- 09
- 11月
NMC锂电池组充放电保护电路
通过锂电池为电路系统提供3.3V电压,并具有USB充电和过充维护功能。
USB充电选用TP4056芯片电路完成。 TP4056是一款单节锂离子电池稳流/稳压线性充电器。 内部选用 PMOSFET 架构,并结合防反向充电电路,因此无需外部隔离二极管。 热反馈可以主动调节充电电流,以约束大功率工作或高环境温度条件下的芯片温度。 充电电压稳定在4.2V,充电电流可通过电阻外部设定。 当达到最终充电电压后充电电流达到设定值的十分之一时,TP4056会主动终止充电周期。
当无输入电压时,TP4056主动进入低电流状态,将电池漏电流降至2uA以下。 TP4056 也可以在有电源的情况下置于关断模式,将电源电流降低到 55uA。 TP4056 的引脚定义如下表所示。
USB充电电路图如下:
电路分析:Header2为连接端,B+和B_分别接锂电池的正负极。 TP4的8脚和4056脚接5V的USB供电电压,3脚接GND,完成芯片的供电和使能。 1脚TEMP接GND,关闭电池温度监测功能,2脚PROG接电阻R23再接GND,充电电流可按以下公式估算。
5 针 BAT 为电池提供充电电流和 4.2V 充电电压。 指示灯D4、D5处于上拉状态,表示充电完成,正在充电。 当连接芯片管脚为低电平时会亮起。 在电池充电期间,引脚 6 STDBY 始终处于高阻抗状态。 此时,D4 关闭。 充电完成后,由内部开关下拉至低电平。 此时D4亮,表示充电完成。 反之,在电池充电项目中,7脚导通时CHRG时钟为低电平,此时D5导通,表示正在充电。 充电完成后,处于高阻状态,此时D5截止。
锂电池过充过放维护电路选用DW01芯片,配合MOS管8205A完成。 DW01是一款带有高精度电压监测和延时电路的锂电池维护电路芯片。 DW01 芯片的引脚定义如下表所示。
8205A是共漏N沟道增强型功率场效应管,适用于电池维护或低压开关电路。 芯片内部结构如下图所示。
锂电池充电与维护电路如下图所示。
电路分析:Header3为拨动开关,控制是否使用锂电池供电。
锂电池正常工作:当锂电池在2.5V~4.3V之间时,DW1的3、01脚均输出高电平,2脚电压为0V。 根据8205A的原理图,DW1的3、01脚分别与5A的4、8205脚相连。 可以看出两个MOS管都处于导通状态。 此时锂电池负极接单片机电路的电源地P_,锂电池正常。 供电。
过充维护控制:当锂电池通过TP4056电路充电时,锂电池电量会随着充电时间的增加而增加。 当锂电池电压升到4.4V时,DW01认为锂电池电压已经处于过充状态,立即操纵3脚输出0V,8205A芯片G1无电压,导致MOS管停止。 此时锂电池B_未连接到单片机的电路电源P_,即锂电池充电电路被阻断,停止充电。 过充控制开关管虽然关断,但其内部二极管的方向与放电电路的方向相同,所以当在P+和P_之间接一个放电负载时,仍然可以放电。 当锂电池电压低于4.3V时,DW01停止过充维护状态。 此时,锂电池B_与单片机电路的电源P_相连,再次进行正常的充放电。
过放维护控制:当锂电池带外部负载放电时,锂电池电压会缓慢下降。 DW01通过R26电阻检测锂电池电压。 当电压降到2.3V时,DW01认为锂电池电压已经处于过放电压状态,立即操纵管脚1输出0V,8205A芯片G2无电压导致MOS管停止。 此时锂电池B_未与单片机电路电源P_相连,即锂电池放电电路被阻断,停止放电。 接TP4056电路充电时,DW01通过B_检测到充电电压后,控制1脚输出高电平。 此时,锂电池B_与单片机电路的电源P_相连,重新进行正常的充放电。