【锂电池】关于4.2V锂电池充电IC的一些记录

前言：

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1. 概述

本文针对单节锂离子电池采用恒定电流/恒定电压线性充电器， 可以适合 USB 电源和适配器电源工作。IC 采用了内部 MOSFET 架构，加上防倒充电路，不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行调节，以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制。充电电压固定于 4.2V，而充电电流可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 1/10 时，充电 IC 将自动终止充电循环。

关于锂电池的相关知识，参见 ------- > 锂电池相关知识

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2. 应用介绍

2.1 典型电路

充电 IC 输入一般来自 USB 或者电源适配器，管脚功能如下：

编号	管脚	功能
1	CHRG	漏极开路充电输出，充电状态指示
2	GND	接地
3	BAT	连接电池，充电电流输出
4	VCC	电源输入
5	PROG	充电电流大小设定

详细介绍可参看收据手册。

2.2 充电循环的状态

当 BAT 引脚电压升至 2.9V 以上时，充电器进入恒定电流模式，此时向电池提供恒定的充电电流。当 BAT 引脚电压达到最终浮充电压（4.2V）时， 充电 IC 进入恒定电压模式，且充电电流开始减小。当充电电流降至设定值的 1/10，充电循环结束。

充电曲线：

测量数据举例，针对 100mAh 电池，充电电流：Ibat = 100mA

充电起始电压	30分钟电压	60分钟电压	90分钟电压	120分钟电压
3.2V	4.12V	4.2V	4.2V	4.17V

充电起始电流	30分钟电流	60分钟电流	90分钟电流	120分钟电流
99.4mA	98.9mA	59.5mA	23.4mA	-2.9uA

当通过电压判断锂电池是否已经充满的时，应注意恒压之后还需要一段时间，才能将电池完全充满。完全充满后，CHRG 引脚变为高阻，可通过 MCU 的 GPIO 来检测，进而判断电池电量已经充满。

附图：锂电池充电过程和检测

2.3 CHRG 引脚应用

CHRG： 漏极开路充电状态输出。在电池的充电过程中，由一个内部 N 沟道 MOSFET 将 CHRG 引脚拉至低电平。当充电循环结束时，一个约 20μA 的弱下拉电流源被连接至 CHRG 引脚，指示一个“AC 存在”状态。当充电 IC 检测到一个欠压闭锁条件时， CHRG 引脚被强制为高阻抗状态。据此，我们可根据 CHRG 的状态来判断锂电池的电量是否充满。

应用原理图：

当电池充满后，CHRG 变为高电平，可通过 MCU 的 GPIO 进行检测，确定锂电池已经充满。

2.4 PROG 引脚应用

（1）充电电流设定：在该引脚与地之间连接一个精度为 1%的电阻器 Rprog 可以设定充电电流。当在恒定电流模式下进行充电时，引脚的电压被维持在 1V。

充电电流设置：

下图为 TP4054 的充电电流设置电阻值选取：

（2）PROG 引脚还可用来关断充电器。将设定电阻器与地断接，内部一个 2.5μA 电流将 PROG 引脚拉至高电平。当该引脚的电压达到 2.70V 的停机门限电压时，充电器进入停机模式，充电停止且输入电源电流降至 45μA。重新将 Rprog 与地相连将使充电器恢复正常操作状态。

上图为 MCU 通过 GPIO 来控制充电器的通断，Rprog 引脚拉至高电平。当该引脚的电压达到 2.70V 的停机门限电压时，充电器进入停机模式。