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介紹一種單節鋰電池充放電一體的電路。


該電路在外接電源時，使用外接電源供電，并且為鋰電池充電；在無外接電源時，系統自動切換為鋰電池供電。


電路的原理如下圖：
1） 圖中VBUS是外部輸入的5V電源，VBAT接到鋰電池正端，VOUT是整個電路的輸出；


2） 虛線左邊的電路是充電電路，充電管理芯片使用常見的TP4056鋰電池電源管理芯片，可以提供最大1A的充電電流；由芯片手冊可知，充電電流由圖中的 R8 設置，公式為 I = 1100/R（誤差±10%），圖中設置為充電電流為900mA；充電時D4亮、D3滅；充滿時D4滅、D3亮；這一部分是TP4056的標準電路；


3） 虛線右側的電路是自動切換電路；


當VBUS處有外部電源輸入時，電流可以直接從二極管D1通過，流到VOUT輸出處；而此時由于VBUS同時也將PMOS管Q1的柵極拉高，使得柵極電壓與源極電壓相差很小，Q1管會截止，防止了VOUT處有電流流向VBAT。這樣實現了有外部電源VBUS時，外部電源為VOUT供電，而同時為VBAT電池充電。


當VBUS處沒有電源輸入時，MOS管Q1的柵極被拉低到地，而此時由于VBAT上接了電池，使得Q1的源極和柵極間有3V以上的電壓，Q1會導通，實現了VBAT向VOUT供電。


4）元器件的選擇


圖中D1和D2應選擇電流足夠的肖特基二極管（如1N5819），因為肖特基二極管的壓降小，并且開關速率很快，這樣可以彌補MOS管開關慢的缺點；如在外部電源撤除，Q1的未完全導通時，VOUT會有短時間的跌落，此時電流可以從高速的二極管D2通過，當Q1完全導通后，可以使得VBAT到VOUT的壓降變小。


Q1應選擇PMOS，并且開關門限電壓建議小于3V，因為鋰電池的電壓在3.7V左右，要使得3.7V減去二極管的壓降后，還要能使得Q1導通（如選擇AO3401）。


同時，為了在電源切換時盡量減小電壓的跌落，可以在VOUT上并聯大電容。


5）PCB設計建議


PCB設計時，需要特別注意，TP4056芯片的底面有一個散熱用的大焊盤，必須設計一個大面積連接的銅皮便于散熱，否則充電時很容易就會過熱保護，提供不了設計的充電電流。