电路分析--介绍一款锂电池充电芯片TP4056

只看该作者 · 2023-2-18 20:33

本帖最后由王小琪于 2023-2-18 20:32 编辑

今天介绍一款TP4056芯片，这个芯片如下图，是一款锂电池电源管理芯片，如下图左边是它在立创上的简单介绍，右边是它的原理图和PCB示意图

TP4056是一款性能优异的单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器。线性充电器说明什么，说明优点是输出电压可调，俗话说有得必有失，那么有优点就有缺点，缺点是什么，缺点就是发热会比较严重。因为譬如你的VIN是5V，结果你输出只有3V，那么压差2V就会加在芯片内部的开关管上，所以输入输出压差越大，理论上发热就会越严重。

TP4056采用ESOP8封装配合较少的外围原件使其非常适用于便携式产品，并且适合给USB电源以及适配器电源供电。
基于特殊的内部MOSFET架构以及防倒充电路，TP4056不需要外接检测电阻和隔离二极管。
当外部环境温度过高或者在大功率应用时，热反馈可以调节充电电流以降低芯片温度。充电电压固定在4.2V，而充电电流则可以通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值的1/10，芯片将终止充电循环。当输入电压断开时，TP4056进入睡眠状态，电池漏电流将降到1uA以下。TP4056可以被设置于停机模式，此时芯片静态电流降至35uA。
充电原理如下：
当输入电压大于UVLO检测阈值和芯片使能输入端CE接高电平时，TP4056开始对电池充电。如果电池电压低于2.9V，充电器用小电流对电池进行预充电。当电池电压超过2.9V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由PROG端和GND端之间的电阻决定。当电池电压接近4.2V时，充电电流逐渐减小，TP4056进入恒压充电模式。当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束。充电结束阈值是恒流充电电流的1/10。当电池电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。芯片内部的高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保BAT端调制电压的精度在1%以内，满足锂离子和锂聚合物电池的要求。当输入电压掉电或者输入电压低于电池电压时，充电器进入停机模式，电池端消耗的电流小于2uA，从而增加待机时间。如果将使能输入端CE接低电平，充电器停止充电。
TP4056还包括其他特性：电池温度监测，欠压锁定，自动再充电和两个状态引脚以显示充电和充电终止。

下面是TP4056的典型应用解法

18650电池充电：如下图VIN范围是4V-6.5V，我们一般都是接手机充电口5V，然后后面BAT+/BAT-接锂电池，这个芯片主要就是用来给锂电池充电的，像单节的16850锂电池电压最高不超过4.2V，什么，你没听过18650，特斯拉总听过吧，特斯拉里面用的电池就是用的18650，这下你知道它的厉害之处了吧。

充电指示灯：然后可以看到还有两个引脚CHRG和STDBY借的两个电阻和LED，这两个是电源指示灯，当电池充满电就亮绿灯，当电池没有充满电就亮红灯。当然你也可以不接，只是它有这个功能，用不用就看设计者自己的设计了。
温度检测：TEMP是它的温度检测功能，一般可以接一个NTC电阻到电池表面，进行温度检测，当温度过高就关闭充电功能。
充电电流：PROG脚接一个电阻可以改变充电电流的大小，可以看到如果接的电阻是1.2K，那么最大电流为1A；如果接的电阻为2.4K，那么最大电流为0.5A，具体可参照下表。