锂电池充电保护方案

1、方案一： bp2971 电源管理芯片特点输入电压区间（pack+）：vss-0.3v 12v fet 驱动chg 和dsg fet 驱动输出监测项过充监测过放监测充电过流监测放电过流监测短路监测零充电电压，当无电池插入工作温度区间： ta= -40 85封装形式: 6 引脚 dse（1.50mm 1.50mm 0.75mm ）应用笔记本电脑手机便携式设备绝对最大额定值输入电源电压：-4.5v 7v 最大工作放电电流： 7a 最大充电电流： 4.5a 过充保护电压（ovp ）：4.275v 过充压延迟 ：1.2s 过充保护电压（释放值）： 4.175v 过放保护电压（uvp ） ：2.8v 过放

2、压延迟 ：150ms 过放保护电压（释放值）： 2.9v 充电过流电压（occ ）：-70mv 充电过流延迟：9ms 放电过流电压（ocd ）：100mv 放电过流延迟：18ms 负载短路电压：500mv 负载短路监测延迟： 250us 负载短路电压（释放值）： 1v 典型应用及原理图图1：bp2971应用原理图引脚功能nc （引脚 1）：无用引脚。cout （引脚 2）：充电 fet 驱动。 此引脚从高电平变为低电平，当过充电压被v-引脚所监测到dout （引脚 3）：放电 fet 驱动。 此引脚从高电平变为低电平，当过放电压被v-引脚所监测到vss (引脚4) ：负电池链接端。 此引脚用于

3、电池负极的接地参考电压bat （引脚 5）：正电池连接端。 将电池的正端连接到此管脚。并用0.1uf的输入电容接地。v-（引脚 6）：电压监测点。 此引脚用于监测故障电压，例如过冲，过放，过流以及短路电压。芯片功能原理图芯片功能性模式监测参数参数可变（选）区间vovp 过充监测电压3.85v4.60v 50mv steps vuvp 过放监测电压2.00v2.80v 50mv steps vocd 放电过流监测电压90mv 200mv 5mv steps vocc 充电过流监测电压-45mv -155mv 5mv steps vscc 短路监测电压300mv ，400mv ，500mv ，60

4、0mv tovpd 过充监测延迟0.25s ，1.00s ，1.25s ，4.50s tuvpd 过放监测延迟20ms ，96ms ，125ms ，144ms tocdd 放电过流监测延迟8ms ，16ms ，20ms ，48ms toccd 充电过流监测延迟4ms ，6ms ，8ms ，16ms tsccd 短路监测延迟250us（定值）正常工作 ：该芯片同时检引脚 5（bat ）引脚 4（vss ）之间电压差和引脚 6（v-）引脚4（vss ）之间的电压差去控制电池的充放电。这个系统处于正常工作模式，当电池电压小于过充电压并且大于过放电压且引脚6（v-）的电压在充电过流和放电过流电压之间。

5、如果满足以上条件，引脚2（cout ）和引脚 3（dout ）会输出高电平使电池正常工作。过充模式： 在充电时当电池电压大于过充监测电压（vovp），进入该模式。如果该情况持续超过过充监测延迟（tovdo）, 引脚2（cout ）将转为低电平去断开充电回路。当以下情况下，过充模式将被退出：如果引脚 v-电压大于过充监测电压（ vocc_min）且电池电压降到过充释放电以下，将退出过充模式。如果引脚 v-电压大于或等于过放监测电压（vocd）且电池电压降到过充监测电压以下，将退出过充模式。过放模式 ：如果电池电压低于过放监测电压的时间超过过放监测延迟，引脚3（dout ）将转为低电平断开放电回路

6、。在此情况下，v-引脚被电阻（ rv-d）内拉起置bat 引脚。引脚v-和bat 的电压差将会是 1.3v或者更低。电流消耗也会降到低耗能电流（ istandby）。低耗能模式将会解除当充电器连入并且引脚v-和bat 的电压差大于 1.3v。在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚v-的电压小于 -0.7v ，一旦电池电压超过过放监测电压（ vuvp），过放模式将被退出且启动引脚dout 闭合放电回路。在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚v-的电压大于 -0.7v ，一旦电池电压超过过放监测释放电压（vuvp+hys），过放模式将被退出且启动引脚dout 闭合放电回路。放电过流（放电过流或负载

7、短路）：当电池处于正常工作状态时， 如果引脚 v-等于或大于放电过流监测电流的时间超过放电过流监测延迟，引脚dout 电平将被拉低使放电回路断开。当pack+和pack-之间的电阻增至激活电阻， 系统回到正常工作状态。 当v-引脚的电压降至 bat 1v或者更低， pack+和pack-之间电阻处于激活电阻或者连接充电器去退出放电过流模式。充电过流 ：当电池处于正常工作状态时， 如果引脚 v-小于充电过流监测电流的时间超过充电过流监测延迟，引脚 cout 电平将被拉低使充电回路断开。当拔掉充电器， 在v-引脚恢复到充电过流监测电压或者更高的电压时，系统将回到正常工作状态充电过流监测功能缺失，当

8、系统处于过放模式。使用注意事项1、当首次连接电池时，放电回路没有激活。需要短路v-引脚和 vss引脚或者连接充电端的 pack+ 和 pack- 。2、如果电池过充大于过充监测电压且连接负载，放电过流监测和短路监测功能将缺失直到电池电压降到过充监测电压以下。因为电池内阻处于欧姆的十阶， 所以输出端的负载会使电压迅速降低从而使过流监测和短路监测功能在过充释放延迟之后恢复。3、当在过充后连接充电器，过充模式不会被退出即使电池电压已经降到过充释放电压以下。过充模式可被退出当拔掉充电器。4、一些电池供应商不推荐给零电压的电池充电，具体联系供应商之后再决定是否需要零电压充电功能。5、 零电压充电功能优先

9、于充电过流监测工能。在电池电压小于过房监测电压时，零电压充电功能将强行充电并使充电过流监测工能禁止电路设计准则1.确保fets 外电路有足够的散热，散热率基于参数的极值。2.在连接两个 fet 开关时，应尽可能的靠近。3.连接在引脚 bat 上的rc 过滤器应尽可能的靠近 ic端口。参考电路 ：方案二： mcp73831/2 特点线性充电管理整合的通路晶体管整合的电流感应反向放电保护高精确率电压管理电压管理选择：4.20v，4.35v，4.40v,4.5v 可编程的充电电流：15ma ，500ma 可选的预调节：10% ，20% ，40% 或 disable 可选的充电结束调节：5% ，7.5

10、%,10% ，20% 充电输出mcp73831 mcp73832 端口调节温度区间：-40c +85c封装形式：8 引脚（ 2mm 3mm dfn）5 引脚（ sot-23 ）应用锂离子、锂聚合物电池充电器手机便携式设备数字相机 mp3 播放器蓝牙设备 usb 充电器绝对最大额定值 vdd ： 7v vss ： -0.3(vdd+0.3)v 最大接合点温度tj：内部限制储存温度： -65c +150c人体模型（1.5k与100nf相串联）大于4kv 机器模型（200pf，无串联电阻） 400v 典型应用及原理图图 1： mcp738312 应用原理图引脚功能vdd （引脚 1-2）：供给电压推

11、荐为 vreg (typical)+0.3v6v，用最小 4.7uf电容连至 vss 。vbat （引脚3-4） ： 连接到电池正极。 内连于 p通道mosfet晶体管的漏极（drain ） 。用最小 4.7uf电容连至 vss 。stat （引脚 5）：此引脚输出连接于 led 指示灯，起模式转换指示功能。其电阻上端也可连入微型控制器。vss (引脚6) ：连入电池负极nc （引脚 7）：无用引脚prog （引脚 8）：起预调节作用，用电阻与vss 相连来测量充放电电流。ep （引脚 9）：一个内电子连接存在于 ep 和vss 之间。两点必须在 pcb 板上的等压处相连。芯片功能原理图模式流

12、程图参考电路方案三： cn3052a /cn3052b 简介：cn3052a/cn3052b 是可以对单节锂离子或者锂- 聚合物电池进行恒流/ 恒压充电的充电器电路。 该器件内部包括功率晶体管， 应用时不需要外部的电流检测电阻和阻流二极管，因此只需要极少的外围元器件，非常适用于便携式应用的领域。特点：可以用 usb 口或交流适配器对单节锂电池充电片内功率晶体管不需要外部阻流二极管和电流检测电阻输出电压 4.2v，精度可达 1% 在电池电压较低时采用小电流的预充电模式用户可编程的持续充电电流可达500ma 采用恒流 / 恒压充电模式电源电压掉电时自动进入低功耗的睡眠模式状态指示输出可驱动 led

13、 或与单片机接口电池温度监测功能芯片使能输入端封装形式 sop8 和msop8 产品无铅化应用：移动电话电子词典数码相机mp3 播放器蓝牙应用各种充电器应用电路 ： （充电状态用红色led指示，充电结束状态用绿色led指示）同时应用 usb接口和墙上适配器为锂电池充电，当墙上适配器有电时， 则使用墙上适配器充电； 当墙上适配器没电时， 则使用 usb接口为锂电池充电。 本应用电路只给出输入电源的连接，其它管脚的连接参照前面的应用电路。功能框图：管脚功能描述temp （引脚 1）：电池温度检测输入端。将 temp 管脚接到电池的ntc传感器的输出端。如果 temp 管脚的电压小于输入电压的45%

14、 或者大于输入电压的80% 超过0.15 秒，意味着电池温度过低或过高， 则充电将被暂停， fault管脚被拉到低电平，表示进入电池故障状态。如果temp 在输入电压的 45% 和 80% 之间超过 0.15秒，则电池故障状态将被清除，fault 管脚为高阻态，充电将继续。如果将 temp 管脚接到地，电池温度监测功能将被禁止。iset（引脚 2）：恒流充电电流设置和充电电流监测端。从 iset 管脚连接一个外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段， 此管脚的电压被调制在 0.2v； 在恒流充电阶段， 此管脚的电压被调制在2v。 在充电状态的所有模式，此管脚的电压都可以根据下面的公式

15、来监测充电电流：ich = (viset 900)riset gnd （引脚 3）：电源地vin (引脚 4) ：输入电压正输入端。 此管脚的电压为内部电路的工作电源。当vin与 bat管脚的电压差小于40mv时，cn3052a 将进入低功耗的睡眠模式， 此时 bat管脚的电流小于 3ua。bat （引脚 5）：电池连接端。 将电池的正端连接到此管脚。在芯片被禁止工作或者睡眠模式， bat管脚的电流小于 3ua。bat管脚向电池提供充电电流和4.2v的调制电压。fault （引脚 6）：漏极开路输出的电池故障状态指示端。当 temp 管脚的电压低于输入电压 vin 的 45% 或者高于输入电压

16、vin的 80% 超过 0.15 秒时， 表示电池温度过低或过高， fault 被内部开关下拉到低电平，指示处于电池故障状态。除此以外， fault 管脚将处于高阻态。chrg（引脚 7）：漏极开路输出的充电状态指示端。当充电器向电池充电时， chrg管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行；否则chrg 管脚处于高阻态。ce （引脚 8）：芯片使能输入端。高输入电平将使 cn3052a 处于正常工作状态；低输入电平使 cn3052a 处于被禁止状态。 ce管脚可以被 ttl电平或者 cmos 电平驱动。方案四： tp4056 1a 线性锂离子电池充电器应用移动电话、pda mp3 、mp4

17、 播放器数码相机电子词典 gps 便携式设备、各种充电器绝对最大额定值输入电源电压（vcc ）：-0.3v 8v prog ：-0.3v vcc+0.3v bat ：-0.3v 7v chrg ：-0.3v 10v stdby ：-0.3v 10v temp ：-0.3v 10v ce ：-0.3v 10v bat 短路持续时间：连续 bat 引脚电流： 1200ma prog 引脚电流： 1200ua 最大结温：145工作环境温度范围： -4085贮存温度范围：-65125引脚温度（焊接时间 10 秒）： 260典型应用及原理图图1：tp4056应用原理图，适合需要电池温度检测功能，电池温度

18、异常指示和充电状态指示的应用引脚功能temp （引脚 1）：电池温度检测输入端 。将temp 管脚接到电池的 ntc 传感器的输出端。如果temp 管脚的电压小于输入电压的45或者大于输入电压的 80，意味着电池温度过低或过高，则充电被暂停。如果 temp 直接接 gnd ，电池温度检测功能取消，其他充电功能正常。prog（引脚 2）：恒流充电电流设置和充电电流监测端。从prog 管脚连接一个外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段， 此管脚的电压被调制在0.1v；在恒流充电阶段，此管脚的电压被固定在1v。在充电状态的所有模式，测量该管脚的电压都可以根据下面的公式来估算充电电流：gn

19、d （引脚 3）：电源地。vcc (引脚4)：输入电压正输入端。 此管脚的电压为内部电路的工作电源。当vcc与bat 管脚的电压差小于 30mv 时，tp4056 将进入低功耗的停机模式， 此时bat 管脚的电流小于 2ua。bat （引脚 5）：电池连接端。 将电池的正端连接到此管脚。在芯片被禁止工作或者睡眠模式， bat 管脚的漏电流小于 2ua。bat 管脚向电池提供充电电流和4.2v 的限制电压。stdby （引脚 6 ）：电池充电完成指示端。当电池充电完成时被内部开关拉到低电平，表示充电完成。除此之外，管脚将处于高阻态。chrg （引脚 7 ）漏极开路输出的充电状态指示端。当充电器向

20、电池充电时，管脚被内部开关拉到低电平，表示充电正在进行；否则管脚处于高阻态。ce （引脚 8）芯片始能输入端。 高输入电平将使 tp4056 处于正常工作状态；低输入电平使 tp4056 处于被禁止充电状态。 ce 管脚可以被 ttl电平或者 cmos电平驱动。使用注意事项1、tp4056 采用sop8/msop8-pp封装，使用中需将底部散热片与pcb 板焊接良好，底部散热区域需要加通孔, 并有大面积铜箔散热为优。多层pcb 加充分过孔对散热有良好的效果，散热效果不佳可能引起充电电流受温度保护而减小。在sop8/msop8背面散热部分加适当的过孔, 也方便了手工焊接， (可以从背面过孔处灌焊

21、锡 , 将散热面可靠焊接 ) 。2、tp4056 应用在大电流充电（ 700ma 以上），为了缩短充电时间，需增加热耗散电阻（如下图 r11 、r12 ），阻值范围 0.2 0.5 。客户根据使用情况选取合适电阻大小。3、tp4056 应用中 bat 端的10u电容位置以靠近芯片 bat 端为优，不宜过远。4、tp4056 测试中，bat 端应直接连接电池， 不可串联电流表， 电流表可接在 vcc端。5、为保证各种情况下可靠使用，防止尖峰和毛刺电压引起的芯片损坏，建议在bat 端和电源输入端各接一个 0.1u 的陶瓷电容，而且在布线时十分靠近tp4056 芯片。demo 板说明书tp4056

22、demo 板电路图功能演示说明：（工作环境：电源电压5v，环境温度 25。）1、设置充电电流。 (用户可以调节电位器选择需要的充电电流闭合 kpr1k rprog=1k 1300ma 闭合 kpr1.2k rprog=1.2k 1000ma 闭合 kpr2k rprog=2k 600ma 闭合 kpr10k rprog=10k 130ma 闭合 kpr103 rprog=0.82k 10.5k 120ma 1300ma 2、设置指示灯，红绿双灯指示：充电状态指示灯状态正在充电红灯亮，绿灯灭电池充满状态红灯灭，绿灯亮电池充满状态红灯灭，绿灯亮欠压，电池温度过高，过低，无电池等故障状态 (temp

23、 端正常连接 ) 红灯灭，绿灯灭bat 端接10u电容，无电池 (temp 端接地 ) 绿灯亮，红灯闪烁3、模拟充电状态闭合 kpr10k, kbat-c, kbat-r，kt-gnd bat 端连接一电容 c2 和一电阻 r6 代替锂电池，模拟正在充电状态：红灯亮，绿灯灭。说明：此状态模拟仅限电源电压小于等于5v，大于 5v时请用锂电池实际测试。闭合 kpr10k, kbat-c ，kt-gnd bat 端连接一电容 c2 代替锂电池，模拟充电完成状态：绿灯亮，红灯闪烁。说明：由于使用 10uf 的电容 c2 代替锂电池模拟充满状态，电容充满后缓慢放电，当电容电压变低至再充电门限电压4.05

24、v时，自动再次充电， 则可看见红灯周期性闪烁。4、模拟充电末端 bat 端电压闭合 kpr10k, kbat-c, kbat-r，kt-gnd 测量 bat 端电压。即为充电结束时电压4.2v 1.5 。5、如客户需要监测电池温度，断开kt-gnd ，连接 tp4056 的temp 端(1 脚，已预留连接孔) 至锂电池温度监测端，客户根据实际情况自定r9,r10 大小并安装。 如不需要此项功能，闭合 kt-gnd 即可。6、 ce 始能端。闭合开关 kce-gnd ，ce 端下拉至低电平， 芯片停止充电； 打开kce-gnd ，芯片正常充电。7、有的客户在应用中bat 端无锂电池时不希望红色指

25、示灯闪烁，闭合kbatup ，将bat 端用100k电阻连接至 vdd，绿灯亮，可用于指示待机状态，不影响正常充电使用。8、锂电池充电将锂电池正极连接至芯片bat 端，负极接地。需要温度监测功能请连接temp 端(1脚)，否则闭合 kt-gnd 。设置需要的充电电流和指示灯，断开 kbatr ， kce-gnd ， 即可开始充电。tp4056充电保护板使用细则实物图模块特点及参数输入电压5v 电压4.2v 1%最大充电电流1000ma 电池过放保护电压2.5v 电池过流保护电流3a 板子尺寸2.6*1.7cm 可用于电压为 3.6 3.7v等 18650、聚合物等锂电池的充放电保护，单个或者多

26、个并联同样可以用。使用方法1.第一次也如电池时，可能 out+ 和out- 之间无电压输出，这时接入5v电压冲一下电方可激活保护电路， 电池从 b+和b-上断开再接上的话也需要冲一下电以激活保护电路。2.当使用手机充电器来做输入时注意充电器必须要能输出1a或以上的电流， 否则不能正上充电3.micro-usb母座及其旁边的正负焊盘为电源输入端，接入5v电压。 b+节锂电池的正极， b-接锂电池的负极。 out+ 和out- 接负载，比如接移动升压板的正负极或者是其它负载。接好电池到b+和b-，插入手机充电器到 usb 母座，红灯亮为正在充电，绿灯亮为充满。注意事项1.充电时应断开 out 极上

27、的负载。2.测试电流的电流表只能串接在充电板的5v输入端。3.充电电流最好是电池容量的0.37c，就是容量的 0.37 倍，比如 1000mah 的电池充电电流 400这样就够了。过大充电速度快效果就差，冲完了电池电压掉的就多！4.充电连接导线不能过细过长。这样连接电阻大。太细的话冲完了电池电压掉的就多。5.与电池连接最好接触良好。不然冲完了电池电压掉的就多。6.如果5v的输入电压偏高，比如 5.2 甚至5.5 ，会造成充电电流不足 1000ma ，这是正常的。电压高了芯片发热会自动减小充电电流，不至芯片烧毁。芯片在工作中 60度左右发热是正常的。毕竟充电电流大。7.输入反接对芯片没有影响，但是输出（电池端）反接会烧坏芯片，请买家注意。方案总结bp2971 电源管理芯片：该芯片提供过充，过放， 过流以及短路监测功能 （零电压充电功能根据需要可选） 。芯片适用于笔记本电脑， 手机和便携式仪器的电源管理。其电源管理靠五种功能性模式的转换来完成。 该芯片的优势在于外电路简单