锂电池充电详解及设计参考

本文介绍内容如下：

锂电池充电要求

锂电池在使用中随着电量的释放，电压下降，电池的化学活性也会降低。为了更好的保护锂电池的性能，锂电池一般会要求充电过程按涓流充电(低压预充)、恒流充电、恒压充电以及充电终止四个阶段，进行管控。

一般锂电池标称电压是3.7V，放电终止电压的2.75V，充电终止电压是4.20V。

给锂电池充电时需要的基本要求就是各个阶段特定的充电电压和充电电流，有的增加些其他的辅助功能都是为了改善电池的寿命。

市面上有很多专业的管理锂电池充电的芯片，他们大多都是采用限压恒流的方式控制电源给电池充电。典型的充电过程是：

锂电池充电曲线如下图：

图中蓝线表示充电电流，红色虚线表示锂电池电压，从图中可以看出四个充电过程。

通过上面的了解，锂电池正确的充电过程是一个有点复杂的过程，我们实际中都是采用市场上专业的锂电池充电管理芯片来对锂电池进行充电。

单节线性锂电池充电芯片TP4057

下面就介绍一款常用锂电池充电芯片TP4057，实际应用中可以根据自己需求选择其他型号的充电IC，原理都是大同小异。我们先看一下TP4057对锂电池的充电曲线图吧。

可以看出这个充电曲线和前面介绍的几乎完全一样。

我们再来看下TP4057内部框图

TP4057引脚图及引脚描述如下：

典型应用电路图如下：

恒流充电阶段时的充电电流计算：

Rprog=1000/IBAT(IBAT<=0.3A)

实际应用中根据需求选择合适的Rprog。Rprog与充电电流的关系确定可参考下表：

我们可以根据这个TP4057典型应用电路自己搭建一个锂电池充电电路，这样锂电池的充电安全放心，寿命也不会减少太快。

单节开关型锂电池充电芯片ME4059

上面介绍的TP4057是500mA单节线性锂电池充电IC，当然你也可以根据你实际需求选择其他类型的充电芯片，下面再介绍一款开关型充电芯片ME4059。

设计中遇到一些对于需要一些大电流充电的时候，上面介绍的线性锂电池充电方案就不是很十分满足大电流充电需求，因为过大的电流流过有压降的线性锂电池充电芯片时，会导致线性锂电池过热，导致电路不稳定，而且很多线性充电IC内部有过温保护功能，这些都会影响锂电池正常充电，使用开关型锂电池充电芯片就不会存在这个问题，而且会提供充电效率。

ME4059引脚信息如下：

ME4059芯片内部框图如下：

ME4059应用原理图如下：

ME4059锂电池充电芯片工作流程如下,大部分锂电池充电芯片工作流程都和下图差不多。

有关ME4059芯片的其他相关信息请参阅其数据手册，这里不再做过多描述，只是把这种开关型锂电池充电的方案介绍给大家。

这篇文章只介绍了单节锂电池充电的方法，对于多节锂电池充电，充电过程原理大都差不多，多节锂电池充电芯片网上也可以查到很多，就不再做介绍。

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锂电池充电的四个过程你知道吗？

锂电池正我们生活中是非常常见的，很多电子设备上都有使用锂电池，比如手机以及无人机中。那么在电池电量用完后，我们是怎么对锂电池进行充电呢？虽然市面上有很多锂电池充电管理IC可以帮助我们完成整个充电过程，但是我们还是很有必要去了解这个过程，因为只有了解整个充电过程，我们才能清楚的知道当前电池所处于的充电阶段，才好进一步做控制或者指示。也只有充分了解了这个充电过程，我们才可能直接使用单片机来做锂电池的充电控制。

言归正传，锂电池的充电过程我们可以划分为四个阶段，1-涓流充电；2-恒流充电；3-恒压充电；4-停止充电。

涓流充电，所谓涓流，我们可以联想到一个词语："涓涓细流，汇聚成海"，即涓流充电就是小电流充电。这个小电流取多少合适呢？一般我们取0.1C即可，C代表电池容量，比如华为最新出的手机P30 Pro就配置了4200mAh容量的电池，那么0.1C就是420mA。但是我们在给手机充电的过程中，好像并没有这个过程，每次插上充电器都是立马开始快充，曾经OPPO 手机的广告语"充电五分钟，通话两小时"更是说明了手机充电没有这个过程。那么涓流充电的意义何在呢？这是因为锂电池存在电量过放的可能（过放点一般取3V），被过放的电池存在损坏的可能，所以我们需要用小电流来进行试探电池的是否正常。一段时间后，如果电池电压超过3V，那么我们就认为电池状态为正常，即可进行下一阶段充电，否则就认为电池不正常并放弃充电。

恒流充电，即充电电流恒定，就是我们常说的CC模式。恒流充电我们电流需要恒定，一般取充电电流在0.2C-1C之间，注意不要超过1.5C，否则对电池会有较大的损伤。这个过程中，电池的电压会不断上升，直达电池电压达到4.2V后进入恒压充电阶段。

恒压充电，即充电电压恒定，就是我们常说的CV模式。恒压充电过程充电电流不断下降，一直到电流低于0.1C后，截止充电。有些人不理解为何电流会不断下降，我们用一个公式来描述，假设输入电压是Vin，电池电压是Vbat，电池内阻是R，那么充电电流就可以表述为如下公式：

从公式分析，Vin不变，Vbat在充电过程中不断上升，R不变，这样Ibat就会随着Vbat的上升而不断下降。

停止充电，当恒压充电完成后，我们便可以停止充电。

以上就是锂电池充电的四个阶段，图（1）描述了整个充电过程，纵坐标是电池充电电流，横坐标是电池电压，有些人可能会认为这个图错了，恒压充电怎么电压一直是4.2V呢？电池电压应该增加才对啊？

图（1）锂电池充电过程

其实这个图没有错，恒压阶段的4.2V=电池本身的电压+电池内阻压降。恒压充电过程虽然电池电压在上升，但是充电电流在减少，所以电池内阻压降也在减少，两个变量一增一降从而稳定在4.2V。所以电池本身电压变化可以参考图（2）。

图（2）充电过程电池本身电压变化

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