7.4v鋰電池充電電路設(shè)計(jì)（一）
1、7.4V鋰電池
7.4V為標(biāo)稱電壓，最低電壓是7V，最高電壓是8.4V。內(nèi)部是2節(jié)鋰電池構(gòu)成，單節(jié)鋰電池的最高電壓是4.2V，最低3.5V，如果電壓低于3.5V，電池就作廢了，不能給它充電，否則會(huì)有危險(xiǎn)。同樣單節(jié)鋰電池也不能充到4.2V以上，否則也會(huì)有危險(xiǎn)。
因此要設(shè)計(jì)一個(gè)充電器，保證單節(jié)鋰電池不會(huì)超過(guò)4.2V，充電輸入端，12V的電源。
充電時(shí)紅色指示燈亮，充滿后綠色指示燈亮。
2、電路設(shè)計(jì)
3、主控充電芯片：TP5100
這部分電路是為了輸出8.4V讓鋰電池進(jìn)行充電。
TP5100是一款開關(guān)降壓型雙節(jié)8.4V/單節(jié)4.2V鋰電池充電管理芯片。
TP5100具有5V-18V寬輸入電壓，對(duì)電池充電分為涓流預(yù)充、恒流、恒壓三個(gè)階段，涓流預(yù)充電電流、恒流充電電流都通過(guò)外部電阻調(diào)整，最大充電電流達(dá)2A。
第13腳CS和第10腳VREG
CS（引腳13）：鋰離子狀態(tài)片選輸入端。CS端高輸入電平（VREG）將使TP5100處于鋰離子電池充電8.4V關(guān)斷電壓狀態(tài)。CS端懸空使TP5100處于鋰離子電池4.2V關(guān)斷電壓狀態(tài)。低輸入電平使TP5100處于停機(jī)狀態(tài)。CS端可以被TTL或者CMOS電平驅(qū)動(dòng)控制。
這里因?yàn)橐獙?duì)8.4V充電，因此把CS連接到VREG引腳。
TP5100支持1.5A充電電流，RS（R1）用來(lái)調(diào)節(jié)充電電流。
RTRICK（引腳12）：涓流預(yù)充電流設(shè)置端。將RTRICK引腳接地則預(yù)充電電流為10%設(shè)置恒流，通過(guò)外接電阻可以設(shè)置預(yù)充電電流。如果RTRICK懸空則預(yù)充電電流等于恒流電流。
當(dāng)接入電池時(shí)，芯片會(huì)檢測(cè)電池的電壓如果低于6V（8.4V充電模式）時(shí)，就會(huì)進(jìn)行涓流預(yù)充電，如果把RTRICK接地，涓流預(yù)充電時(shí)的電流為原來(lái)設(shè)置充電電流的百分之十進(jìn)行恒流充電。
PWR_ON-（引腳6）：電源切換控制引腳。當(dāng)芯片接電源時(shí)，PWR_ON-被內(nèi)部開關(guān)拉到低電平，驅(qū)動(dòng)PMOS導(dǎo)通，當(dāng)芯片不接電源時(shí)，PWR_ON-被內(nèi)部開關(guān)拉到高電平為BAT端電池電壓，驅(qū)動(dòng)PMOS關(guān)斷。此引腳可以用于電源供電切換，也可用作檢測(cè)電源上電建立是否正常。
比如想在充電的時(shí)候也用12V電源，因?yàn)榈?腳連接到了PMOS的控制端，當(dāng)芯片檢測(cè)到有12V電源，就會(huì)在第6腳輸出一個(gè)低電平，使得PMOS管導(dǎo)通，導(dǎo)通之后12V電源直接給用電設(shè)備供電，而不是電池給用電設(shè)備供電。
如果還沒連接12V，下面一個(gè)PMOS管的控制端是低電平，下面的PMOS管導(dǎo)通，用電設(shè)備是電池來(lái)供電。
4、R3電阻的選擇
芯片VDD可以檢測(cè)單節(jié)鋰電池的電壓，當(dāng)單節(jié)鋰電池的電壓達(dá)到4.2V的時(shí)候，芯片的OUT引腳會(huì)控制MOS管導(dǎo)通，導(dǎo)通之后鋰電池跟R3電阻形成一個(gè)閉環(huán)回路，也就是在R3上需要耗電，這樣R3一耗電，單節(jié)鋰電池的電壓會(huì)降低，不讓單節(jié)鋰電池的電壓高于4.2V，起到保護(hù)的作用。
R3的選擇要考慮放電時(shí)的功率，當(dāng)單節(jié)鋰電池電壓是4.2V時(shí)，選擇62歐姆電阻，功率為0.28W，因此不能選擇1206封裝的電阻，這里選擇1812封裝（1/2W）的電阻。
7.4v鋰電池充電電路設(shè)計(jì)（二）
ANT2801介紹：
ANT2801是一款寬范圍電壓輸入，專門為雙節(jié)鋰電池充電的芯片，無(wú)需傳統(tǒng)的9V專用適配器，只需標(biāo)準(zhǔn)5V適配器。可以通過(guò)外置電阻來(lái)設(shè)定芯片充電電流，通過(guò)外置電容來(lái)設(shè)定充電超時(shí)時(shí)間。低阻抗的電源通路可以使充電效率更高，減少充電時(shí)間，提高電池使用壽命。ANT2801可以自適應(yīng)適配器的電流供應(yīng)能力來(lái)自動(dòng)調(diào)整充電電流，既能確保輸入適配器不會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，又能發(fā)揮適配器的最大電流能力，所以適用于各種直流設(shè)備以及標(biāo)準(zhǔn)USB充電設(shè)備。
ANT2801自適應(yīng)5V充電器，或者USB接口5V功能。即小于100mA/5V充電設(shè)備通過(guò)ANT2801都能給兩節(jié)鋰電串聯(lián)7.4V正常充電；大于2A/5V充電設(shè)備通過(guò)ANT2801能自動(dòng)提升充電電流，保證充電時(shí)間。如下圖不同5V充電器電流（InputCurrent）跟對(duì)兩節(jié)鋰電串聯(lián)7.4V充電電流（ChargeCurrent）關(guān)系（典型值）：
ANT2801內(nèi)部充電管理部分采用一套完整可靠的充電機(jī)制。無(wú)論電池是否連接，都可以正常工作。而且無(wú)需外部補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片的穩(wěn)定。在上電過(guò)程中，首先，VIN對(duì)VOUT充電，當(dāng)達(dá)到VIN時(shí)，SW開始震蕩工作，實(shí)現(xiàn)升壓功能，當(dāng)VOUT建立好之后，才開始檢測(cè)VBATT狀態(tài)。
1）VBATT＜6V，涓流充電階段開始進(jìn)行。
2）6≤VBATT≤8.4V，恒流充電階段開始進(jìn)行。
在充電過(guò)程中，CHG_LEDpin到VLDO之間的LED會(huì)保持常亮狀態(tài)，充電結(jié)束后，LED會(huì)熄滅。充電超時(shí)，LED會(huì)出現(xiàn)固定頻率的閃爍狀態(tài)，充電超時(shí)是指由于充電故障導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間不能充電，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后，LED閃爍報(bào)警。
充電電壓：
1）如果VBATT＞6.8V，VOUT會(huì)比VBATT高出300mV，設(shè)定這個(gè)目的是為了最大的減小快速充電期間充電管的功耗，提高充電效率。
2）如果VBATT＜6.8V，VOUT則會(huì)固定在7.1V，為電池提供充電驅(qū)動(dòng)能力。
自動(dòng)重新充電：
一個(gè)充電周期結(jié)束后，ANT2801會(huì)關(guān)閉充電顯示狀態(tài)，在此期間，電池可能會(huì)因?yàn)樽匀环烹姵霈F(xiàn)電量下降，為了保證電池不會(huì)因?yàn)樵谶B接適配器時(shí)，電量自動(dòng)耗盡，當(dāng)電池電壓下降到自動(dòng)充電閾值（典型值8.23V）時(shí)，新的充電周期就會(huì)自動(dòng)開始。
7.4v鋰電池充電電路設(shè)計(jì)（三）
電路原理：
由LM317和R1、R2、R3組成一個(gè)典型的恒流電路（431暫時(shí)認(rèn)為斷開R4比較大可以先不看）。當(dāng)電壓不太高時(shí)保持恒定的充電電流。以兩節(jié)電池充電為例，理想狀態(tài)下，充電電流應(yīng)該是電壓達(dá)到8.3V前一直保持恒定。當(dāng)A點(diǎn)電壓達(dá)到拐點(diǎn)值8.3V時(shí)，經(jīng)過(guò)R4、R5分壓，TL431開始導(dǎo)通，并把LM317的基準(zhǔn)點(diǎn)電壓從8.3V逐漸拉下。所謂拐點(diǎn)就是指電流開始下降的那點(diǎn)。直到電壓達(dá)到8.4V的0電流點(diǎn)，A點(diǎn)仍然保持這個(gè)8.3V電壓，LM317的輸出Vout下降到8.4V，其調(diào)整端下降到7.17V。
電池電壓為8.3V時(shí)（拐點(diǎn)）各點(diǎn)的電壓都標(biāo)在圖上，充電截止（8.4V）的各點(diǎn)電壓以括號(hào)形式也標(biāo)在后邊。
元件選擇：
①LM317，三端可調(diào)串連穩(wěn)壓塊，選塑封的，LM317T，常用。根據(jù)電流不同，應(yīng)選用相應(yīng)的散熱片。
②TL431，三端可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓塊，與一個(gè)小三極管外形一樣，常用。
③RL就是外接被充電池。
電流采樣電阻R1，計(jì)算方法是R1=1.23/充電電流。例如，若充電電流為0.3A，則電阻應(yīng)該選擇4.1歐。這個(gè)電阻一般要選擇功率大一些的，比如1A就應(yīng)該是2W的。
④可調(diào)電阻R4可以選擇那種籃色的精密多圈，取比額定值大一些的，比如23.2k的就可以選擇25K的多圈。若嫌多圈太貴或難找，也可以用一個(gè)固定電阻串連一個(gè)普通可調(diào)電阻。例如23.2k的就可以選擇22k固定加一個(gè)2.2k－3.9k可調(diào)節(jié)的，以便進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。
⑤電阻R2的要求不是很高，可以采用串并聯(lián)的方法得到。比如8.8歐可以選擇10歐并聯(lián)75歐（或并50歐－91歐）。
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