锂离子电池充电电路,从原理图到PCB,一文全讲透!

锂离子电池充电电路在实际的项目是最为常见的,特别是消费级别的产品。本文只针对相对简单的充电电路来展开,适合初学者,大神级别的可忽略。

今天核桃就和大伙聊聊锂离子电池充电电路该如何设计的,还有电池保护电路的原理,当然了,锂离子充电电路五花八门,不可能全都列出来一一详解,但基本都是大同小异的,学会了一种,其他芯片的充电电路相信也能很轻松的设计出来!

以LGS4084H为例,如下图1所示:

图1

整个电路图是比较简单的,可以直接参考芯片手册典型应用图,一般情况下完全够用!

重点关注两个地方:

(1)两个充电指示灯的限流电阻R3和R4,如何计算?

(2)4084HB6的6号管脚的电阻起什么作用?

两个指示灯(发光二极管)一般的压降都是1.2V左右,由手册可以知道,一般发光二极管要点亮的电流在2~10ma左右就可以满足了,电流太大会影响寿命。所以两个指示灯的限流电阻取1K得出的电流为:

(5V-1.2V)/1000Ω=3.8ma  查看手册满足要求

如果还不清楚怎么计算的,可以戳这里:

真正的小白入门篇(一),从点亮一颗灯开始

接着看4084HB6的6号管脚的电阻该怎么选?直接看手册,如下:

可以看得出,是用于设置恒流电流的大小,一般情况下,我们选用2K即可,如果需要修改电流大小,可根据公式来计算出相应的阻值!

注:LGS4084H只适用于3.7V单节锂电池的场合,设计时要注意查看手册相应的参数。

相信很多小伙伴在买锂离子电池的时候,发现很多厂家都标注着“带保护板”

那这个保护板到底如何实现过充,过放,短路等保护的?

大伙先看一个图,如下:

从上面的图中可以看出,电池地和负载地中间是用一个开关进行隔开的,那其实电池保护板的作用就类似于这个开关,当然肯定不是物理开关,一般都是用MOS来代替,这样,电池保护芯片就可以通过采集流过这个MOS的电流大小,从而去判断负载是否存在短路,过充,过放的情况,当出现故障时,电池保护芯片就立马控制MOS管截止,从而保护电池和负载。

所以在绘制PCB时,要把电池地和负载地区分开来,不能混在一起,不然电池保护芯片就起不到作用了。上面的图1加入保护电路如下所示:

如果买的锂离子电池有自带保护板的,可以直接省略保护电路。

最后,我们看一下PCB如何布局走线的

先看LGS4084H手册PCB布局走线建议,很多芯片手册都会给出PCB的布局走线,所以我们在选型和设计时要认真研读手册。

重点关注几个地:输入电源地,输出电源地和芯片地,三个地的距离越短越宽越好,其余的电阻就近放置走线。如下图布局所示:

(1)Type-C电源输入应该先经过两个电容进行滤波处理后才能给到LGS4084H,如下图所示:

(2)LGS4084H芯片6号管脚的电阻要靠近IC放置,手册中有强调

(3)电池地和负载地要区分开来,从下图中可以看出,下半部分为电池地,上半部分为负载地。

(4)Type-C输入电源走线加粗处理,并在滤波电容处加足够的回流地过孔。如果还不知道该走多粗的线,可以戳这里:

开启初学者入门PCB(三)——走线

(5)LGS4084H输出给到电池的由于布局的问题,可打孔换到底层走线,要保证足够的过孔。

(6)电池地和负载地分开铺铜

如果想了解USB和电池供电自动切换的,可以戳这里:

还把锂电池供电和USB电源供电接在一起?自动切换电路你需要了解一下!

好了,这章就先写到这吧!

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