4.2V单节锂电池充电电路、USB与锂电池切换电路
电路一点通 2025-04-17

目录

  1. 一、充电原理图
  2. a、DW01
    1. b、8205S
    2. c、TP4056
    1. 1、连接说明
    2. 2、芯片介绍
    3. 3、电路解析
  3. 二、USB与锂电池切换电路原理图
  4. a、USB插入
    1. a、USB拔了
    2. c、VD4二极管的作用
    1. 1、连接说明
    2. 2、电路解析
  5. 三、应用案例

一、充电原理图

在这里插入图片描述

1、连接说明

BAT_VCC和BAT_GND连接电池
VUSB和GND连接USB电源

2、芯片介绍

a、DW01

DW01芯片是一种电池管理保护芯片,主要用于锂离子电池的保护和管理。DW01芯片具有以下特点:

  1. 电池电压保护:DW01芯片可以监测和保护电池的电压,当电池电压过高或过低时,芯片会切断电池的充放电,以保护电池避免过充或过放。
  2. 充电保护:DW01芯片可以监测和控制电池的充电过程,当电池电压充到设定的阈值时,芯片会切断充电,以防止电池过充。公众号@电路一点通
  3. 放电保护:DW01芯片可以监测和控制电池的放电过程,当电池电压放到设定的阈值时,芯片会切断放电,以防止电池过放。
  4. 短路保护:DW01芯片具有短路保护功能,当电池短路时,芯片会切断电池的输出,以防止电池短路引发的危险。
  5. 温度保护:DW01芯片可以监测电池的温度,并在温度过高时切断电池的充放电,以防止电池过热。
    总之,DW01芯片是一种可靠的电池管理保护芯片,可以提供对电池的多重保护,确保电池的安全和稳定运行。
    在这里插入图片描述

b、8205S

8205为两个N沟道的mos管,它具有低导通电阻和高开关速度。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

c、TP4056

TP4056是一种集成了线性充电管理芯片的单体锂离子电池充电模块。该模块主要用于单体锂电池的充电管理,具有充电电流可调的特点。公众号@电路一点通
TP4056模块的工作电压范围为4.5V至5.5V,充电电流范围为0.1A至1A。模块内部集成了充电管理芯片,能够自动识别电池电压并控制充电电流。当电池电压低于设定值时,模块会自动开始充电,直到电池电压达到设定值后停止充电。
TP4056模块还具有过温保护、过电流保护和短路保护等保护功能。当温度过高或充电电流超过设定值时,模块会自动停止充电以避免损坏电池。同时,当短路发生时,模块会自动切断充电以保护电池和模块本身。
TP4056模块小巧易用,可以直接插入电池进行充电。其主要应用于便携式设备、电子产品、充电电池等领域。

3、电路解析

TP4056和DW01提供充电双重保护,DW01提供过放保护,当电池电压低于DW01设定的保护电压时,DW01会关断8205MOS管,断开电池负极和电源负极的连接从而保护电池。如下图:
在这里插入图片描述

二、USB与锂电池切换电路原理图

在这里插入图片描述

1、连接说明

VBAT连接电池
VUSB和GND连接USB电源
PWR_S1对负载供电

2、电路解析

a、USB插入

当usb插入时USB电压为5V 电池电压为4.2V,SS34压降为0.5V
在这里插入图片描述
usb电压5V减去二极管VD3压降0.5V输出4.5V,所以二极管VD4截止,Q9 PMOS管关断,负载由USB供电。
在这里插入图片描述

a、USB拔了

在这里插入图片描述
当USB拔出时由于下拉电阻R66存在所以USB端为0V,PMOS管打开,电流通过MOS管给负载供电。

在这里插入图片描述

c、VD4二极管的作用

在拔掉USB电源的瞬间,有没有可能MOS管Q9来不及打开,导致VBAT的电压没有及时切过来?


是有可能的。


MOS管Q9没有快速打开,VBAT供电不能及时续上来,会导致VOUT电压下降过多,VOUT的负载电路就可能工作异常。如果电路的负载较重,拉取的电流较大,尤其容易出现在供电电源切换时VOUT电压下降过多的问题。


怎么办呢?
1、可以加快MOS管打开导通的速度。方法是减小VUSB的滤波电容的容值,减小电阻R66的阻值,这都是让VBUS快速掉电,从而让Vgs快点到达令MOS管完全打开的电压。
2、在VOUT增加滤波电容,但是效果不怎么明显。
3、这是重点!可以给MOS管并联一个肖特基二极管。
上图方案就是采用第三点,给PMOS并联一个肖特基二极管,当PMOS没有完全导通是先有二极管给负载供电,PMOS完全导通后将二极管短路了。

三、应用案例

在这里插入图片描述


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