鋰電池特性

首先，芯片哥問一句簡單的問題，為什么很多電池都是鋰電池？

鋰電池，工程師對它都不會感到陌生。在電子產(chǎn)品項目開發(fā)的過程中，尤其是遇到電池供電的類別項目，工程師就會和鋰電池打交道。

這是因為鋰電池的電路特性決定的。

眾所周知，鋰原子在化學元素周期表中排在第三位，包含3個質(zhì)子與3個電子，其中3個電子在鋰原子核內(nèi)部的分布對它的化學與物理特性起到?jīng)Q定性作用。

元素周期表

鋰原子核外層的3個電子，只有最外層的1個電子是自由電子，另外2個電子不屬于自由電子，也就是不參與鋰原子的電子性能。

為什么會選用鋰元素作為電池的材料呢？

這是因為，鋰原子雖然最外層只有1個電子，但它的相對原子質(zhì)量卻僅僅只有7。換句話說，在相同的質(zhì)量密度條件下，鋰原子所帶的電能是最多的。

以鋁元素為例進行對比，可以直觀的得出結(jié)論。

鋁元素，在元素周期表排在13位，最外層自由移動的電子數(shù)是3，相對原子質(zhì)量是27。也就是如果用質(zhì)量為27的鋁元素制造電池，它的電能是3；

如果用相同質(zhì)量為27的鋰元素制造電池，它的電能是27*(1/7)，大約為3.86。

顯然，在電能方面，鋰元素的3.86是要超過鋁元素的3。這就是為什么鋰電池如此受歡迎的原因理論解釋。

鋰電池的充電電路

在了解完鋰電池的基本電路特性后，工程師在開發(fā)帶有鋰電池供電的項目時，就會面臨鋰電池的充電電路問題。

鋰電池的電壓為3.0V ~ 4.2V之間變化，也就是鋰電池的最大電壓為4.2V，最小電壓為3.0V。最大電壓與最小電壓，對于鋰電池而言，隱藏著什么電路含義呢？

單節(jié)鋰電池

最大電壓是4.2V，也就是鋰電池兩端能承受的極限電壓不超過4.2V；最小電壓為3.0V，也就是鋰電池兩端的極限放電電壓不低于3.0V；

換言之，它的另外一層電路意義是

鋰電池在接收外界的充電電路充電，它的最后充電電壓不能高于4.2V；鋰電池在向外界負載提供工作電源，它最后消耗的電壓會停留在3.0V；

基于此，如果工程師將常用的5V/1A或者5V/2A規(guī)格的充電器，對鋰電池進行直接充電，這樣是否可以呢？

充電器

顯然是不行的。為什么呢？

因為無論是5V/1A或者5V/2A規(guī)格的充電器，對外輸出的充電電壓均為5V，超過了鋰電池最大的承受電壓4.2V。

針對這兩個電壓不匹配兼容的問題，該如何去解決呢？在不改變充電器5V/1A和5V/2A規(guī)格的條件下，工程師應(yīng)當如何去實現(xiàn)呢？

常用的電路解決方案是TP4054充電管理芯片

TP4054充電管理芯片，是一款適合單節(jié)鋰電池的充電管理芯片，屬于恒壓恒流的線性充電類型，充電電壓固定于4.2V，充電電流最大支持800mA，并且自身的待機消耗電流只有2uA。

TP4054應(yīng)用電路圖

在TP4054充電管理芯片應(yīng)用電路圖中，工程師可以很清楚地觀察到，整個電路設(shè)計的方案非常簡潔，外圍電路只有幾個電阻電容和LED燈，省去了外置的MOS管，與此同時也節(jié)約了設(shè)計的BOM表成本。

• Pin 1引腳CHRG：TP4054芯片的充電狀態(tài)指示功能。在充電的過程中，連接的LED為亮；充電充滿的時候，連接的LED為滅；
• Pin 2引腳GND：TP4054芯片的參考地，屬于電路的公共端；
• Pin 3引腳BAT：TP4054芯片的充電輸出端，直接連接到單節(jié)鋰電池的正極。
• Pin 4引腳VCC：TP4054芯片的電源輸入端，也是單節(jié)鋰電池的充電輸入接口，電壓工作范圍為4.5V~6.5V，正好滿足5V/1A和5V/2A規(guī)格的充電器輸出電壓；
• Pin 5引腳PROG：TP4054芯片的充電電流設(shè)置功能，選擇不同的阻值R1，就可以設(shè)定不同的充電電流I

具體的對應(yīng)關(guān)系為

(1)在充電電流I 設(shè)定不大于0.15A時，R1 = 1000 / I；

(2)在充電電流I 設(shè)定大于0.15A時， R1 = 1000 / I * (1.2 - 4 * I /3)；

舉例說明，當充電的電流設(shè)定為0.1A，R1電阻的阻值就被選定為了 10K；當充電的電流設(shè)定為0.5A，R1電阻的阻值就被選定為了 1K；

至此，是不是以為TP4054芯片的電路解決方案，很完美地解決了單節(jié)鋰電池充電的問題了。它不僅完成了鋰電池的充電功能，還擁有充電狀態(tài)指示燈功能，并且還可以設(shè)定充電的電流大小。

No，No，No......

芯片哥在實際開發(fā)電路項目的過程中，發(fā)現(xiàn)TP4054芯片，它不具有在鋰電池充滿的時候自動斷電功能；沒有自動斷電功能，引發(fā)的后果是在沒有被切斷充電器的電源時，鋰電池是一直被TP4054芯片在充電的。

這也是TP4054芯片的一個小小的不足之處。

TP4054芯片之所以有充電LED指示功能，就是用LED亮滅的變換提醒用戶，該手動切斷電源了，不然就是一直在充電哦，

鋰電池的保護電路

說完鋰電池的充電電路，接下來就要講講它的放電電路了。充電是從外界吸收電能，放電是向外界(負載)提供電能，這就是電池的使命。

沒辦法，使命難為啊，嗯嗯嗯~~~從這個意義上來說，奶牛要比電池偉大多了，畢竟奶牛是吃的是草，擠出來的卻是奶；而電池是吃的是電，擠出來的還是電，簡直就是大自然的搬運工啊，哈哈~

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的jh锂电保护电路_一文弄懂，锂电池的充电电路，以及它的保护电路方案设计的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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