TP4056 实现可编程锂电充电器+电量计

本文作者：t3486784401

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手头有些容量非常小的软包锂电，直接使用市面上的大功率充电板（500mA/1A）倍率太大，容易损坏电池。

索性拿 TP5046 搭一套充电系统，配合 Arduino 实现电压、电流采样，实现电池容量检测。

【原理】

TP4056 是 1A 锂电池线性充电器，适合 3.7v 三元锂电池充电。
芯片除了自带指示灯驱动（充电/满电），还支持单电阻 Rprog 设定、检测电流：

图中 Rprog 与恒流电流的关系：

Icc= 1v/Rprog *1200

实时充电电流与 Vprog 的关系：

Ibat= Vprog/Rprog *1200

恒流阶段 Vprog=1.0v，充满以后 Vprog<0.1v.

使用 ADC 同步采样电池电压 Vbat、参考电压 Vprog 即可获得电压、电流参数，
电流参数对时间进行积分，即可获得电池容量参数。

【硬件】

硬件的主要功能包括：电压电流滤波采样、编程电阻 Rprog 的动态切换。

Rprog 采用 8-4-2-1 比例方式由 Arduino 切换，调整 IO 通断即可设定 60mA-950mA 充电电流，步进值 60mA.

硬件做成了 Arduino 扩展板的形式，由于 TP4056 需要有些散热设计，因而再搭棚一层 TP4056 最小系统。
Vprog 由 ADC 直接采样，Vbat 经过 47k-10k 分压网络后采样，最后焊接扩展板：

安装上 Arduino UNO 的组合样子：

【软件】

由于没有复杂的控制逻辑，整套代码使用 ICCAVR 编写：

运行过程中使用串口助手接收电压、电流数据，供后期计算使用：

附上运行固件及源码，供参考或直接烧录：公众号后台回复关键词：008，或者可编程充电。

【效果】

堆叠板上保留了 TP4056 经典的红/绿充电状态指示，效果如下：

串口收到的数据统一替换下格式粘贴进 EXCEL，顺手处理电压电流换算：

最终 EXCEL 绘制电池充电电压（蓝）、电流（红）曲线，含时间标签：

电流曲线（红）下方的面积即为电池容量，实际用 EXCEL 做个累加直接就有了。
我这个二手软包电池测得大约 160mAh 的容量。

从电流曲线上可以明显看出 TP4056 工作流程：恒流到4.2v，再恒压到1/10电流，最终停止充电。

电压曲线则可以看出 3.9-4.2v 区间段容量较大，恒流持续时间较长；而 <3.7v 区间几乎没什么容量。

以上，使用 TP4056 搭接了一套可编程锂电充电系统，支持电压电流采样，可用于估算电池容量。

恒流充电电流 60mA-950mA 可调，可以适配各路中小容量的三元锂电池充电。

最后祝大家 DIY 愉快！

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