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~~~

锂电池的主要参数

1、电池容量

电池的容量由电池内活性物质的数量决定，通常用毫安时mAh或者 Ah表示，也有部分使用W瓦表示。电池容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是“mAh”，中文名称是毫安时（在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一般用“Ah”来表示，中文名是安时，1Ah=1000mAh）。若电池的额定容量是1300mAh，即130mA的电流给电池放电，那么该电池可以持续工作10小时（1300mAh/130mA=10h） ；如果放电电流为1300mA，那供电时间就只有1小时左右（实际工作时间因电池的实际容量的个别差异而有一些差别）。

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2、标称电压

电池正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。

锂电放电图，是呈抛物线的，4.3V降到3.7V和3.7V降到3.0V，都是变化很快的。惟有3.7V左右的放电时间是最长的，几乎占到了3/4的时间，因此锂电池的标称电压是指维持放电时间最长的那段电压。也叫做电池额定电压。

例如不同的电池的标称电压有3.7V和3.8V，如果为3.7V，则充电终止电压为4.2V，如果为3.8V，则充电终止电压为4.35V。磷酸铁锂电池电池标称电压为3.2V。铅酸蓄电池的开路电压接近2.1V，标称电压为2.0V。锌锰干电池标称电压为1.5V，镉镍电池、镍氢电池标称电压为1.2V。

3、充电终止电压

可充电电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。锂离子电池为4.2 V或者4.35V。磷酸铁锂电池电池充电电压为3.65V。

4、放电终止电压

放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。放电终止电压和放电率有关。一般来讲单支锂离子电池为2.7 V。磷酸铁锂电池电池充电电压为2.0V。

5、电池内阻

电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，这是因为活性物质的组成，电解液的浓度和温度都在不断的改变。欧姆内阻遵守欧姆定律，极化内阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系。常随电流密度的对数增大而线性增加。

6、自放电率

自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。

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