如何親手設(shè)計(jì)一個(gè)簡單且有效的鋰電池充電電路？

鋰電池它在電子產(chǎn)品設(shè)備制造中已經(jīng)獲得最廣泛的應(yīng)用，它的優(yōu)勢在于體積小巧而且能量儲存高。盡管鋰電池相比鉛酸電池具有非常多多的優(yōu)勢，但是在安全性以及充電方面要復(fù)雜一些。

所以，我們設(shè)計(jì)一個(gè)簡單而且有效的充電電路是非常必要的。當(dāng)然，假如你覺得手動(dòng)設(shè)計(jì)充電電路太過于麻煩，那你也可以選擇在電商平臺上購買已經(jīng)設(shè)計(jì)好的鋰電池充電模塊。

但是今天，我們在這里重點(diǎn)討論如何親手設(shè)計(jì)一個(gè)簡單且有效的鋰電池充電電路。這不僅可以幫助你實(shí)現(xiàn)功能，更多的是還可以借這個(gè)機(jī)會學(xué)習(xí)到更多的電子知識，這才是本篇文章的重點(diǎn)。

下面，我們先來詳細(xì)解析一下電路中每個(gè)元器件的功能。

如上圖，電阻R1在電路中扮演了主電路電流限制器的角色，可以有效限制最大充電電流，避免損壞器件。

此外，當(dāng)正常充電過程時(shí)，還會使三極管Q1的發(fā)射極與基極之間的電壓差增加，提高了三極管Q1的可控性。電阻R2不僅是穩(wěn)壓二極管Z1的供電電阻，也是三極管Q2的上拉電阻。

電阻R3除了作為穩(wěn)壓二極管Z1的供電電阻外，還時(shí)三極管Q2的基極限流電阻。電阻R4與三極管Q2配合工作，來提供4.2V鎖定功能。

電阻R5既是三極管Q1的基極限流電阻，也是三極管Q1的啟動(dòng)電阻?；瑒?dòng)變阻器RP1是一個(gè)10K的微調(diào)電位器，來調(diào)節(jié)充滿電池所需電壓。電阻R6和電阻R7則作為分壓電阻，來負(fù)責(zé)電壓的采樣。

下面具體分析。正常充電時(shí)的原理

如圖，當(dāng)電路上電后，由于被充電電池的電壓是低于4.2V的上限的，因此由變阻器RP1、電阻R6和電阻R7組成的電壓采樣電路，這時(shí)會檢測到一個(gè)相對比較低的電壓信號。

在充電電路的剛開始充電的狀態(tài)下，由于電池沒電，因此電壓采樣值低是于2.5V的，便導(dǎo)致穩(wěn)壓二極管Z1處于截止?fàn)顟B(tài)。進(jìn)而導(dǎo)致三極管Q2沒有驅(qū)動(dòng)回路，因此三極管Q2處于截止?fàn)顟B(tài)。

而三極管Q1由于驅(qū)動(dòng)回路正常則處于正常工作狀態(tài)。處于一個(gè)飽和導(dǎo)通的狀態(tài)，5V電源經(jīng)過R1限流后為鋰電池充電。最大的充電電流為700mA左右。

充滿電時(shí)狀態(tài)分析

如上圖。當(dāng)后級被充電的電池電壓充到4.2左右V時(shí)，電壓采樣電路獲得的信號電壓會高于2.5V，這個(gè)時(shí)候，穩(wěn)壓二極管Z1便開始導(dǎo)通，流經(jīng)電阻R2和電阻R3的電流增加。這里增加的電流會在電阻R2兩端產(chǎn)生大于0.7V的電壓差，這個(gè)電壓差會驅(qū)動(dòng)三極管Q2導(dǎo)通。

當(dāng)三極管Q2導(dǎo)通后，三極管Q2在左右電阻R4和電阻R5的上方會產(chǎn)生一個(gè)接近5V的電壓。這個(gè)電壓將使三極管Q1的發(fā)射極與基極之間的電壓差消失，導(dǎo)致三極管Q1截止不導(dǎo)通，從而停止給后級電池充電。

只有當(dāng)后級電池的電壓降至3.8V左右時(shí)，將電壓采樣端的電壓拉低到2.5V以下時(shí)，整個(gè)電路便會恢復(fù)正常的充電操作。