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。

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~~~

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