7.4v鋰電池充電電路設計（一）

1、7.4V鋰電池

7.4V為標稱電壓，最低電壓是7V，最高電壓是8.4V。內部是2節鋰電池構成，單節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。同樣單節鋰電池也不能充到4.2V以上，否則也會有危險。

因此要設計一個充電器，保證單節鋰電池不會超過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讓鋰電池進行充電。

TP5100是一款開關降壓型雙節8.4V/單節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充、恒流、恒壓三個階段，涓流預充電電流、恒流充電電流都通過外部電阻調整，最大充電電流達2A。

第13腳CS和第10腳VREG

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

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）用來調節充電電流。

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

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

PWR_ON-（引腳6）：電源切換控制引腳。當芯片接電源時，PWR_ON-被內部開關拉到低電平，驅動PMOS導通，當芯片不接電源時，PWR_ON-被內部開關拉到高電平為BAT端電池電壓，驅動PMOS關斷。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管導通，導通之后12V電源直接給用電設備供電，而不是電池給用電設備供電。

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管導通，用電設備是電池來供電。

4、R3電阻的選擇

芯片VDD可以檢測單節鋰電池的電壓，當單節鋰電池的電壓達到4.2V的時候，芯片的OUT引腳會控制MOS管導通，導通之后鋰電池跟R3電阻形成一個閉環回路，也就是在R3上需要耗電，這樣R3一耗電，單節鋰電池的電壓會降低，不讓單節鋰電池的電壓高于4.2V，起到保護的作用。

R3的選擇要考慮放電時的功率，當單節鋰電池電壓是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鋰電池充電電路設計（二）

ANT2801介紹：

ANT2801是一款寬范圍電壓輸入，專門為雙節鋰電池充電的芯片，無需傳統的9V專用適配器，只需標準5V適配器。可以通過外置電阻來設定芯片充電電流，通過外置電容來設定充電超時時間。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可以自適應適配器的電流供應能力來自動調整充電電流，既能確保輸入適配器不會出現過載現象，又能發揮適配器的最大電流能力，所以適用于各種直流設備以及標準USB充電設備。

ANT2801自適應5V充電器，或者USB接口5V功能。即小于100mA/5V充電設備通過ANT2801都能給兩節鋰電串聯7.4V正常充電；大于2A/5V充電設備通過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）跟對兩節鋰電串聯7.4V充電電流（ChargeCurrent）關系（典型值）：

ANT2801內部充電管理部分采用一套完整可靠的充電機制。無論電池是否連接，都可以正常工作。而且無需外部補償來實現芯片的穩定。在上電過程中，首先，VIN對VOUT充電，當達到VIN時，SW開始震蕩工作，實現升壓功能，當VOUT建立好之后，才開始檢測VBATT狀態。

1）VBATT＜6V，涓流充電階段開始進行。

2）6≤VBATT≤8.4V，恒流充電階段開始進行。

在充電過程中，CHG_LEDpin到VLDO之間的LED會保持常亮狀態，充電結束后，LED會熄滅。充電超時，LED會出現固定頻率的閃爍狀態，充電超時是指由于充電故障導致長時間不能充電，達到設定的時間后，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，為電池提供充電驅動能力。

自動重新充電：

一個充電周期結束后，ANT2801會關閉充電顯示狀態，在此期間，電池可能會因為自然放電出現電量下降，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暫時認為斷開R4比較大可以先不看）。當電壓不太高時保持恒定的充電電流。以兩節電池充電為例，理想狀態下，充電電流應該是電壓達到8.3V前一直保持恒定。當A點電壓達到拐點值8.3V時，經過R4、R5分壓，TL431開始導通，并把LM317的基準點電壓從8.3V逐漸拉下。所謂拐點就是指電流開始下降的那點。直到電壓達到8.4V的0電流點，A點仍然保持這個8.3V電壓，LM317的輸出Vout下降到8.4V，其調整端下降到7.17V。

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

元件選擇：

①LM317，三端可調串連穩壓塊，選塑封的，LM317T，常用。根據電流不同，應選用相應的散熱片。

②TL431，三端可調并聯穩壓塊，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就應該是2W的。

④可調電阻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電阻。例如23.2k的就可以選擇22k固定加一個2.2k－3.9k可調節的，以便進行精細調節。

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