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-0.3V12VFET 驱动CH和 DSG FE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= -4085C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： -4.5V7V 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

2、放压延迟 ： 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DSE Package 6P)N WSON Top ViewNC（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

3、监测到VSS （引脚4）:负电池链接端。此引脚用于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3.85V 4.60V 50mV stepsVuvp过放监测电压2.00V 2.80 V 50mV stepsVOCD放电过流监测电压90m200mV 5mV stepsVocc充电过流监测电压-45m-155mV 5mV stepsVscc短路监测电压300mV 400mV

4、 500mV 600mVTovpd过充监测延迟0.25s , 1.00s , 1.25s , 4.50sTuvpd过放监测延迟20ms 96ms 125ms 144msTocdd放电过流监测延迟8ms 16ms 20ms 48msToccd充电过流监测延迟4ms 6ms 8ms 16msTsccd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。如果满足以上条

5、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（Vov），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_Mi）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（Voc）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。在此情况下， V-引

6、脚被电阻（FV-D）内拉 起置BAT引脚。弓|脚V-和BAT勺电压差将会是1.3V或者更低。电流消耗也会降到低 耗能电流（I standbY。低耗能模式将会解除当充电器连入并且引脚 V-和BAT勺电压 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 DOU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 DOU闭合放电 回路。放电过流（放电过流或负载短路） ：当电池处

7、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DOU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BA 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COU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，当系统处于过放模式使用注意事项1、 当

8、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于充电过流监测工能。 在电池电压小于过房监测电

9、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BATk的RC±滤器应尽可能的靠近IC端口。参考电路：Power 1 F(kc«i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MCP73831MCP73832端口调节温度区间：-40° C+85°C封装形式：8 引脚（ 2mm 3mm DF）N5 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 MP播放器蓝牙设备 US充电器绝对最大额定值(VDD+0.3)V 内部限制 65° C +150°C 大于4kV400VVDD：7VVSS：-0.3最大接合点温度 Tj ： 储存温度：-人体模型（1.5 k与100nF相串联）-机器模型（200pF,无串联电阻）典型应用及原理图500 mA Li-Ion Battery ChargerWno4

11、.7 pF470QVDDV bat347 pFPROG5f 1OTAT小2o I AlvSS2 kil珂阴e 于 &CellMCP73831图1: MCP738312应用原理图引脚功能MCP73831/22x3 DFN*VDDI, 声S' 4PROGVDDEPNCVBAT3"：9:VSSVBAT' 'i %,4：* HSTATPin No.SymbolFunctionDFNSOT-23514VqdEartery Maragerrwnt Input Supply2VqoBaner>' Management Input Supply3Vbat

12、阴ttery Cbiarge Contro Output4讪町Battery Charge Control Output51STATCharge Status Output62VSS1Battery Maraemerrt OV Reference7NCNo Connection8$PROGCurent Regulation Set and Charge Control 巨nablt9EPExpod Tln&rmal Pad (EP'K must be canntcted to&VDD（引脚1-2 ）:供给电压推荐为VREG（typical）+0.3V6V，用最小4.7u

13、F电容连至VSSVBA（引脚3-4）:连接到电池正极。内连于P通道MOSFE晶体管的漏极（Drain ）。 用最小4.7uF电容连至VSSSTAT（引脚5）：此引脚输出连接于LED旨示灯，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PRO（引脚8）:起预调节作用，用电阻与VSSf连来测量充放电电流。EP （引脚9）: 一个内电子连接存在于EF和VSS间。两点必须在PC板上的等压 处相连。芯片功能原理图e fl IdABn 丸 DCTiS QDHTROLGvR=fl : 2罠.111 fcC!睡辭1模式流程图FIGURE 心T：F

14、towchart参考电路REGULATEDWALL CUBELi-Ion Battery Charger4-也DVBAT -STATPROG-VSS -§亏 占弋创IMCP73831? rprog2 I万案三：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USBq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，

15、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SOP和MSOP8产品无铅化应用：移动电话电子词典数码相机MP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。T-VNBA

16、TCECN5O52ACN1052BCHRGFAULT1SETTEMPGXD5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%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!脚被拉到低电 平，表示进入电池故障状态。如果 TEMPS输入电压的45唏口 80沱间超过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TEM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ISE

17、T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来监测充电电流:I CH = （VISET X 900） / RsetGND（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各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

18、3uA0 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TEMPI脚的电压低 于输入电压VIN的45%或者高于输入电压 VIN的80%g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，FAULTt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CHRGT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

19、于被禁止状态。CE管脚可以被TTL电平或者CMO电平 驱动0方案四：TP4056 1A线性锂离子电池充电器应用移动电话、PDA MP3 MP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 : -0.3V8V 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 °C工作环境温度范围：-40 C85 C贮存温度范围

20、：-65 C125C引脚温度（焊接时间10秒）：260C典型应用及原理图V _n5=4C XG O r I I I LJlOuFTr46Vc c BAT CETP4056CHRG TEMPSTDBY PROGGND丁lOuF；尺 1Bst+Ll-lon图1 : TP4056应用原理图，适合需要电池温度检测功能，电池温度异常指示和充电状态指示的应用引脚功能TEM（引脚1）:电池温度检测输入端。将TEMPI脚接到电池的NTC传感器的输 出端。如果TEM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，

21、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PROGI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IV。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:GND（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各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

22、睡眠模式，BATff脚的漏电流小于2uA。BATff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。CHR（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， 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CMO电平驱 动。使用注意事项1、TP4056采用SOP8/MSOP8-PP装，使用中需将底部

23、散热片与 PC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/MSO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0.20.5 Q。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

24、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。DEM皈说明书TP4056 DEMO板 电路图P7.-.F.二R11"AVv"未 R12HC1-1uCE CE CI tn4 3 2 1TP40565 678HnHIR5>1kn C2>10u 鼻 - i LED-RLED-GHr功能演示说明：（工作环境：电源电压 5V,环境温度25C。）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KPR1kRP

25、ROG=1k1300mA闭合 KPR1.2kRPROG=1.2k1000mA闭合KPR2kRPROG=2k600mA闭合KPR10kRPROG=10k130mA闭合KPR103RPROG=0.82k 10.5k120mA- 1300mA2、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，绿灯火电池充满状态红灯火，绿灯亮电池充满状态红灯火，绿灯亮欠压，电池温度过高，过低，无电池 等故障状态（TEMP端正常连接）红灯火，绿灯火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-GNDBAT端连接一电容

26、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-GNDBAT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 4.05V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 KPRIOk, 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

27、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-GNDCE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示灯闪烁，闭合KBATUP将BATS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 TEM端（1脚）, 否则闭合KT-GND设置需要的充电

28、电流和指示灯， 断开KBATRKCE-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 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

29、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US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OU极上的负载。2. 测试电流的电流表只能串接在充电板的5V俞入端。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1000mA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，请买家注方案总结BP2971 电源管理