TP5100开始启动充电功能；

充电何时关闭？

在双节锂电池电压达到8.4V时，TP5100关闭充电功能；

电路设计注意事项

虽然TP5100芯片应用电路方案，可以解决工程师的双节锂电池充电管理电路设计问题；但在设计项目开发电路中，芯片哥还是建议依据具体的电路功能需求而选择设计；

在采用此方案过程中，需要引起工程师注意的内容

TP5100芯片只能适合单节与双节锂电池充电项目；TP5100芯片最大只能设定的充电电流为2A；TP5100芯片最大只能支持输入的电压VIN为20V；

最后回到电路问题的本身，双节锂电池的充电管理电路，工程师该如何去设计？该采用什么芯片方案可以完成？TP5100只是其中一个电路解决方案，还存在其他的芯片方案，欢迎工程师一起参与交流讨论

本文由【芯片哥】原创撰写，一个只谈电子元器件与芯片的那些事，喜欢就关注芯片哥，和芯片哥一起加油吧 #芯片# #电路设计# #电子工程师#

锂电池充电详解及设计参考

本文介绍内容如下：

锂电池充电要求单节线性锂电池充电芯片TP4057单节开关型锂电池充电芯片ME4059

锂电池充电要求

锂电池在使用中随着电量的释放，电压下降，电池的化学活性也会降低。为了更好的保护锂电池的性能，锂电池一般会要求充电过程按涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止四个阶段，进行管控。

一般锂电池标称电压是3.7V，放电终止电压的2.75V，充电终止电压是4.20V。

给锂电池充电时需要的基本要求就是各个阶段特定的充电电压和充电电流，有的增加些其他的辅助功能都是为了改善电池的寿命。

市面上有很多专业的管理锂电池充电的芯片，他们大多都是采用限压恒流的方式控制电源给电池充电。典型的充电过程是：

检测待充电电池的电压，如果电压低于3V预充电电压，先要进行预充电，充电电流要求不大于0.1C，一般为0.05C左右，待电压升到3V后，进入标准充电过程，标准充电过程如下：以设定的电流进行恒流充电，一般电流设置为0.2C~1C（比如一个1000mAh的电池就设置在100mA~1000mA）之间，充到电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为4.20V此时，充电电流逐渐下降至预充电电流时，充电结束。

锂电池充电曲线如下图：

图中蓝线表示充电电流，红色虚线表示锂电池电压，从图中可以看出四个充电过程。

通过上面的了解，锂电池正确的充电过程是一个有点复杂的过程，我们实际中都是采用市场上专业的锂电池充电管理芯片来对锂电池进行充电。

单节线性锂电池充电芯片TP4057

下面就介绍一款常用锂电池充电芯片TP4057，实际应用中可以根据自己需求选择其他型号的充电IC，原理都是大同小异。我们先看一下TP4057对锂电池的充电曲线图吧。

可以看出这个充电曲线和前面介绍的几乎完全一样。

我们再来看下TP4057内部框图

TP4057引脚图及引脚描述如下：

典型应用电路图如下：

恒流充电阶段时的充电电流计算：

Rprog=1000/IBAT(IBAT<=0.3A)

实际应用中根据需求选择合适的Rprog。Rprog与充电电流的关系确定可参考下表：

我们可以根据这个TP4057典型应用电路自己搭建一个锂电池充电电路，这样锂电池的充电安全放心，寿命也不会减少太快。

单节开关型锂电池充电芯片ME4059

上面介绍的TP4057是500mA单节线性锂电池充电IC，当然你也可以根据你实际需求选择其他类型的充电芯片，下面再介绍一款开关型充电芯片ME4059。

设计中遇到一些对于需要一些大电流充电的时候，上面介绍的线性锂电池充电方案就不是很十分满足大电流充电需求，因为过大的电流流过有压降的线性锂电池充电芯片时，会导致线性锂电池过热，导致电路不稳定，而且很多线性充电IC内部有过温保护功能，这些都会影响锂电池正常充电，使用开关型锂电池充电芯片就不会存在这个问题，而且会提供充电效率。

ME4059引脚信息如下：