一款锂电池同步整流升压电路，看完就能理解所有Boost升压电路
简介
Boost升压电路原理
500kHz 5V 高效同步PWM Boost升压转换器FP6276A
简介
我们在设计需要有些需要锂电池的产品中，由于锂电池正常工作电压范围在2.9V~4.2V之间，对于那些高于4.2V的电路，比如5V的电路，锂电池的供电电压就是不够的。这样我们就需要用到升压电路，来实现升压的功能。这里我们对锂电池的升压电路设计采用的是Boost升压电路结构。
Boost升压电路原理
我们知道大部分DC-DC电压转换芯片大都是采用Boost升压结构的形式，其主要由升压电感、二极管、和电容组成。结构图如下:
Boost升压电路是通过控制开关通断，来控制电感存储和释放能量，从而使输出电压比输入电压高。
在开关闭合时，电感通过图中回路1存储能量，此时二极管截止，后级电路由电容供电；
当开关断开时，电感通过图中回路2释放能量，此时二极管导通，电感给电容充电并为后级电路供电。
所以我们可以发现，在开关断开时，二极管两端存在压降，如果后级电路工作电流很大的话，那么这个二极管是在消耗很多的电能。所以在设计Boost电路时，对二极管的参数选型也很重要。
所以如果在输出电流很大的情况下，那么这个电路就变得不是那么的十分完美，因为这个二极管消耗了电能。在这个电路中我们发现这里的二极管也是起到开关的作用，于是我们就想到在二极管导通时，使用内阻极低的mos管来替代这个二极管，这样mos管上的压降就很小，耗电也就小。这种方法就是我们常说的同步整流 。这里我们就很明显的知道了，同步整流电路的工作效率比传统二极管整流电路效率要高。对于锂电池这种本身电量有限的电源，使用同步整流升压给后级电路供电是最合适的方案，市场中有很多充电宝都是使用二极管整流，这种整流电路充电效率就没有同步整流的高了。下面就为大家介绍一款同步整流芯片。
500kHz 5V 高效同步PWM Boost升压转换器FP6276A
FP6276A具有输入电压范围2.4V~4.5V，可以看到这个完全是为单节锂电池升压设计的。其静态电流<1uA,具有过温保护，过压保护，过流保护等功能，其他具体详情请查阅数据手册，这里就不作过多介绍。
下面先看下FP6276A的引脚相关相信，如下图：
其内部结构框图如下：
FP6276A典型应用电路如下：
从FP6276的典型应用电路可以看出它和传统的二极管整流最大的差别就是没有整流二极管，这里是通过集成在芯片内部的mos进行整流的。
电路中输出电压通过两个电阻分压反馈来实现输出电压的稳定，Vout=0.6V * ( 1 + R1/R2 )。
电路中是通过调节电阻R3来实现电路限流保护的，Iocp = (180000/R3) + 0.2。电阻必须在37.5k和300k之间，电流限制正在5A和0.8A之间。
最后再看下FP6276A升压电路layout布局建议，如下图：
FP6276A升压电路layout布局建议
朋友们，你们都有什么好的同步整流升压转换器可以推荐呢？欢迎留言告诉我，好了，这个超过效锂电池同步整流升压电路就介绍到这里，下次将使用这个电路设计一个移动电源充电宝，欢迎大家关注我的头条——单片机嵌入式爱好者 ！分享是种美德，如果觉得此文讲的不错的话，欢迎给个转发分享给更多的朋友。有什么问题也欢迎评论一起交流。
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
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#
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