介紹一種單節(jié)鋰電池充放電一體的電路。
該電路在外接電源時(shí)，使用外接電源供電，并且為鋰電池充電;在無外接電源時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換為鋰電池供電。
電路的原理如下圖：
1) 圖中VBUS是外部輸入的5V電源，VBAT接到鋰電池正端，VOUT是整個(gè)電路的輸出;
2) 虛線左邊的電路是充電電路，充電管理芯片使用常見的TP4056鋰電池電源管理芯片，可以提供最大1A的充電電流;由芯片手冊(cè)可知，充電電流由圖中的 R8 設(shè)置，公式為 I = 1100/R(誤差±10%)，圖中設(shè)置為充電電流為900mA;充電時(shí)D4亮、D3滅;充滿時(shí)D4滅、D3亮;這一部分是TP4056的標(biāo)準(zhǔn)電路;
3) 虛線右側(cè)的電路是自動(dòng)切換電路;
當(dāng)VBUS處有外部電源輸入時(shí)，電流可以直接從二極管D1通過，流到VOUT輸出處;而此時(shí)由于VBUS同時(shí)也將PMOS管Q1的柵極拉高，使得柵極電壓與源極電壓相差很小，Q1管會(huì)截止，防止了VOUT處有電流流向VBAT。這樣實(shí)現(xiàn)了有外部電源VBUS時(shí)，外部電源為VOUT供電，而同時(shí)為VBAT電池充電。
當(dāng)VBUS處沒有電源輸入時(shí)，MOS管Q1的柵極被拉低到地，而此時(shí)由于VBAT上接了電池，使得Q1的源極和柵極間有3V以上的電壓，Q1會(huì)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)了VBAT向VOUT供電。
4)元器件的選擇
圖中D1和D2應(yīng)選擇電流足夠的肖特基二極管(如1N5819)，因?yàn)樾ぬ鼗䴓O管的壓降小，并且開關(guān)速率很快，這樣可以彌補(bǔ)MOS管開關(guān)慢的缺點(diǎn);如在外部電源撤除，Q1的未完全導(dǎo)通時(shí)，VOUT會(huì)有短時(shí)間的跌落，此時(shí)電流可以從高速的二極管D2通過，當(dāng)Q1完全導(dǎo)通后，可以使得VBAT到VOUT的壓降變小。
Q1應(yīng)選擇PMOS，并且開關(guān)門限電壓建議小于3V，因?yàn)殇囯姵氐碾妷涸?.7V左右，要使得3.7V減去二極管的壓降后，還要能使得Q1導(dǎo)通(如選擇AO3401)。
同時(shí)，為了在電源切換時(shí)盡量減小電壓的跌落，可以在VOUT上并聯(lián)大電容。
5)PCB設(shè)計(jì)建議
PCB設(shè)計(jì)時(shí)，需要特別注意，TP4056芯片的底面有一個(gè)散熱用的大焊盤，必須設(shè)計(jì)一個(gè)大面積連接的銅皮便于散熱，否則充電時(shí)很容易就會(huì)過熱保護(hù)，提供不了設(shè)計(jì)的充電電流。 |
