TP4056锂电池充放电芯片详解：工作原理、引脚功能与电路设计

TP4056锂电池充放电芯片详解：工作原理、引脚功能与电路设计

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_62292999/article/details/145121996

TP4056是专门为单节锂电池或锂聚合物电池设计的线性充电器，充电电流可以用外部电阻设定，最大充电电流可以达到1A，同时包含两个漏极开路的输出状态指示灯，用来指示当前电路状态。

TP4056工作原理

TP4056的工作原理可以分为以下几个阶段：

1. 预充电阶段：如果电池电压低于2.9V，TP4056采用小电流对电池进行预充电。
2. 恒流充电阶段：当电池电压超过2.9V时，TP4056进入恒流模式对电池供电，充电电流由PROG引脚与GND之间的电阻决定。
3. 恒压充电阶段：当电池电压逐渐接近4.2V时，充电电流减小，进入恒压充电模式，直到充电电流减小到设定值，充电结束。

此外，TP4056还具有以下特点：

• 自动充电周期：当检测到电池电压降到4.1V以下时，TP4056会自动开始新的充电周期。
• 状态指示：CHRG引脚和STDBY引脚是开漏输出引脚，用于指示充电状态。当充电正在进行时，CHRG引脚输出低电平；当充电完成时，STDBY引脚输出高电平。
• 温度控制：内部内置智能温度控制电路，在芯片结温超过145°C时自动降低充电电流。

常见问题解答

问题1：锂聚合物电池可以通过电源直接进行充电吗？

锂电池的充电电压一般为4.2V，同时在充电的过程中充电电流要根据电池的容量和电池电压来调整。如果使用电源直供电压，无法保证电流的稳定性，可能会导致电压过高、电流过大等问题。锂电池的充电过程分为预充电阶段、恒流阶段和恒压阶段，每个阶段的充电电流都不一样，直接接入电源无法保证这一点。此外，锂电池本身没有过充、过放、过热保护，而TP4056锂电池充放电芯片提供了这些保护功能。

问题2：锂电池顶端小板子不能用来充电吗？

聚合物锂电池在顶部内置的小板子，叫做保护板，主要功能是保护电池不被过冲、过放、过流、短路损坏，但并不能提供充电管理芯片在对电池充电时精准的电流控制。具体功能对比如下：

TP4056引脚详解

PROG引脚：恒流充电电流设置端

当从PROG引脚连接一个电阻到GND端，可以对充电电流进行设定。在小电流充电阶段，该引脚电压被限制在0.1V；在恒流充电阶段，引脚电压被固定在1V。

VCC和GND引脚：输入电源电压正极和负极

此管脚电压为内部电路的工作电源。Vcc的输入电压必须大于欠压锁定阈值，同时大于BAT（电池正极电压）100mV时充电才会开始。如果当Vcc输入电压低于欠压锁定阈值或者与BAT管脚电压值差30mV时，TP4056将进入低功耗的停机模式，不再进行工作，此时BAT引脚消耗电流小于2μA。

BAT引脚：电池正极连接端

需要将电池的正极引脚连接到这个引脚。在芯片被禁止工作或者睡眠模式下，BAT引脚的漏电电流小于2μA。在工作模式下，BAT引脚向电池提供充电电流和4.2V的限制电压。

STDBY和CHRG引脚：充电状态指示引脚

当充电完成时，STDBY引脚被内置开关拉倒低电平；当在充电状态时，CHRG引脚被拉到低电平表示正在充电。其他情况两个引脚都在高阻态状态。

充电状态指示灯状态如下：

TP4056驱动电路设计

在芯片的数据手册中提供了经典电路图。这张经典电路图中，两个10μF电容分别用来给电路中的输入电压和输出电压滤波，1k电阻用来给二极管限流降压，Rprog电阻用来决定恒流模式下的充电电流，而R1、R2和NTC电路是用来检测电池温度的。

在实际电路设计中，可以将R1、R2和NTC（热敏电阻）省略掉。BAT引脚需要连接电池的正极，这个正极可以自己绘制焊盘或者用排针孔来焊接电源正极和负极。需要注意的是，5V的输入电压是串联一个0.3欧姆的输入电阻的。

实际电路板绘制

原理图绘制

这个原理图使用了Type-C接口进行5V供电，没有使用温度检测引脚，BAT引脚引出了BAT+信号，到PCB上画焊盘处理连接电池正极。

PCB绘制

在PCB设计中，需要注意以下几点：

1. EP引脚是芯片底部的散热焊盘引脚，用于给芯片散热。充电管理芯片在工作时芯片温度会比较高，通常该引脚做法是连接到GND，在焊盘上打上过孔连接到其他区域的GND，以增强其散热性能。
2. 给电池开两个焊盘用来连接电池正负极。