จ่ายแรงดันไฟฟ้า 3.3V ให้กับระบบวงจรผ่านแบตเตอรี่ลิเธียม และมีฟังก์ชั่นการชาร์จ USB และการบำรุงรักษาการชาร์จไฟเกิน

การชาร์จ USB เลือกวงจรชิป TP4056 ให้เสร็จสมบูรณ์ TP4056 เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเซลล์เดียวที่มีความเสถียรในปัจจุบัน/ที่ชาร์จเชิงเส้นด้วยแรงดันไฟฟ้าที่มีความเสถียร สถาปัตยกรรม PMOSFET ได้รับการคัดเลือกภายในและรวมกับวงจรการชาร์จแบบป้องกันการย้อนกลับ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ไดโอดแยกภายนอก การตอบสนองทางความร้อนสามารถปรับกระแสไฟชาร์จเพื่อจำกัดอุณหภูมิชิปภายใต้การทำงานที่ใช้พลังงานสูงหรือสภาวะที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูง แรงดันการชาร์จคงที่ที่ 4.2V และสามารถตั้งค่ากระแสไฟชาร์จจากภายนอกผ่านตัวต้านทาน เมื่อกระแสไฟชาร์จถึงหนึ่งในสิบของค่าที่ตั้งไว้หลังจากถึงแรงดันการชาร์จสุดท้ายแล้ว TP4056 จะยุติรอบการชาร์จอย่างแข็งขัน

เมื่อไม่มีแรงดันไฟฟ้าเข้า TP4056 จะเข้าสู่สถานะกระแสไฟต่ำอย่างแข็งขัน ลดกระแสไฟรั่วของแบตเตอรี่ให้น้อยกว่า 2uA TP4056 ยังสามารถวางในโหมดปิดเครื่องเมื่อมีแหล่งจ่ายไฟ โดยลดกระแสไฟจ่ายเป็น 55uA คำจำกัดความพินของ TP4056 แสดงในตารางต่อไปนี้

แผนภาพวงจรการชาร์จ USB มีดังนี้:

การวิเคราะห์วงจร: Header2 คือขั้วต่อสำหรับเชื่อมต่อ และ B+ และ B_ ถูกเชื่อมต่อแยกจากกันกับขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียม พิน 4 และพิน 8 ของ TP4056 เชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ USB ที่ 5V และพิน 3 เชื่อมต่อกับ GND เพื่อให้การจ่ายไฟและการเปิดใช้งานชิปเสร็จสมบูรณ์ เชื่อมต่อ TEMP 1 ขากับ GND ปิดฟังก์ชันตรวจสอบอุณหภูมิของแบตเตอรี่ 2 ขา PROG เชื่อมต่อตัวต้านทาน R23 แล้วเชื่อมต่อกับ GND สามารถประมาณกระแสไฟชาร์จได้ตามสูตรต่อไปนี้

BAT 5 พินจ่ายกระแสไฟชาร์จและแรงดันชาร์จ 4.2V ให้กับแบตเตอรี่ ไฟแสดงสถานะ D4 และ D5 อยู่ในสถานะดึงขึ้น ซึ่งแสดงว่าการชาร์จเสร็จสิ้นและกำลังชาร์จอยู่ จะสว่างขึ้นเมื่อพินชิปเชื่อมต่อเหลือน้อย Pin 6 STDBY อยู่ในสถานะอิมพีแดนซ์สูงเสมอในระหว่างการชาร์จแบตเตอรี่ ขณะนี้ D4 ปิดอยู่ เมื่อการชาร์จเสร็จสิ้น สวิตช์ภายในจะถูกดึงลงมาที่ระดับต่ำ ขณะนี้ D4 เปิดอยู่ แสดงว่าการชาร์จเสร็จสิ้น ในทางตรงกันข้าม ในโครงการชาร์จแบตเตอรี่ นาฬิกา CHRG อยู่ที่ระดับต่ำเมื่อเปิดพิน 7 และ D5 เปิดอยู่ในขณะนี้ ซึ่งบ่งชี้ว่ากำลังชาร์จ เมื่อการชาร์จเสร็จสิ้น จะอยู่ในสถานะอิมพีแดนซ์สูงและ D5 จะปิดอยู่ในขณะนี้

วงจรการบำรุงรักษาการชาร์จเกินและการจ่ายไฟเกินของแบตเตอรี่ลิเธียมจะเลือกชิป DW01 และร่วมมือกับหลอด MOS 8205A เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์ DW01 เป็นชิปวงจรบำรุงรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่มีความแม่นยำสูงและวงจรหน่วงเวลา คำจำกัดความพินของชิป DW01 แสดงในตารางด้านล่าง

8205A เป็น FET พลังงานเสริม N-channel แบบระบายทั่วไป เหมาะสำหรับการบำรุงรักษาแบตเตอรี่หรือวงจรสวิตช์แรงดันต่ำ โครงสร้างภายในของชิปแสดงในรูปด้านล่าง

วงจรการชาร์จและบำรุงรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมจะแสดงในรูปด้านล่าง

การวิเคราะห์วงจร: Header3 เป็นสวิตช์สลับเพื่อควบคุมว่าจะใช้พลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมหรือไม่

การทำงานปกติของแบตเตอรี่ลิเธียม: เมื่อแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ระหว่าง 2.5V ถึง 4.3V พิน 1 และ 3 ของ DW01 ทั้งคู่จะส่งออกในระดับสูง และแรงดันไฟฟ้าของพิน 2 คือ 0V ตามแผนผังของ 8205A พิน 1 และพิน 3 ของ DW01 เชื่อมต่อกับพิน 5 และพิน 4 ของ 8205A แยกกัน จะเห็นได้ว่าทรานซิสเตอร์ MOS ทั้งสองตัวอยู่ในการนำไฟฟ้า ในขณะนี้ ขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมเชื่อมต่อกับกราวด์ของแหล่งจ่ายไฟ P_ ของวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ และแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นเรื่องปกติ ขับเคลื่อนโดย

การควบคุมการบำรุงรักษาการโอเวอร์ชาร์จ: เมื่อแบตเตอรี่ลิเธียมถูกชาร์จผ่านวงจร TP4056 พลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาในการชาร์จเพิ่มขึ้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมเพิ่มขึ้นเป็น 4.4V DW01 คิดว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมนั้นอยู่ในสภาวะการชาร์จไฟเกินและควบคุมพิน 3 ทันทีเพื่อเอาท์พุต 0V และชิป 8205A G1 ไม่มีแรงดันไฟฟ้าทำให้หลอด MOS ที่จะหยุด ในขณะนี้ แบตเตอรี่ลิเธียม B_ ไม่ได้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟวงจร P_ ของไมโครคอมพิวเตอร์ตัวเดียว นั่นคือ วงจรการชาร์จของแบตเตอรี่ลิเธียมถูกบล็อก และการชาร์จหยุดลง แม้ว่าหลอดสวิตช์ควบคุมการโอเวอร์ชาร์จจะปิดอยู่ แต่ทิศทางของไดโอดภายในจะเหมือนกับวงจรการคายประจุ ดังนั้นเมื่อโหลดการคายประจุเชื่อมต่อระหว่าง P+ และ P_ ก็ยังสามารถคายประจุได้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมต่ำกว่า 4.3V DW01 จะหยุดสภาวะการบำรุงรักษาการชาร์จไฟเกิน ในขณะนี้ แบตเตอรี่ลิเธียม B_ เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ P_ ของวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ และจะทำการชาร์จและการคายประจุตามปกติอีกครั้ง

การควบคุมการบำรุงรักษาการคายประจุเกิน: เมื่อแบตเตอรี่ลิเธียมถูกคายประจุพร้อมกับโหลดภายนอก แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมจะค่อยๆ ลดลง DW01 ตรวจจับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมผ่านตัวต้านทาน R26 เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 2.3V DW01 คิดว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ในสภาวะแรงดันไฟเกิน และปรับพิน 1 เพื่อเอาท์พุต 0V ทันที และชิป 8205A G2 ไม่มีแรงดันไฟฟ้าทำให้หลอด MOS หยุดทำงาน ในขณะนี้ แบตเตอรี่ลิเธียม B_ ไม่ได้เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟวงจร P_ ของไมโครคอมพิวเตอร์ชิปตัวเดียว นั่นคือ วงจรการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมถูกบล็อก และการคายประจุจะหยุด เมื่อเชื่อมต่อกับวงจร TP4056 สำหรับการชาร์จ หลังจากที่ DW01 ตรวจพบแรงดันการชาร์จผ่าน B_ จะควบคุมพิน 1 เพื่อส่งสัญญาณออกในระดับสูง ในขณะนี้ แบตเตอรี่ลิเธียม B_ เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ P_ ของวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ และจะทำการชาร์จและคายประจุตามปกติอีกครั้ง