TP4056是一款完整的單節(jié)鋰離子電池采用恒定電流/恒定電壓線性充電器。其底部帶有散熱片的SOP8封裝與較少的外部元件數(shù)目使得TP4056成為便攜式應(yīng)用的理想選擇。TP4056可以適合USB電源和適配器電源工作。由于采用了內(nèi)部PMOSFET架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制。充電電壓固定于4.2V，而充電電流可通過一個(gè)電阻器進(jìn)行外部設(shè)置。當(dāng)充電電流在達(dá)到最終浮充電壓之后降至設(shè)定值1/10時(shí)，TP4056將自動(dòng)終止充電循環(huán)。當(dāng)輸入電壓(交流適配器或USB電源)被拿掉時(shí)，TP4056自動(dòng)進(jìn)入一個(gè)低電流狀態(tài)，將電池漏電流降至2uA以下。TP4056在有電源時(shí)也可置于停機(jī)模式，以而將供電電流降至55uA。TP4056的其他特點(diǎn)包括電池溫度檢測(cè)、欠壓閉鎖、自動(dòng)再充電和兩個(gè)用于指示充電、結(jié)束的LED狀態(tài)引腳。

特點(diǎn)

·高達(dá)1000mA的可編程充電電流 ;

·無需MOSFET、檢測(cè)電阻器或隔離二極管 ;

·用于單節(jié)鋰離子電池、采用SOP封裝的完整線性充電器 ;

·恒定電流/恒定電壓操作，并具有可在無過熱危險(xiǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)充電速率最大化的熱調(diào)節(jié)功能;

·精度達(dá)到±1.5%的4.2V預(yù)設(shè)充電電壓;

·用于電池電量檢測(cè)的充電電流監(jiān)控器輸出;

·自動(dòng)再充電;

·充電狀態(tài)雙輸出、無電池和故障狀態(tài)顯示;

·C/10充電終止;

·待機(jī)模式下的供電電流為55uA;

·2.9V涓流充電器件版本;

·軟啟動(dòng)限制了浪涌電流;

·電池溫度監(jiān)測(cè)功能;

·采用8引腳SOP-PP封裝。

這個(gè)TP4056datasheet的原理圖還是有些不清楚的地方，所以分享下自己的原理圖。

見下：如何改變充電電流：大家可以看到原理圖上的R14，通過調(diào)節(jié) 這個(gè)電阻的大小，可以改變充電電流的大家。另附一張充電電流與R14的關(guān)系表給各位。

說幾點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)候的注意事項(xiàng)：

1.TP4056的充電電流最好保持在電池容量的0.37C，也就是容量的0.37倍，比如1000mAh的電池，充電電流400mA這樣就夠了。過快的充電速度，將導(dǎo)致充電效果很差，沖完了電池電壓就掉很多。

2.如果TP4056的輸入電壓過高，比如5.2甚至5.5V，會(huì)造成充電電流不足1000mAh，這是正常的。電壓高了，芯片發(fā)熱會(huì)自動(dòng)減少充電電流，不至于燒毀芯片。

3.另外，芯片在工作中60攝氏度左右的發(fā)熱是正常的，畢竟它的充電電流很大。(PS:如果有條件，可以采用8*8mm的鋁散熱片+3M導(dǎo)熱貼，增加芯片散熱。

最后，在TP4056充電電路基礎(chǔ)上增加過充電過放電保護(hù)電路，更好地保護(hù)充電電池。

過充電保護(hù)：正常狀態(tài)下，對(duì)電池進(jìn)行充電，如果使VDD端電壓升高超過過電壓充電保護(hù)閾值VOC，且持續(xù)時(shí)間超過過電壓充電保護(hù)延遲時(shí)間tOC，則DW01F將使充電控制端COUT由高電平轉(zhuǎn)為VM端電平(低電平)，從而使外接充電控制N-MOS管Q1關(guān)閉，充電回路被“切斷”，即DW01F進(jìn)入過電壓充電保護(hù)狀態(tài)。

過放電保護(hù)：正常狀態(tài)下，如果電池放電使VDD端電壓降低至過電壓放電保護(hù)閾值VOD，且持續(xù)時(shí)間超過過電壓放電保護(hù)延遲時(shí)間tOD，則DW01F將使放電控制端DOUT由高電平轉(zhuǎn)為VSS端電平( 低電平)，從而使外接放電控制N-MOS管Q2 關(guān)閉， 放電回路被“切斷”，即DW01F進(jìn)入過電壓放電保護(hù)狀態(tài)。 同時(shí)，VM端電壓將通過內(nèi)部電阻RVMD被上拉到VDD。

過電流放電或電池短路保護(hù)：

正常狀態(tài)下，通過負(fù)載對(duì)電池放電DW01F電路的VM端電壓將隨放電電流的增加而升高。如果放電電流增加使 VM 端電壓超過過電流放電保護(hù)閾值VOI1，且持續(xù)時(shí)間超過過電流放電保護(hù)延遲時(shí)間TOI1，則DW01F進(jìn)入過電流放電保護(hù)狀態(tài);如果放電電流進(jìn)一步增加使VM 端電壓超過電池短路保護(hù)閾值VOI2，且持續(xù)時(shí)間超過短路延遲時(shí)間TOI2，則DW01F進(jìn)入電池短路保護(hù)狀態(tài)。DW01F處于過電流放電/電池短路保護(hù)狀態(tài)時(shí)，DOUT端將由高電平轉(zhuǎn)為VSS端電平，從而使外接放電控制N-MOS管Q2關(guān)閉，放電回路被“切斷” ;同時(shí)，VM端將通過內(nèi)部電阻RVMS連接到VSS，放電負(fù)載取消后，VM端電平即變?yōu)閂SS端電平。與DW01FA相接的MOS管選用的是8205A，兩個(gè)N溝道MOS管。

參考電路如下：

更詳細(xì)的解釋如下：

(1)正常放電

該保護(hù)板的電路如圖7所示，當(dāng)電芯電壓在2.5V～4.3V之間時(shí)，DW01的①、③腳均輸出高電平(等于供電電壓)，②腳電壓為0V。此時(shí)8205A內(nèi)的兩只N溝道場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2均處于導(dǎo)通狀態(tài)，由于8205A的導(dǎo)通電阻很小，相當(dāng)于D、S極間直通，此時(shí)電芯的負(fù)極與保護(hù)電路的P-端相當(dāng)于直接連通，保護(hù)電路有電壓輸出，其電流回路如下：B+→P+→負(fù)載。P-→8205A的②、③腳→8205A的①腳→8205A的⑧腳→8205A的⑥、⑦腳→B-。在此電路中，8205A內(nèi)部場(chǎng)效應(yīng)管Q1、Q2可等效為兩只開關(guān)，當(dāng)Q1或Q2的G極電壓大于1V時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，D、S間內(nèi)阻很小(數(shù)十毫歐姆)，相當(dāng)于開關(guān)閉合;當(dāng)G極電壓小于0.7V時(shí)，開關(guān)管截止，D、S極間的導(dǎo)通內(nèi)阻很大(幾兆歐姆)，相當(dāng)于開關(guān)斷開。

(2)過放電保護(hù)

當(dāng)電芯通過外接的負(fù)載進(jìn)行放電時(shí)，電芯兩端的電壓將慢慢降低，同時(shí)DW01內(nèi)部將通過電阻R1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電芯電壓，當(dāng)電芯電壓下降到2.3V(通常稱為過放保護(hù)電壓)時(shí)，DWO1認(rèn)為電芯已處于過放電狀態(tài)，其①腳電壓變?yōu)?，8205A內(nèi)Q1截止，此時(shí)電芯的B-與-之間處于斷開狀態(tài)，即電芯的放電回路被切斷，電芯將停止放電。進(jìn)入過放電保護(hù)狀態(tài)后，電芯電壓會(huì)上升，若能上升到IC的門限電壓(一般為3.1V，通常稱為過放保護(hù)恢復(fù)電壓)，DW0的①腳恢復(fù)輸出高電平，8205A內(nèi)的Q1再次導(dǎo)通。

(3)電池充電

無論保護(hù)電路是否進(jìn)入過放電狀態(tài)，只要給保護(hù)電路的P+與P-端間加上充電電壓，DW0經(jīng)B一端檢測(cè)到充電電壓后，便立即從③腳輸出高電平，8205A內(nèi)的Q2導(dǎo)通，即電芯的B-保護(hù)電路的P-通，充電器對(duì)電芯充電，其電流回路如下：充電器正極→p+→B+→B-、8205A的⑥、⑦腳→8205A的⑧腳→8205A的①腳→8205A的②、③腳→P-→充電器負(fù)極。

(4)過充電保護(hù)

充電時(shí)，當(dāng)電池通過充電器正常充電時(shí)，隨著充電時(shí)間的增加，電芯兩端的電壓將逐漸升高，當(dāng)電芯電壓升高到4.4V(通常稱為過充保護(hù)電壓)時(shí)，DW01將判斷電芯已處于過充電狀態(tài)，便立即使③腳電壓降為0V，8205A內(nèi)的Q2因5腳為低電平而截止，此時(shí)電芯的B一極與保護(hù)電路的P-端之間處于斷開狀態(tài)并保持，即電芯的充電回路被切斷，停止充電。

當(dāng)保護(hù)電路的P+與P-端接上放電負(fù)載后，雖然Q2截止，但其內(nèi)部的二極管正方向與放電回路的電流方向相同，所以仍可對(duì)負(fù)載放電。當(dāng)電芯兩端電壓低于4.3V(通常稱為過充保護(hù)恢復(fù)電壓)時(shí)，DW01將退出過充電保護(hù)狀態(tài)，③腳重新輸出高電平，Q2導(dǎo)通，即電芯的B-端與保護(hù)電路P-端又重新接上，電芯又能進(jìn)行正常的充放電。

(5)過流保護(hù)

由于MOs開關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí)也存在內(nèi)阻，所以有電流流過時(shí)MOs開關(guān)管的D、S極間就會(huì)產(chǎn)生壓降，保護(hù)控制IC會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)MOs開關(guān)管D、S極的電壓，當(dāng)電壓升到IC保護(hù)門限值(一般為0.15V，稱為放電過流檢測(cè)電壓)時(shí)，其放電保護(hù)執(zhí)行端馬上輸出低電平，放電控制MOs開關(guān)管關(guān)斷，放電回路被斷開。

在圖中，DW01通過接在V-端和VSS端之間的電阻R2實(shí)時(shí)檢測(cè)MOs開關(guān)管上的壓降。當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，Q1或Q2上的壓降也必然增大，當(dāng)該壓降達(dá)到0.2V時(shí)，DWO1便判斷負(fù)載電流到達(dá)了極限值，于是其①腳電壓降為0V， 8205A內(nèi)部的放電控制管Q1關(guān)閉，切斷電芯的放電回路。實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)。

(6)過溫保護(hù)

保護(hù)板上的T端口為過溫保護(hù)端，與用電器的CPU相連。常見的過溫保護(hù)電路較簡(jiǎn)單，就是在T端與P-端接一只NTC電阻(圖中的R4)，該電阻緊貼電芯安裝。當(dāng)用電器長(zhǎng)時(shí)間處于大功率工作狀態(tài)時(shí)(如手機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于通話狀態(tài))，電芯溫度會(huì)上升，則NTC阻值會(huì)逐漸下降，用電器的CPU對(duì)NTC阻值進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)阻值下降到CPU設(shè)定閾值時(shí)，CPU立即發(fā)出關(guān)機(jī)指令，讓電池停止對(duì)其供電，只維持很小的待機(jī)電流，從而達(dá)到保護(hù)電池的目的。

提示：當(dāng)保護(hù)板處于保護(hù)狀態(tài)時(shí)，可以短接B-、P-端來激活保護(hù)板，這時(shí)控制芯片的充、放電保護(hù)執(zhí)行端(OC、OD)均會(huì)輸出高電平，讓MOs開關(guān)管導(dǎo)通。

審核編輯：湯梓紅