点击上方名片关注了解更多
首先，问一句简单的问题，为什么很多电池都是锂电池？
元素周期表
锂原子核外层的3个电子，只有最外层的1个电子是自由电子，另外2个电子不属于自由电子，也就是不参与锂原子的电子性能。
为什么会选用锂元素作为电池的材料呢？
这是因为，锂原子虽然最外层只有1个电子，但它的相对原子质量却仅仅只有7。换句话说，在相同的质量密度条件下，锂原子所带的电能是最多的。
以铝元素为例进行对比，可以直观的得出结论。
铝元素，在元素周期表排在13位，最外层自由移动的电子数是3，相对原子质量是27。也就是如果用质量为27的铝元素制造电池，它的电能是3。
如果用相同质量为27的锂元素制造电池，它的电能是27*（1/7），大约为3.86。
显然，在电能方面，锂元素的3.86是要超过铝元素的3。这就是为什么锂电池如此受欢迎的原因理论解释。
在了解完锂电池的基本电路特性后，咱们在开发带有锂电池供电的项目时，就会面临锂电池的充电电路问题。
单节锂电池
最大电压是4.2V，也就是锂电池两端能承受的极限电压不超过4.2V；最小电压为3.0V，也就是锂电池两端的极限放电电压不低于3.0V；换言之，它的另外一层电路意义是锂电池在接收外界的充电电路充电，它的最后充电电压不能高于4.2V；锂电池在向外界负载提供工作电源，它最后消耗的电压会停留在3.0V。
基于此，如果咱们将常用的5V/1A或者5V/2A规格的充电器，对锂电池进行直接充电，这样是否可以呢？
充电器
显然是不行的。为什么呢？
因为无论是5V/1A或者5V/2A规格的充电器，对外输出的充电电压均为5V，超过了锂电池最大的承受电压4.2V。
针对这两个电压不匹配兼容的问题，该如何去解决呢？在不改变充电器5V/1A和5V/2A规格的条件下，大伙应当如何去实现呢？
常用的电路解决方案是TP4054充电管理芯片。
TP4054充电管理芯片，是一款适合单节锂电池的充电管理芯片，属于恒压恒流的线性充电类型，充电电压固定于4.2V，充电电流最大支持800mA，并且自身的待机消耗电流只有2uA。
TP4054应用电路图
在TP4054充电管理芯片应用电路图中，大伙可以很清楚地观察到，整个电路设计的方案非常简洁，外围电路只有几个电阻电容和LED灯，省去了外置的MOS管，与此同时也节约了设计的BOM表成本。
Pin 1引脚CHRG：TP4054芯片的充电状态指示功能。在充电的过程中，连接的LED为亮，充电充满的时候，连接的LED为灭；
Pin 2引脚GND：TP4054芯片的参考地，属于电路的公共端；
Pin 3引脚BAT：TP4054芯片的充电输出端，直接连接到单节锂电池的正极；
Pin 4引脚VCC：TP4054芯片的电源输入端，也是单节锂电池的充电输入接口，电压工作范围为4.5V~6.5V，正好满足5V/1A和5V/2A规格的充电器输出电压；
Pin 5引脚PROG：TP4054芯片的充电电流设置功能，选择不同的阻值R1，就可以设定不同的充电电流I；
具体的对应关系为
（1）在充电电流I 设定不大于0.15A时，R1 = 1000 / I；
（2）在充电电流I 设定大于0.15A时，R1 = 1000 / I *（1.2- 4 * I /3）；
举例说明，当充电的电流设定为0.1A，R1电阻的阻值就被选定为了 10K；当充电的电流设定为0.5A，R1电阻的阻值就被选定为了 1K；
至此，是不是以为TP4054芯片的电路解决方案，很完美地解决了单节锂电池充电的问题了。它不仅完成了锂电池的充电功能，还拥有充电状态指示灯功能，并且还可以设定充电的电流大小。
No，No，No......
在实际开发电路项目的过程中，发现TP4054芯片，它不具有在锂电池充满的时候自动断电功能；没有自动断电功能，引发的后果是在没有被切断充电器的电源时，锂电池是一直被TP4054芯片在充电的。
这也是TP4054芯片的一个小小的不足之处。
TP4054芯片之所以有充电LED指示功能，就是用LED亮灭的变换提醒用户，该手动切断电源了，不然就是一直在充电哦。
说完锂电池的充电电路，接下来就要讲讲它的放电电路了。充电是从外界吸收电能，放电是向外界（负载）提供电能，这就是电池的使命。
锂电池的放电过程，其实就是等效于电容的放电过程。电容两端连接电阻负载，形成一个简单的工作回路，如果外界不加以干涉，电容存储的电量就会被一直消耗，直到电量为零。
显然这样的放电过程，对于锂电池是完全不能接受的。锂电池的电量放电为零，就等同于锂电池两端的电压为零， 电池电量Q = 电池电容C * 电池电压U。
因为锂电池的电压范围是维持在3.0V ~ 4.2V，不能为零。如果锂电池电压由于负载的消耗变为零，锂电池的寿命会呈现指数级衰减。
这就是引入锂电池保护电路的原因。
理论虽如此，实际项目开发中该具体怎么操作呢？什么方案可以解决呢？
DW01芯片与8205 MOS管的电路设计方案就能较好地胜任。
DW01芯片与8205 MOS管应用电路
在DW01芯片与8205 MOS管应用电路图中，BATT+属于锂电池放电的正极，BATT-属于锂电池放电的负极。
Pin 1引脚 OD：DW01芯片的放电回路控制引脚，也就是控制M1MOS管的导通与关闭；
Pin 2引脚 CS：DW01芯片的放电（充电）电流控制引脚，通过此引脚的设置，可以选择放电（充电）的最大电流值；
Pin 3引脚 OC：DW01芯片的充电回路控制引脚，也就是控制M2 MOS管的导通与关闭；
Pin 4引脚 TD：DW01芯片的时间延长设置引脚，设定芯片的反应时间；
Pin 5引脚 VCC：DW01芯片的工作电源输入引脚，一般是通过一个电阻连接；
Pin 6引脚 GND：DW01芯片的参考地引脚，作为公共地；
其中，8205是N沟道的双MOS管，就是对应到电路图中的两个MOS管。
在锂电池对外界放电的过程中，DW01芯片OD引脚控制M1 MOS管导通，OC引脚控制M2 MOS管关闭，此时锂电池、M1 MOS管和 M2 MOS管内部下面的二极管组成一个放电回路。
两个重要参数不得不提，其一是锂电池的放电电压，其二是锂电池的放电电流，它们是锂电池保护电路的核心。
浏览DW01芯片的数据手册，得知：
DW01芯片参数
放电保护电压3.0V±0.1，放电电流检测电压150mV±30。
DW01芯片的放电保护电压3.0V，正好与单节锂电池的最低放电电压3.0V吻合，似乎是天造地设的一对~~~
现在是否明白了为什么DW01芯片能对锂电池放电起到保护的作用了吧。
还有一个保护的参数放电电流，这个参数咱们怎么去设定呢？要想根据实际的项目需求，设定锂电池的放电电流，关键在于理解DW01芯片的应用电路本质。
DW01芯片内部电路图
DW01芯片Pin 2引脚CS，内部电路连接的是一个比较器，因此在锂电池对外放电时，引脚CS两端的电压如果被检测到超过150mV，那么就会通过关闭8205 MOS管而关闭锂电池对外放电的回路，也就起到了过流保护功能。
剩下的问题就是引脚CS两端的电压150mV与锂电池放电的电流量化大小关系了？
还是回到DW01芯片与8205 MOS管应用电路图中，锂电池、M1 MOS管和 M2 MOS管内部下面的二极管构成一个完整的放电电路。
由于M1 MOS管的一端是连接锂电池的负极GND，另外一端是连接DW01芯片的引脚CS，而DW01芯片的引脚CS检测保护电压是150mV，等同于M1 MOS管的两端保护电压是150mV。
再接着浏览8205 MOS管的数据手册，查看它的内部导通电阻是小于37mΩ。
8205 MOS管参数
DW01芯片的放电保护电流等于什么？等于引脚CS检测保护电压150mV 除以 8205 MOS管的导通内阻 （小于37mΩ），也就是大约为5A。
至此DW01芯片的放电电压保护以及电流保护原理已经介绍好了。
讲述完锂电池的充电电路原理，咱们可以选用TP4054芯片开发设计出锂电池的充电方案。
讲述完锂电池的保护电路原理，咱们可以选用DW01芯片与8205 MOS管开发设计出锂电池的保护电路方案。
充电方案与保护方案，二者不是独立的，是互相依赖，共同才能组成一个完整的锂电池充放电管理设计方案。将TP4054应用电路图中的Pin 3引脚BAT电池正极与电池负极，连接到DW01芯片与8205 MOS管应用电路中的BATT+与BATT-，这样就构成了一个功能完好的锂电池充放电管理电路设计方案。
声明：
推荐阅读▼
硬件精选文章
EMC相关文章
电子元器件
后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。
