锂电池 电路 分析一个简单有效的锂电池充电电路（5V转36-42）

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。

写在最后：如果有解析的不对的或者是不周全的或者您有更好的解析，那么可以直接在评论中写出。

锂电池过充电、过放电、过流及短路保护电路原理及电路图

下图为一个典型的锂离子电池保护电路原理图。该保护回路由两个MOSFET(V1、V2)和一个控制IC(N1)外加一些阻容元件构成。控制IC负责监测 电池电压与回路电流，并控制两个MOSFET的栅极，MOSFET在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C3为延时电容，该电 路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能.

锂电池保护工作原理:

1、正常状态

在正常状态下电路中N1的“CO”与“DO”脚都输出高电压，两个MOSFET都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于MOSFET的导通阻抗很小，通常小于30毫欧，因此其导通电阻对电路的性能影响很小。

此状态下保护电路的消耗电流为μA级，通常小于7μA。

2、过充电保护

锂离子电池要求的充电方式为恒流/恒压，在充电初期，为恒流充电，随着充电过程，电压会上升到4.2V(根据正极材料不同，有的电池要求恒压值为4.1V)，转为恒压充电，直至电流越来越小。

电池在被充电过程中，如果充电器电路失去控制，会使电池电压超过4.2V后继续恒流充电，此时电池电压仍会继续上升，当电池电压被充电至超过4.3V时，电池的化学副反应将加剧，会导致电池损坏或出现安全问题。

在带有保护电路的电池中，当控制IC检测到电池电压达到4.28V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“CO”脚将由高电压转变为零电 压，使V2由导通转为关断，从而切断了充电回路，使充电器无法再对电池进行充电，起到过充电保护作用。而此时由于V2自带的体二极管VD2的存在，电池可 以通过该二极管对外部负载进行放电。

在控制IC检测到电池电压超过4.28V至发出关断V2信号之间，还有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为1秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

3、过放电保护

电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，当电池电压降至2.5V时，其容量已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的永久性损坏。

在电池放电过程中，当控制IC检测到电池电压低于2.3V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1自带的体二极管VD1的存在，充电器可以通过该二 极管对电池进行充电。

由于在过放电保护状态下电池电压不能再降低，因此要求保护电路的消耗电流极小，此时控制IC会进入低功耗状态，整个保护电路耗电会小于0.1μA。

在控制IC检测到电池电压低于2.3V至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常设为100毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

4、过电流保护

由于锂离子电池的化学特性，电池生产厂家规定了其放电电流最大不能超过2C(C=电池容量/小时)，当电池超过2C电流放电时，将会导致电池的永久性损坏或出现安全问题。

电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个MOSFET时，由于MOSFET的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值 U=I*RDS*2, RDS为单个MOSFET导通阻抗，控制IC上的“V-”脚对该电压值进行检测，若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当回路电流大到使 U>0.1V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，其“DO”脚将由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断了放电回路， 使回路中电流为零，起到过电流保护作用。

在控制IC检测到过电流发生至发出关断V1信号之间，也有一段延时时间，该延时时间的长短由C3决定，通常为13毫秒左右，以避免因干扰而造成误判断。

在上述控制过程中可知，其过电流检测值大小不仅取决于控制IC的控制值，还取决于MOSFET的导通阻抗，当MOSFET导通阻抗越大时，对同样的控制IC，其过电流保护值越小。

5、短路保护

电池在对负载放电过程中，若回路电流大到使U>0.9V(该值由控制IC决定，不同的IC有不同的值)时，控制IC则判断为负载短路，其“DO”脚 将迅速由高电压转变为零电压，使V1由导通转为关断，从而切断放电回路，起到短路保护作用。短路保护的延时时间极短，通常小于7微秒。其工作原理与过电流 保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。

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