单节锂电池充放电及外部供电自动切换的电路--原理介绍

2024-04-29 07:24:41

目录

单节锂电池充放电及外部供电自动切换的电路--原理介绍

1）电源输入与输出

2）虚线左边的电路是充电电路

3）虚线右侧的电路是自动切换电路

4）元器件的选择

5）PCB设计建议

单节锂电池充放电及外部供电自动切换的电路--原理介绍

介绍一种单节锂电池充放电一体的电路。

该电路在外接电源时，使用外接电源供电，并且为锂电池充电；在无外接电源时，系统自动切换为锂电池供电。

电路的原理如下图：

1）电源输入与输出

图中VBUS是外部输入的5V电源，VBAT接到锂电池正端，VOUT是整个电路的输出；

2）虚线左边的电路是充电电路

充电管理芯片使用常见的TP4056锂电池电源管理芯片，可以提供最大1A的充电电流；由芯片手册可知，充电电流由图中的 R8 设置，公式为 I = 1100/R（误差±10%），图中设置为充电电流为900mA；充电时D4亮、D3灭；充满时D4灭、D3亮；这一部分是TP4056的标准电路；

3）虚线右侧的电路是自动切换电路

当VBUS处有外部电源输入时，电流可以直接从二极管D1通过，流到VOUT输出处；而此时由于VBUS同时也将PMOS管Q1的栅极拉高，使得栅极电压与源极电压相差很小，Q1管会截止，防止了VOUT处有电流流向VBAT。这样实现了有外部电源VBUS时，外部电源为VOUT供电，而同时为VBAT电池充电。

当VBUS处没有电源输入时，MOS管Q1的栅极被拉低到地，而此时由于VBAT上接了电池，使得Q1的源极和栅极间有3V以上的电压，Q1会导通，实现了VBAT向VOUT供电。

4）元器件的选择

图中D1和D2应选择电流足够的肖特基二极管（如1N5819），因为肖特基二极管的压降小，并且开关速率很快，这样可以弥补MOS管开关慢的缺点；如在外部电源撤除，Q1的未完全导通时，VOUT会有短时间的跌落，此时电流可以从高速的二极管D2通过，当Q1完全导通后，可以使得VBAT到VOUT的压降变小。

Q1应选择PMOS，并且开关门限电压建议小于3V，因为锂电池的电压在3.7V左右，要使得3.7V减去二极管的压降后，还要能使得Q1导通（如选择AO3401）。

同时，为了在电源切换时尽量减小电压的跌落，可以在VOUT上并联大电容。

5）PCB设计建议

PCB设计时，需要特别注意，TP4056芯片的底面有一个散热用的大焊盘，必须设计一个大面积连接的铜皮便于散热，否则充电时很容易就会过热保护，提供不了设计的充电电流。

原文链接：https://blog.csdn.net/little_grapes/article/details/120896555

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