7.4v鋰電池充電電路設(shè)計（一）

1、7.4V鋰電池

7.4V為標(biāo)稱電壓，最低電壓是7V，最高電壓是8.4V。內(nèi)部是2節(jié)鋰電池構(gòu)成，單節(jié)鋰電池的最高電壓是4.2V，最低3.5V，如果電壓低于3.5V，電池就作廢了，不能給它充電，否則會有危險。同樣單節(jié)鋰電池也不能充到4.2V以上，否則也會有危險。

因此要設(shè)計一個充電器，保證單節(jié)鋰電池不會超過4.2V，充電輸入端，12V的電源。

充電時紅色指示燈亮，充滿后綠色指示燈亮。

2、電路設(shè)計

3、主控充電芯片：TP5100

這部分電路是為了輸出8.4V讓鋰電池進(jìn)行充電。

TP5100是一款開關(guān)降壓型雙節(jié)8.4V/單節(jié)4.2V鋰電池充電管理芯片。

TP5100具有5V-18V寬輸入電壓，對電池充電分為涓流預(yù)充、恒流、恒壓三個階段，涓流預(yù)充電電流、恒流充電電流都通過外部電阻調(diào)整，最大充電電流達(dá)2A。

第13腳CS和第10腳VREG

CS（引腳13）：鋰離子狀態(tài)片選輸入端。CS端高輸入電平（VREG）將使TP5100處于鋰離子電池充電8.4V關(guān)斷電壓狀態(tài)。CS端懸空使TP5100處于鋰離子電池4.2V關(guān)斷電壓狀態(tài)。低輸入電平使TP5100處于停機(jī)狀態(tài)。CS端可以被TTL或者CMOS電平驅(qū)動控制。

這里因為要對8.4V充電，因此把CS連接到VREG引腳。

TP5100支持1.5A充電電流，RS（R1）用來調(diào)節(jié)充電電流。

RTRICK（引腳12）：涓流預(yù)充電流設(shè)置端。將RTRICK引腳接地則預(yù)充電電流為10%設(shè)置恒流，通過外接電阻可以設(shè)置預(yù)充電電流。如果RTRICK懸空則預(yù)充電電流等于恒流電流。

當(dāng)接入電池時，芯片會檢測電池的電壓如果低于6V（8.4V充電模式）時，就會進(jìn)行涓流預(yù)充電，如果把RTRICK接地，涓流預(yù)充電時的電流為原來設(shè)置充電電流的百分之十進(jìn)行恒流充電。

PWR_ON-（引腳6）：電源切換控制引腳。當(dāng)芯片接電源時，PWR_ON-被內(nèi)部開關(guān)拉到低電平，驅(qū)動PMOS導(dǎo)通，當(dāng)芯片不接電源時，PWR_ON-被內(nèi)部開關(guān)拉到高電平為BAT端電池電壓，驅(qū)動PMOS關(guān)斷。此引腳可以用于電源供電切換，也可用作檢測電源上電建立是否正常。

比如想在充電的時候也用12V電源，因為第6腳連接到了PMOS的控制端，當(dāng)芯片檢測到有12V電源，就會在第6腳輸出一個低電平，使得PMOS管導(dǎo)通，導(dǎo)通之后12V電源直接給用電設(shè)備供電，而不是電池給用電設(shè)備供電。

如果還沒連接12V，下面一個PMOS管的控制端是低電平，下面的PMOS管導(dǎo)通，用電設(shè)備是電池來供電。

4、R3電阻的選擇

芯片VDD可以檢測單節(jié)鋰電池的電壓，當(dāng)單節(jié)鋰電池的電壓達(dá)到4.2V的時候，芯片的OUT引腳會控制MOS管導(dǎo)通，導(dǎo)通之后鋰電池跟R3電阻形成一個閉環(huán)回路，也就是在R3上需要耗電，這樣R3一耗電，單節(jié)鋰電池的電壓會降低，不讓單節(jié)鋰電池的電壓高于4.2V，起到保護(hù)的作用。

R3的選擇要考慮放電時的功率，當(dāng)單節(jié)鋰電池電壓是4.2V時，選擇62歐姆電阻，功率為0.28W，因此不能選擇1206封裝的電阻，這里選擇1812封裝（1/2W）的電阻。

7.4v鋰電池充電電路設(shè)計（二）

ANT2801介紹：

ANT2801是一款寬范圍電壓輸入，專門為雙節(jié)鋰電池充電的芯片，無需傳統(tǒng)的9V專用適配器，只需標(biāo)準(zhǔn)5V適配器。可以通過外置電阻來設(shè)定芯片充電電流，通過外置電容來設(shè)定充電超時時間。低阻抗的電源通路可以使充電效率更高，減少充電時間，提高電池使用壽命。ANT2801可以自適應(yīng)適配器的電流供應(yīng)能力來自動調(diào)整充電電流，既能確保輸入適配器不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，又能發(fā)揮適配器的最大電流能力，所以適用于各種直流設(shè)備以及標(biāo)準(zhǔn)USB充電設(shè)備。

ANT2801自適應(yīng)5V充電器，或者USB接口5V功能。即小于100mA/5V充電設(shè)備通過ANT2801都能給兩節(jié)鋰電串聯(lián)7.4V正常充電；大于2A/5V充電設(shè)備通過ANT2801能自動提升充電電流，保證充電時間。如下圖不同5V充電器電流（InputCurrent）跟對兩節(jié)鋰電串聯(lián)7.4V充電電流（ChargeCurrent）關(guān)系（典型值）：

ANT2801內(nèi)部充電管理部分采用一套完整可靠的充電機(jī)制。無論電池是否連接，都可以正常工作。而且無需外部補(bǔ)償來實現(xiàn)芯片的穩(wěn)定。在上電過程中，首先，VIN對VOUT充電，當(dāng)達(dá)到VIN時，SW開始震蕩工作，實現(xiàn)升壓功能，當(dāng)VOUT建立好之后，才開始檢測VBATT狀態(tài)。

1）VBATT＜6V，涓流充電階段開始進(jìn)行。

2）6≤VBATT≤8.4V，恒流充電階段開始進(jìn)行。

在充電過程中，CHG_LEDpin到VLDO之間的LED會保持常亮狀態(tài)，充電結(jié)束后，LED會熄滅。充電超時，LED會出現(xiàn)固定頻率的閃爍狀態(tài)，充電超時是指由于充電故障導(dǎo)致長時間不能充電，達(dá)到設(shè)定的時間后，LED閃爍報警。

充電電壓：

1）如果VBATT＞6.8V，VOUT會比VBATT高出300mV，設(shè)定這個目的是為了最大的減小快速充電期間充電管的功耗，提高充電效率。

2）如果VBATT＜6.8V，VOUT則會固定在7.1V，為電池提供充電驅(qū)動能力。

自動重新充電：

一個充電周期結(jié)束后，ANT2801會關(guān)閉充電顯示狀態(tài)，在此期間，電池可能會因為自然放電出現(xiàn)電量下降，為了保證電池不會因為在連接適配器時，電量自動耗盡，當(dāng)電池電壓下降到自動充電閾值（典型值8.23V）時，新的充電周期就會自動開始。

7.4v鋰電池充電電路設(shè)計（三）

電路原理：

由LM317和R1、R2、R3組成一個典型的恒流電路（431暫時認(rèn)為斷開R4比較大可以先不看）。當(dāng)電壓不太高時保持恒定的充電電流。以兩節(jié)電池充電為例，理想狀態(tài)下，充電電流應(yīng)該是電壓達(dá)到8.3V前一直保持恒定。當(dāng)A點(diǎn)電壓達(dá)到拐點(diǎn)值8.3V時，經(jīng)過R4、R5分壓，TL431開始導(dǎo)通，并把LM317的基準(zhǔn)點(diǎn)電壓從8.3V逐漸拉下。所謂拐點(diǎn)就是指電流開始下降的那點(diǎn)。直到電壓達(dá)到8.4V的0電流點(diǎn)，A點(diǎn)仍然保持這個8.3V電壓，LM317的輸出Vout下降到8.4V，其調(diào)整端下降到7.17V。

電池電壓為8.3V時（拐點(diǎn)）各點(diǎn)的電壓都標(biāo)在圖上，充電截止（8.4V）的各點(diǎn)電壓以括號形式也標(biāo)在后邊。

元件選擇：

①LM317，三端可調(diào)串連穩(wěn)壓塊，選塑封的，LM317T，常用。根據(jù)電流不同，應(yīng)選用相應(yīng)的散熱片。

②TL431，三端可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓塊，與一個小三極管外形一樣，常用。

③RL就是外接被充電池。

電流采樣電阻R1，計算方法是R1=1.23/充電電流。例如，若充電電流為0.3A，則電阻應(yīng)該選擇4.1歐。這個電阻一般要選擇功率大一些的，比如1A就應(yīng)該是2W的。

④可調(diào)電阻R4可以選擇那種籃色的精密多圈，取比額定值大一些的，比如23.2k的就可以選擇25K的多圈。若嫌多圈太貴或難找，也可以用一個固定電阻串連一個普通可調(diào)電阻。例如23.2k的就可以選擇22k固定加一個2.2k－3.9k可調(diào)節(jié)的，以便進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。

⑤電阻R2的要求不是很高，可以采用串并聯(lián)的方法得到。比如8.8歐可以選擇10歐并聯(lián)75歐（或并50歐－91歐）。