Schaltung zum automatischen Umschalten des Ladens und Entladens einer Einzelzellen-Lithiumbatterie und einer externen Stromversorgung – Einführung in das Prinzip

Es wird eine Schaltung vorgestellt , die das Laden und Entladen einer einzelligen Lithiumbatterie integriert .

Wenn der Schaltkreis an eine externe Stromversorgung angeschlossen ist, nutzt er die externe Stromversorgung zur Stromversorgung und lädt die Lithiumbatterie auf; wenn keine externe Stromversorgung vorhanden ist, schaltet das System automatisch auf die Lithiumbatterie zur Stromversorgung um.

Das Prinzip der Schaltung ist wie folgt:

1) Leistungseingang und -ausgang

In der Abbildung ist VBUS die externe 5-V-Eingangsstromversorgung, VBAT ist mit dem Pluspol der Lithiumbatterie verbunden und VOUT ist der Ausgang der gesamten Schaltung.

2) Der Stromkreis links von der gestrichelten Linie ist der Ladestromkreis

Der Ladeverwaltungschip verwendet den üblichen TP4056-Lithiumbatterie-Energieverwaltungschip, der einen maximalen Ladestrom von 1 A liefern kann. Laut Chip-Handbuch wird der Ladestrom in der Abbildung durch R8 eingestellt und die Formel lautet I = 1100/R (Fehler ± 10 %). Stellen Sie den Ladestrom auf 900 mA ein; beim Laden ist D4 an und D3 aus; bei voller Ladung ist D4 aus und D3 an; dieser Teil ist die Standardschaltung von TP4056;

3) Der Schaltkreis auf der rechten Seite der gestrichelten Linie ist ein automatischer Schaltkreis

Wenn an VBUS ein externer Stromeingang vorhanden ist, kann der Strom direkt durch die Diode D1 fließen und zum Ausgang von VOUT fließen; da VBUS zu diesem Zeitpunkt auch das Gate des PMOS-Transistors Q1, die Gate-Spannung und die Source hochzieht Spannung sind sehr unterschiedlich. Klein, die Q1-Röhre wird abgeschaltet, wodurch verhindert wird, dass der Strom zu VBAT bei VOUT fließt. Wenn auf diese Weise eine externe Stromversorgung VBUS vorhanden ist, versorgt die externe Stromversorgung VOUT mit Strom und lädt gleichzeitig die VBAT-Batterie.

Wenn an VBUS kein Stromeingang anliegt, wird das Gate des MOS-Transistors Q1 auf Masse gezogen. Da die Batterie an VBAT angeschlossen ist, liegt zu diesem Zeitpunkt eine Spannung von mehr als 3 V zwischen Source und Gate von Q1 an. und Q1 werden eingeschaltet. Ich habe festgestellt, dass VBAT VOUT mit Strom versorgt.

4) Auswahl der Komponenten

D1 und D2 in der Abbildung sollten Schottky-Dioden mit ausreichendem Strom (z. B. 1N5819) wählen, da der Spannungsabfall von Schottky-Dioden gering und die Schaltgeschwindigkeit schnell ist, was den Mangel des langsamen Schaltens von MOS-Röhren ausgleichen kann Wenn die externe Stromversorgung entfernt wird, fällt VOUT für kurze Zeit ab, wenn Q1 nicht vollständig eingeschaltet ist. Zu diesem Zeitpunkt kann der Strom durch die Hochgeschwindigkeitsdiode D2 fließen. Wenn Q1 vollständig eingeschaltet ist, fällt die Spannung ab VBAT zu VOUT kann reduziert werden.

Q1 sollte PMOS wählen, und es wird empfohlen, dass die Schaltschwellenspannung weniger als 3 V beträgt . Da die Spannung der Lithiumbatterie etwa 3,7 V beträgt, muss Q1 nach Abzug des Spannungsabfalls der Diode von 3,7 V eingeschaltet werden (z. B , wählen Sie AO3401).

Gleichzeitig kann ein großer Kondensator parallel zu VOUT geschaltet werden, um den Spannungsabfall beim Leistungsschalten zu minimieren.

5) PCB-Designvorschlag

Beim Design der Leiterplatte sollte besonders darauf geachtet werden, dass sich auf der Unterseite des TP4056-Chips ein großes Pad zur Wärmeableitung befindet . Zur Wärmeableitung muss eine großflächig verbundene Kupferhaut entworfen werden, da es sonst leicht zu einer Wärmeableitung kommt während des Ladevorgangs überhitzen und nicht den vorgesehenen Ladestrom liefern können.

Ursprünglicher Link: https://blog.csdn.net/little_grapes/article/details/120896555