鋰電池供電電源電路設(shè)計(jì)（升壓、充電管理等）
[導(dǎo)讀]近來一直在做一款基于鋰電池供電的產(chǎn)品，對(duì)于電源部分的大致要求是這樣的：1、由單節(jié)可充電鋰電池供電；2、板子自帶充電管理模塊，可外接5V太陽能板或安卓手機(jī)充電器直接充電；3、需要穩(wěn)定輸出5V電壓，給5V模塊供電；4、需要穩(wěn)定輸出3.8V電壓，瞬間帶載能力2A以上，給4G模塊供電模塊...
近來一直在做一款基于鋰電池供電的產(chǎn)品，對(duì)于電源部分的大致要求是這樣的：1、 由單節(jié)可充電鋰電池供電；2、 板子自帶充電管理模塊，可外接5V太陽能板或安卓手機(jī)充電器直接充電；3、 需要穩(wěn)定輸出5V電壓，給5V模塊供電；4、 需要穩(wěn)定輸出3.8V電壓，瞬間帶載能力2A以上，給4G模塊供電模塊供電；5、 需要穩(wěn)定輸出3.3V電壓，給MCU和其他3.3V的電子模塊供電；
首先，筆者通過查資料得知，一般標(biāo)稱為3.7V的鋰電池的電壓范圍是在2.8V~4.2V，如果說想要得到穩(wěn)定的5V、3.8V和3.3V電壓，顯然不能直接得到，需要借助特定電源芯片來實(shí)現(xiàn)。那么該如何選擇電源芯片呢？首先，要得到5V電壓的話，毋庸置疑，必須得用升壓芯片了。那么，3.8V和3.3V兩種電壓，是否可以直接由鋰電池經(jīng)過LDO來實(shí)現(xiàn)呢？沒毛病，實(shí)現(xiàn)也確實(shí)能實(shí)現(xiàn)，只不過，似乎有點(diǎn)浪費(fèi)鋰電池的電量，因?yàn)椴还苁悄目頛DO，始終都是輸入電壓要高于輸出電壓的，這樣一來，以得到3.3V電壓為例，鋰電池的電壓最多放到3.3V多一點(diǎn)，就不能繼續(xù)得到穩(wěn)定的3.3V電壓了，這樣顯然是不行的！
思來想去，也只有采用“先升壓、再降壓”的方案了，選擇一款合適的升壓芯片，先將鋰電池的電壓升壓至5V，再通過降壓芯片，將電壓分別穩(wěn)壓至3.8V和3.3V，這樣似乎就能滿足我們的要求了。
當(dāng)然，市面上的升壓和降壓的芯片確實(shí)是比較多，筆者之前嘗試過了一種方案，但是感覺不是特別好，于是，后面又找了另外一家的芯片。在廠家技術(shù)的指導(dǎo)下，對(duì)之前的電路進(jìn)行了改善。那么廢話不多說，接下來，筆者就跟大家來分享一下我的這套方案。
首先，是鋰電池充電管理部分，筆者選用的是TC4056A這款芯片來作為單節(jié)鋰電池的充電管理芯片：
這款TC4056A也是市面上比較常見的一款單節(jié)鋰電池充電管理芯片，充電電壓固定在4.2V，最大充電電流可大1A，同時(shí)自帶鋰電池溫度檢測(cè)、欠壓閉鎖、自動(dòng)再充電和兩個(gè)用于指示充電、結(jié)束的LED狀態(tài)引腳。眼尖的高手們或許發(fā)現(xiàn)了筆者電路上的一個(gè)問題，那就是，鋰電池充電部分并沒有帶保護(hù)電路，是不是有安全隱患？其實(shí)不然，因?yàn)楣P者使用的電池是鋁包電池，而非18650那種鋰電池，這種鋁包電池本身就已經(jīng)帶了保護(hù)板，所以筆者也就沒有再多此一舉了，那樣也浪費(fèi)物料。
接下來，我們就來看下升壓部分的電路，鋰電池升壓部分筆者采用了一顆型號(hào)為KF2185的同步升壓芯片，這款芯片的同步升壓效率最高可達(dá)94%，持續(xù)帶載能力可以達(dá)到2A以上，可調(diào)節(jié)電壓輸出，外圍電路也是很簡(jiǎn)單。
接下來，就是3.8V的穩(wěn)壓芯片，筆者這里選用的也是一款可以電壓輸出的芯片KF7416，這款芯片的轉(zhuǎn)換效率也是最高可達(dá)到95%，外圍電路也是非常的簡(jiǎn)單，SOT23-6的封裝，也算是很節(jié)省空間了。
最后，就是3.3V電壓的穩(wěn)壓電路了，關(guān)于3.3V電壓其實(shí)有兩種渠道可以獲得，一是從5V得到，另外一種就是從3.8V得到。由于筆者這里的3.8V是要給4G模塊供電的，而且，出于省電考慮，在平時(shí)用不上4G模塊的時(shí)候，是需要將4G模塊的電源單獨(dú)斷開的，而MCU和其他的3.3V的模塊又是需要一直上電的，因此，這里就不能直接用3.8V來穩(wěn)壓了。關(guān)于3.3V的穩(wěn)壓芯片實(shí)在是太多了，筆者也就隨手選了一個(gè)性價(jià)比還不錯(cuò)的ME6211來使用了。
另外順便提下，在有些鋰電池應(yīng)用中，如果不需要用到其他的電壓而只需要用到3.3V的電壓時(shí)，我們也可以選擇一個(gè)自帶升壓降壓的芯片來實(shí)現(xiàn)，就無需先升壓再降壓了，比如，筆者了解到的KF3448這款芯片，就能達(dá)到我們的目的：
當(dāng)然咯，在選擇這些芯片的時(shí)候，很多時(shí)候還是要考慮帶載能力、功耗、體積、價(jià)格等方面的因素，大家在應(yīng)用中還是要根據(jù)自己的實(shí)際情況作出合理的選擇，或許筆者的這個(gè)方案不是最優(yōu)的，但是也可以作為一種參考，希望能給大家?guī)韼椭?/span>
END
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首先，筆者通過查資料得知，一般標(biāo)稱為3.7V的鋰電池的電壓范圍是在2.8V~4.2V，如果說想要得到穩(wěn)定的5V、3.8V和3.3V電壓，顯然不能直接得到，需要借助特定電源芯片來實(shí)現(xiàn)。那么該如何選擇電源芯片呢？首先，要得到5V電壓的話，毋庸置疑，必須得用升壓芯片了。那么，3.8V和3.3V兩種電壓，是否可以直接由鋰電池經(jīng)過LDO來實(shí)現(xiàn)呢？沒毛病，實(shí)現(xiàn)也確實(shí)能實(shí)現(xiàn)，只不過，似乎有點(diǎn)浪費(fèi)鋰電池的電量，因?yàn)椴还苁悄目頛DO，始終都是輸入電壓要高于輸出電壓的，這樣一來，以得到3.3V電壓為例，鋰電池的電壓最多放到3.3V多一點(diǎn)，就不能繼續(xù)得到穩(wěn)定的3.3V電壓了，這樣顯然是不行的！
思來想去，也只有采用“先升壓、再降壓”的方案了，選擇一款合適的升壓芯片，先將鋰電池的電壓升壓至5V，再通過降壓芯片，將電壓分別穩(wěn)壓至3.8V和3.3V，這樣似乎就能滿足我們的要求了。
當(dāng)然，市面上的升壓和降壓的芯片確實(shí)是比較多，筆者之前嘗試過了一種方案，但是感覺不是特別好，于是，后面又找了另外一家的芯片。在廠家技術(shù)的指導(dǎo)下，對(duì)之前的電路進(jìn)行了改善。那么廢話不多說，接下來，筆者就跟大家來分享一下我的這套方案。
首先，是鋰電池充電管理部分，筆者選用的是TC4056A這款芯片來作為單節(jié)鋰電池的充電管理芯片：
這款TC4056A也是市面上比較常見的一款單節(jié)鋰電池充電管理芯片，充電電壓固定在4.2V，最大充電電流可大1A，同時(shí)自帶鋰電池溫度檢測(cè)、欠壓閉鎖、自動(dòng)再充電和兩個(gè)用于指示充電、結(jié)束的LED狀態(tài)引腳。眼尖的高手們或許發(fā)現(xiàn)了筆者電路上的一個(gè)問題，那就是，鋰電池充電部分并沒有帶保護(hù)電路，是不是有安全隱患？其實(shí)不然，因?yàn)楣P者使用的電池是鋁包電池，而非18650那種鋰電池，這種鋁包電池本身就已經(jīng)帶了保護(hù)板，所以筆者也就沒有再多此一舉了，那樣也浪費(fèi)物料。
接下來，我們就來看下升壓部分的電路，鋰電池升壓部分筆者采用了一顆型號(hào)為KF2185的同步升壓芯片，這款芯片的同步升壓效率最高可達(dá)94%，持續(xù)帶載能力可以達(dá)到2A以上，可調(diào)節(jié)電壓輸出，外圍電路也是很簡(jiǎn)單。
接下來，就是3.8V的穩(wěn)壓芯片，筆者這里選用的也是一款可以電壓輸出的芯片KF7416，這款芯片的轉(zhuǎn)換效率也是最高可達(dá)到95%，外圍電路也是非常的簡(jiǎn)單，SOT23-6的封裝，也算是很節(jié)省空間了。
最后，就是3.3V電壓的穩(wěn)壓電路了，關(guān)于3.3V電壓其實(shí)有兩種渠道可以獲得，一是從5V得到，另外一種就是從3.8V得到。由于筆者這里的3.8V是要給4G模塊供電的，而且，出于省電考慮，在平時(shí)用不上4G模塊的時(shí)候，是需要將4G模塊的電源單獨(dú)斷開的，而MCU和其他的3.3V的模塊又是需要一直上電的，因此，這里就不能直接用3.8V來穩(wěn)壓了。關(guān)于3.3V的穩(wěn)壓芯片實(shí)在是太多了，筆者也就隨手選了一個(gè)性價(jià)比還不錯(cuò)的ME6211來使用了。
另外順便提下，在有些鋰電池應(yīng)用中，如果不需要用到其他的電壓而只需要用到3.3V的電壓時(shí)，我們也可以選擇一個(gè)自帶升壓降壓的芯片來實(shí)現(xiàn)，就無需先升壓再降壓了，比如，筆者了解到的KF3448這款芯片，就能達(dá)到我們的目的：
當(dāng)然咯，在選擇這些芯片的時(shí)候，很多時(shí)候還是要考慮帶載能力、功耗、體積、價(jià)格等方面的因素，大家在應(yīng)用中還是要根據(jù)自己的實(shí)際情況作出合理的選擇，或許筆者的這個(gè)方案不是最優(yōu)的，但是也可以作為一種參考，希望能給大家?guī)韼椭?/span>
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