锂电池充电保护专项方案.doc

方案一：BP2971 电源管理芯片
特点
·输入电压区间（Pack+）：Vss-0.3V～12V
·FET 驱动
CHG和DSG FET驱动输出
·监测项
过充监测
过放监测
充电过流监测
放电过流监测
短路监测
·零充电电压，当无电池插入
·工作温度区间： Ta= -40～85℃
·封装形式：6引脚 DSE（1.50mm 1.50mm 0.75mm）

应用
·笔记本电脑
·手机
·便携式设备

绝对最大额定值
·输入电源电压：-4.5V～7V
·最大工作放电电流：7A
·最大充电电流： 4.5A
·过充保护电压（OVP）：4.275V
·过充压延迟 ：1.2s
·过充保护电压（释放值）：4.175V
·过放保护电压（UVP） ：2.8V
·过放压延迟 ：150ms
·过放保护电压（释放值）：2.9V

·充电过流电压（OCC）：-70mV
·充电过流延迟：9ms
·放电过流电压（OCD）：100mV
·放电过流延迟：18ms
·负载短路电压：500mV
·负载短路监测延迟：250us
·负载短路电压（释放值）：1V

典型应用及原理图

图1：BP2971应用原理图
引脚功能

NC（引脚1）：无用引脚。
COUT（引脚2）：充电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过充电压被V-引脚所监测到
DOUT（引脚3）：放电FET驱动。此引脚从高电平变为低电平，当过放电压被V-引脚所监测到
VSS (引脚4)：负电池链接端。此引脚用于电池负极接地参照电压
BAT（引脚5）：正电池连接端。将电池正端连接到此管脚。并用0.1uF输入电容接地。
V-（引脚6）：电压监测点。此引脚用于监测故障电压，例如过冲，过放，过流以及短路电压。

芯片功能原理图

芯片功能性模式
监测参数
参数
可变（选）区间
VOVP 过充监测电压
3.85V～4.60V 50mV steps
VUVP 过放监测电压
2.00V～2.80V 50mV steps
VOCD 放电过流监测电压
90mV～200mV 5mV steps
VOCC 充电过流监测电压
-45mV～-155mV 5mV steps
VSCC 短路监测电压
300mV，400mV，500mV，600mV
TOVPD 过充监测延迟
0.25s，1.00s，1.25s，4.50s
TUVPD 过放监测延迟
20ms，96ms，125ms，144ms
TOCDD 放电过流监测延迟
8ms，16ms，20ms，48ms
TOCCD 充电过流监测延迟
4ms，6ms，8ms，16ms
TSCCD 短路监测延迟
250us（定值）

正常工作：该芯片同步检引脚5（BAT）引脚4（VSS）之间电压差和引脚6（V-）引脚4（VSS）之间电压差去控制电池充放电。这个系统处在正常工作模式，当电池电压不大于过充电压并且不不大于过放电压且引脚6（V-）电压在充电过流和放电过流电压之间。如果满足以上条件，引脚2（COUT）和引脚3（DOUT）会输出高电平使电池正常工作。

过充模式：在充电时当电池电压不不大于过充监测电压（VOVP），进入该模式。如果该状况持续超过过充监测延迟（TOVDO），引脚2（COUT）将转为低电平去断开充电回路。

当如下状况下，过充模式将被退出：
·如果引脚V-电压不不大于过充监测电压（VOCC_Min）且电池电压降到过充释放电如下，将退出过充模式。
·如果引脚V-电压不不大于或等于过放监测电压（VOCD）且电池电压降到过充监测电压如下，将退出过充模式。

过放模式：如果电池电压低于过放监测电压时间超过过放监测延迟，引脚3（DOUT）将转为低电平断开放电回路。在此状况下，V-引脚被电阻（RV-D）内拉起置BAT引脚。引脚V-和BAT电压差将会是1.3V或者更低。电流消耗也会降到低耗能电流（ISTANDBY）。低耗能模式将会解除当充电器连入并且引脚V-和BAT电压差不不大于1.3V。
在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚V-电压不大于-0.7V，一旦电池电压超过过放监测电压（VUVP），过放模式将被退出且启动引脚DOUT闭合放电回路。
在过放模式下，如果充电器连入电池且引脚V-电压不不大于-0.7V，一旦电池电压超过过放监测释放电压（VUVP+Hys），过放模式将被退出且启动引脚DOUT闭合放电回路。

放电过流（放电过流或负载短路）：
当电池处在正常工作状态时，如果引脚V-等于或不不大于放电过流监测电流时间超过放电过流监测延迟，引脚DOUT电平将被拉低使放电回路断开。

当Pack+和Pack-之间电阻增至激活电阻，系统回到正常工作状态。当V-引脚电压降至BAT—1V或者更低，Pack+和Pack-之间电阻处在激活电阻

或者连接充电器去退出放电过流模式。

充电过流：
当电池处在正常工作状态时，如果引脚V-不大于充电过流监测电流时间超过充电过流监测延迟，引脚COUT电平将被拉低使充电回路断开。

当拔掉充电器，在V-引脚恢复到充电过流监测电压或者更高电压时，系统将回到正常工作状态

充电过流监测功能缺失，当系统处在过放模式。

使用注意事项
1、当时次连接电池时，放电回路没有激活。需要短路V-引脚和VSS引脚或者连接充电端PACK+和PACK-。
2、如果电池过充不不大于过充监测电压且连接负载，放电过流监测和短路监测功能将缺失直到电池电压降到过充监测电压如下。由于电池内阻处在欧姆十阶，因此输出端负载会使电压迅速减少从而使过流监测和短路监测功能在过充释放延迟之后恢复。
3、当在过充后连接充电器，过充模式不会被退出虽然电池电压已经降到过充释放电压如下。过充模式可被退出当拔掉充电器。
4、某些电池供应商不推荐给零电压电池充电，详细联系供应商之后再决定与否需要零电压充电功能。
5、零电压充电功能优先于充电过流监测工能。在电池电压不大于过房监测电压时，零电压充电功能将强行充电并使充电过流监测工能禁止

电路设计准则
1. 保证FETs外电路有足够散热，散热率基于参数极值。
2. 在连接两个FET开关时，应尽量接近。
3. 连接在引脚BAT上RC过滤器应尽量接近IC端口。

参照电路：

方案二：MCP73831/2
特点
·线性充电管理
整合通路晶体管
整合电流感应
反向放电保护
·高精准率电压管理
·电压管理选取：
4.20V，4.35V，4.40V,4.5V
·可编程充电电流：
15mA，500mA
·可选预调节：
10%，20%，40% 或 disable
·可选充电结束调节：
5%，7.5%,10%，20%
·充电输出
MCP73831
MCP73832
·端口调节
·温度区间：-40°C ～ +85°C
·封装形式：
8引脚（2mm 3mm DFN）
5引脚（SOT-23）

应用
·锂离子、锂聚合物电池充电器
·手机
·便携式设备
·数字相机
·MP3播放器
·蓝牙设备
·USB充电器

绝对最大额定值
·VDD： 7V
·VSS： -0.3～(VDD+0.3)V
·最大接合点温度Tj： 内部限制
·储存温度： -65°C ～ +150°C
·人体模型（1.5kW与100nF相串联） 不不大于4kV
·机器模型（200pF，无串联电阻） 400V
典型应用及原理图

图1：MCP738312应用原理图
引脚功能

VDD（引脚1-2）：供应电压推荐为[VREG (typical)+0.3V～6V]，用最小4.7uF电容连至VSS。
VBAT（引脚3-4）：连接到电池正极。内连于P通道MOSFET晶体管漏极（Drain）。用最小4.7uF电容连至VSS。
STAT（引脚5）：此引脚输出连接于LED批示灯，起模式转换批示功能。其电阻上端也可连入微型控制器。
VSS (引脚6)：连入电池负极
NC（引脚7）：无用引脚
PROG（引脚8）：起预调节作用，用电阻与VSS相连来测量充放电电流。
EP（引脚9）：一种内电子连接存在于EP和VSS之间。两点必要在PCB板上等压处相连。

芯片功能原理图

模式流程图

参照电路

方案三：CN3052A /CN3052B
简介：
CN3052A/CN3052B是可以对单节锂离子或者锂-聚合物电池进行恒流/恒压充电充电器电路。该器件内部涉及功率晶体管，应用时不需要外部电流检测电阻和阻流二极管，因而只需要很少外围元器件，非常合用于便携式应用领域。
特点：
可以用USB口或交流适配器对单节锂电池充电
片内功率晶体管
不需要外部阻流二极管和电流检测电阻
输出电压4.2V，精度可达1%
在电池电压较低时采用小电流预充电模式
顾客可编程持续充电电流可达500mA
采用恒流/恒压充电模式
电源电压掉电时自动进入低功耗睡眠模式
状态批示输出可驱动LED或与单片机接口
电池温度监测功能
芯片使能输入端
封装形式SOP8和MSOP8
产品无铅化
应用：
移动电话
电子词典
数码相机
MP3播放器
蓝牙应用
各种充电器

应用电路：（充电状态用红色LED批示，充电结束状态用绿色LED批示）

同步应用USB接口和墙上适配器为锂电池充电，当墙上适配器有电时，则使用墙上适配器充电；当墙上适配器没电时，则使用USB接口为锂电池充电。本应用电路只给出输入电源连接，其他管脚连接参照前面应用电路。

功能框图：

管脚功能描述
TEMP（引脚1）：电池温度检测输入端。将TEMP管脚接到电池NTC传感器输出端。如果TEMP管脚电压不大于输入电压45%或者不不大于输入电压80%超过0.15秒，意味着电池温度过低或过高，则充电将被暂停，FAULT管脚被拉到低电平，表达进入电池故障状态。如果TEMP在输入电压45%和80%之间超过0.15秒，则电池故障状态将被清除，FAULT管脚为高阻态，充电将继续。
如果将TEMP管脚接到地，电池温度监测功能将被禁止。
ISET（引脚2）：恒流充电电流设立和充电电流监测端。从ISET管脚连接一种外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段，此管脚电压被调制在0.2V；在恒流充电阶段，此管脚电压被调制在2V。在充电状态所有模式，此管脚电压都可以依照下面公式来监测充电电流：
ICH = (VISET×900)／RISET
GND（引脚3）：电源地
VIN (引脚4)：输入电压正输入端。此管脚电压为内部电路工作电源。当VIN与BAT管脚电压差不大于40mv时，CN3052A将进入低功耗睡眠模式，此时BAT管脚电流不大于3uA。
BAT（引脚5）：电池连接端。将电池正端连接到此管脚。在芯片被禁止工作或者睡眠模式，BAT管脚电流不大于3uA。BAT管脚向电池提供充电电流和4.2V调制电压。

FAULT（引脚6）：漏极开路输出电池故障状态批示端。当TEMP管脚电压低于输入电压VIN45%或者高于输入电压VIN80%超过0.15秒时，表达电池温度过低或过高，FAULT被内部开关下拉到低电平，批示处在电池故障状态。除此以外，FAULT管脚将处在高阻态。

CHRG（引脚7）：漏极开路输出充电状态批示端。当充电器向电池充电时，CHRG管脚被内部开关拉到低电平，表达充电正在进行；否则CHRG管脚处在高阻态。

CE（引脚8）：芯片使能输入端。高输入电平将使CN3052A处在正常工作状态；低输入电平使CN3052A处在被禁止状态。CE管脚可以被TTL电平或者CMOS电平驱动。
。

方案四：TP4056 1A线性锂离子电池充电器
应用
·移动电话、PDA
·MP3、MP4播放器
·数码相机
·电子词典
·GPS
·便携式设备、各种充电器
绝对最大额定值
·输入电源电压（VCC）：-0.3V～8V
·PROG：-0.3V～VCC+0.3V
·BAT：-0.3V～7V
·CHRG ：-0.3V～10V
·STDBY ：-0.3V～10V
·TEMP：-0.3V～10V
·CE：-0.3V～10V
·BAT 短路持续时间：持续
·BAT 引脚电流：1200mA
·PROG 引脚电流：1200uA
·最大结温：145℃
·工作环境温度范畴：-40℃～85℃
·贮存温度范畴：-65℃～125℃
·引脚温度（焊接时间10 秒）：260℃
典型应用及原理图

图1：TP4056应用原理图，适合需要电池温度检测功能，电池温度异常批示
和充电状态批示应用
引脚功能
TEMP（引脚1）：电池温度检测输入端。将TEMP 管脚接到电池NTC 传感器输出端。如果TEMP管脚电压不大于输入电压45％或者不不大于输入电压80％，意味着电池温度过低或过高，则充电被暂停。如果 TEMP 直接接GND，电池温度检测功能取消，其她充电功能正常。
PROG（引脚2）：恒流充电电流设立和充电电流监测端。从PROG 管脚连接一种外部电阻到地端可以对充电电流进行编程。在预充电阶段，此管脚电压被调制在0.1V；在恒流充电阶段，此管脚电压被固定在1V。在充电状态所有模式，测量该管脚电压都可以依照下面公式来估算充电电流：
GND（引脚3）：电源地。
Vcc (引脚4)：输入电压正输入端。此管脚电压为内部电路工作电源。当Vcc与BAT管脚电压差不大于30mV时，TP4056将进入低功耗停机模式，此时BAT管脚电流不大于2uA。
BAT（引脚5）：电池连接端。将电池正端连接到此管脚。在芯片被禁止工作或者睡眠模式，BAT管脚漏电流不大于2uA。BAT管脚向电池提供充电电流和4.2V 限制电压。
STDBY（引脚 6）：电池充电完毕批示端。当电池充电完毕时被内部开关拉到低电平，表达充电完毕。除此之外，管脚将处在高阻态。
CHRG（引脚 7）漏极开路输出充电状态批示端。当充电器向电池充电时， 管脚被内部开关拉到低电平，表达充电正在进行；否则管脚处在高阻态。
CE（引脚8）芯片始能输入端。高输入电平将使TP4056 处在正常工作状态；低输入电平使TP4056 处在被禁止充电状态。CE 管脚可以被TTL电平或者CMOS电平驱动。

使用注意事项
1、TP4056 采用SOP8/MSOP8-PP封装，使用中需将底部散热片与PCB板焊接良好，底部散热区域需要加通孔,并有大面积铜箔散热为优。多层PCB 加充分过孔对散热有良好效果，散热效果不佳也许引起充电电流受温度保护而减小。在SOP8/MSOP8背面散热某些加恰当过孔,也以便了手工焊接，(可以从背面过孔处灌焊锡,将散热面可靠焊接)。
2、TP4056 应用在大电流充电（700mA 以上），为了缩短充电时间，需增长热耗散电阻（如下图R11、R12），阻值范畴0.2～0.5Ω。客户依照使用状况选用适当电阻大小。
3、TP4056 应用中BAT 端10u电容位置以接近芯片BAT 端为优，不适当过远。
4、TP4056 测试中，BAT 端应直接连接电池，不可串联电流表，电流表可接在Vcc端。
5、为保证各种状况下可靠使用，防止尖峰和毛刺电压引起芯片损坏，建议在BAT 端和电源输入端各接一种0.1u 陶瓷电容，并且在布线时十分接近TP4056 芯片。

DEMO板阐明书
TP4056 DEMO 板电路图

功能演示阐明：（工作环境：电源电压5V，环境温度25℃。）
1、 设立充电电流。(顾客可以调节电位器选取需要充电电流
闭合KPR1k
RPROG=1k
1300mA
闭合KPR1.2k
RPROG=1.2k
1000mA
闭合KPR2k
RPROG=2k
600mA
闭合KPR10k
RPROG=10k
130mA
闭合KPR103
RPROG=0.82k－10.5k
120mA－1300mA

2、 设立批示灯，红绿双灯批示：
充电状态
批示灯状态
正在充电
红灯亮，绿灯灭
电池布满状态红灯灭，绿灯亮
电池布满状态红灯灭，绿灯亮
欠压，电池温度过高，过低，无电池
等故障状态(TEMP端正常连接)
红灯灭，绿灯灭
BAT端接10u电容，无电池(TEMP端
接地)
绿灯亮，红灯闪烁

3、 模仿充电状态
闭合KPR10k，KBAT-C，KBAT-R，KT-GND
BAT端连接一电容C2 和一电阻R6 代替锂电池，模仿正在充电状态：红灯亮，绿灯灭。
阐明：此状态模仿仅限电源电压不大于等于5V，不不大于5V时请用锂电池实际测试。
闭合KPR10k，KBAT-C，KT-GND
BAT端连接一电容C2 代替锂电池，模仿充电完毕状态：绿灯亮，红灯闪烁。
阐明：由于使用10uF 电容C2 代替锂电池模仿布满状态，电容布满后缓慢放电，当电
容电压变低至再充电门限电压4.05V时，自动再次充电，则可看见红灯周期性闪烁。
4、模仿充电末端BAT 端电压
闭合KPR10k，KBAT-C，KBAT-R，KT-GND
测量BAT 端电压。即为充电结束时电压4.2V ±1.5％。

5、如客户需要监测电池温度，断开KT-GND，连接TP4056 TEMP 端(1 脚，已预留连接
孔)至锂电池温度监测端，客户依照实际状况自定R9,R10 大小并安装。如不需要此项功能，闭合KT-GND 即可。

6、CE 始能端。闭合开关KCE-GND，CE 端下拉至低电平，芯片停止充电；打开KCE-GND，芯片正常充电。

7、有客户在应用中BAT 端无锂电池时不但愿红色批示灯闪烁，闭合KBATUP，将BAT端用100k电阻连接至Vdd，绿灯亮，可用于批示待机状态，不影响正常充电使用。

8、锂电池充电
将锂电池正极连接至芯片BAT 端，负极接地。需要温度监测功能请连接TEMP端(1脚)，否则闭合KT-GND。设立需要充电电流和批示灯，断开KBATR，KCE-GND，即可开始充电。

TP4056充电保护板使用细则
实物图

模块特点及参数
输入电压
5V
电压
4.2V ±1%
最大充电电流
1000mA
电池过放保护电压
2.5V
电池过流保护电流
3A
板子尺寸
2.6*1.7cm
可用于电压为3.6 3.7V等18650、聚合物等锂电池充放电保护，单个或者各种并联同样可以用。

用法
1. 第一次也如电池时，也许OUT+和OUT-之间无电压输出，这时接入5V电压冲一下电方可激活保护电路，电池从B+和B-上断开再接上话也需要冲一下电以激活保护电路。
2. 当使用手机充电器来做输入时注意充电器必要要能输出1A或以上电流，否则不能正上充电
3. Micro-USB母座及其旁边正负焊盘为电源输入端，接入5V电压。B+节锂电池正极，B-接锂电池负极。OUT+和OUT-接负载，例如接移动升压板正负极或者是其他负载。接好电池到B+和B-，插入手机充电器到USB母座，红灯亮为正在充电，绿灯亮为布满。

注意事项
1. 充电时应断开OUT极上负载。
2. 测试电流电流表只能串接在充电板5V输入端。
3. 充电电流最佳是电池容量0.37C，就是容量0.37倍，例如1000mAH电池充电电流400这样就够了。过大充电速度快效果就差，冲完了电池电压掉就多！
4. 充电连接导线不能过细过长。这样连接电阻大。太细话冲完了电池电压掉就多。
5. 与电池连接最佳接触良好。否则冲完了电池电压掉就多。
6. 如果5V输入电压偏高，例如5.2甚至5.5，会导致充电电流局限性1000mA，这是正常。电压高了芯片发热会自动减小充电电流，不至芯片烧毁。芯片在工作中60度左右发热是正常。毕竟充电电流大。
7. 输入反接对芯片没有影响，但是输出（电池端）反接会烧坏芯片，请买家注意。

方案总结
BP2971 电源管理芯片：
该芯片提供过充，过放，过流以及短路监测功能（零电压充电功能依照需要可选）。 芯片合用于笔记本电脑，手机和便携式仪器电源管理。其电源管理靠五种功能性模式转换来完毕。该芯片优势在于外电路简朴，充电时无需断开负载以及监测功能全面。但需要自加LED灯去批示电池电量以及充放电状态。同步要满足FET电路散热。

MCP73831/2
该芯片为线性充电管理芯片，提供高精度电压，电流管理。芯片合用于锂电池充电器，USB充电器，手机，相机及其她便携式设备。该芯片优势在于可选监测参数，支持LED批示灯（最多可提供三种颜色来批示模式间转换）。相较于BP2971芯片，该芯片还多了温度监测，电池掉落监测和自动复充功能。
CN3052A/B
该芯片为单节锂离子充电管理芯片，可对电池进行恒流，恒压调节。芯片合用于手机，MP3播放器，电子词典，数码相机以及各种充电器。该芯提供恒流，恒压电池管理，可用两个LED灯批示充电和布满状态，该状态批示输出可驱动LED或单片机接口。相较于其她芯片，该芯片还拥有小电流预充模式和在电源电压掉电时低功率睡眠模式。

TP4056 线性锂离子电池充电模块
该模块为单节锂离子电池充电管理模块，可对充电过程中过充，过流以及短路进行监测和调节。该模块合用于手机MP3，数码相机以及其她便携设备和充电器。该模块优势在于无需外加电路，可直接使用。并提供可调节充电电流选取。但该模块没有模式转换功能且充电时必要断开负载。

型号
BP2971
MCP73831/2
CN3052A/B
TP4056
输入电压
4.5～7V
3.75～6V
4.35～6V
4～8V
电池充电电压
可选
4.2V
变化
-03～7V
管脚电压
VSS-0.3～
-0.3～7.3V
-0.3～6.5V

充电电流

0～500mA
400～600mA
0～500mA
LED批示灯
无
批示模式转换
批示充电和布满两种状态
批示充电和布满两种状态
阀值参数
可选
可调
可调
可调
封装
6引脚 DSE
8引脚 DFN
5引脚 SOT-23
8引脚SOP

8引脚
SOP-PP或MSP-PP
供应商（或制造商）
TEXAS INSTRUMENTS
MICROCHIP
深圳恒达亿科技
优信电子
价格
6.19元
3.95
1.3元
1.6元
存货（-12-15）
1250
6337
6000
1109
生产讯息
在生产
在生产
在生产
在生产