锂电池充电/保护IC ：TP4056 1A线性锂离子电池充电器（DW01A /FS8205A）

1. TP4056 概述

TP4056是一款性能优异的单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器。TP4056采用ESOP8封装配合较少的外围原件使其非常适用于便携式产品，并且适合给USB电源以及适配器电源供电。

基于特殊的内部MOSFET架构以及防倒充电路，TP4056不需要外接检测电阻和隔离二极管。当外部环境温度过高或者在大功率应用时，热反馈可以调节充电电流以降低芯片温度。充电电压固定在4.2V，而充电电流则可以通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值的1/10，芯片将终止充电循环。

当输入电压断开时，TP4056进入睡眠状态，电池漏电流将降到1uA以下。TP4056可以被设置于停机模式，此时芯片
静态电流降至35uA。

TP4056还包括其他特性：电池温度监测，欠压锁定，自动再充电和两个状态引脚以显示充电和充电终止。

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1.1 典型应用

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2. TP4056 使用说明

TP4056是一款专门为锂离子电池设计的线性充电器，利用芯片内部的功率MOSFET对电池进行恒流/恒压充电。充电
电流可以由外部电阻编程决定，最大充电电流可以达到1000mA。TP4056拥有两个漏极开路输出的状态指示输出端，充电状态指示端CHRG和电池充电完成指示输出端STDBY。芯片内部的功率管电路在芯片的结温超过135℃时自动降低充电电流，这个功能可以使用户最大限度利用芯片充电，不用担心芯片过热而损坏芯片或者外部元器件。

2.1 工作原理

当输入电压大于UVLO检测阈值和芯片使能输入端CE接高电平时，TP4056开始对电池充电。如果电池电压低于2.9V，充电器用小电流对电池进行预充电。当电池电压超过2.9V时，充电器采用恒流模式对电池充电，充电电流由PROG端和GND端之间的电阻决定。当电池电压接近4.2V时，充电电流逐渐减小，TP4056进入恒压充电模式。当充电电流减小到充电结束阈值时，充电周期结束。

充电结束阈值是恒流充电电流的1/10。当电池电压降到再充电阈值以下时，自动开始新的充电周期。芯片内部的
高精度的电压基准源，误差放大器和电阻分压网络确保BAT端调制电压的精度在1%以内，满足锂离子和锂聚合物电池的要求。当输入电压掉电或者输入电压低于电池电压时，充电器进入停机模式，电池端消耗的电流小于2uA，从而增加待机时间。

如果将使能输入端CE接低电平，充电器停止充电。

2.2 充电电流的设定

充电电流是采用一个连接在PROG引脚与地之间的电阻器来设定的。根据需要的充电电流来确定电阻器阻值，设定
电阻器和充电电流采用下列公式来计算：

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2.3 充电终止

当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值的1/10，充电循环被终止。该条件是通过采用一个内部滤波比较
器对PROG端进行监控来检测的。当PROG端电压降至100mV以下的时间超过1.8ms时，充电终止，TP4056进入待机模式，此时的输入电源电流降至约50uA。

充电时，BAT端上的瞬变负载会使PROG端电压在DC充电电流降至设定值的1/10之间短暂地降至100mV以下，比较器的1.8ms延时时间确保了这种性质的瞬变负载不会导致充电循环过早终止。一旦平均充电电流降至设定值的1/10以下，TP4056集中式充电循环并停止通过BAT端提供任何电流。在这种状态下，BAT端上所有负载都必须由电池供电。

2.4 充电状态指示

TP4056 有两个漏极开路状态指示输出端CHRG和STDBY。

当充电器处于充电状态时，CHRG被拉到低电平，在其他状态CHRG为高阻态；

当电池充电结束后，STDBY被拉到低电平，在其他状态STDBY为高阻态。

当电池没有接到充电器时，CHRG闪烁表示没有安装电池。
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2.5 热限制

如果芯片温度升至135C以上时，一个内部热反馈环路将减小设定的充电电流。该功能可防止TP4056过热，并允许
用户提高给定电路板功率处理能力的上限而减小损坏TP4056的风险。

2.6 电池温度检测

为了防止温度过高或者过低对电池造成的损害，TP4056内部集成有电池温度监测电路。电池温度监测是通过测量
TEMP管脚的电压实现的，TEMP管脚的电压是由电池内的NTC热敏电阻和一个电阻分压网络实现的，如典型应用图例所示。

如果TEMP管脚的电压小于输入电压的45％或者大于输入电压的80％，意味着电池温度过低或过高，则充电被暂停。

如果TEMP脚直接接GND，那么电池温度检测功能取消，其他充电功能正常。

2.6.1 确定R1和R2的值

R1和R2的值要根据电池的温度监测范围和热敏电阻的电阻值来确定，现举例说明如下：

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从上面的推导中可以看出，待设定的温度范围与电源电压VCC是无关的，仅与R1、R2、RTH、RTL有关；其中，RTH、RTL可通过查阅相关的电池手册或通过实验测试得到。

在实际应用中，若只关注某一端的温度特性，比如过热保护，则R2可以不用，而只用R1即可。R1的推导也变得简单，在此不再赘述。

2.7 欠压锁闭

TP4056拥有一个内部欠压锁定电路对输入电压进行监控，在VCC升至欠压锁定门限电压之前使芯片保持在停机工作
模式。当VCC电压升高至3.8V之后，芯片退出UVLO，开始正常工作。VCC下降时的UVLO迟滞电压为200mV。

2.8 自动充电循环

电池电压达到浮充电压，充电循环被终止之后，TP4056立即对BAT端电压进行监控。当BAT端电压低于4.1V时，充
电循环重新开始。确保了电池被维持在一个接近满电的状态，同时免除了进行周期性充电循环启动的需要。

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2.9 电池反接保护功能

TP4056具备锂电池反接保护功能，当电池正负极反接于TP4056电压输出BAT引脚，TP4056会停机显示故障状态，无充电电流。充电指示管脚处于高阻态，RLED灭，此时反接的电池漏电电流小于1mA。将反接的电池正确接入，TP4056自动开始充电循环。

3. DW01A 概述

DW01A 是为单节锂离子电池供电系统而设计的专用保护芯片，集成了过电压充电保护、过电压放电保护、充电过流保护、放电过流保护与短路保护等，防止锂电池损坏或寿命减少。芯片采用超小型的封装和较少的外部元器件使得 可以完美的集成到有限的电池包里面。精确的过充电保护电压确保了安全并充足的充电。低功耗设计使芯片在工作与存储时静态功耗极低。

3.1 典型应用

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4. FS8205A 场效应管

2个N沟道 耐压:20V 电流:6A

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5.8205A TSSOP-8封装

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参考资料

  • [1] 【B站】如何围绕TP4056 IC设计一个电池充电电路 【YouTube】DIY Lithium Battery charger Circuit (with protection)

  • [2] 【立创商城】TP4056 (C725790)

  • [3]【立创商城】DW01A (C436931)

  • [4]【立创商城】FS8205A S0T-23-6 （C908265） 2个N沟道 耐压:20V 电流:6A 和 8205A TSSOP-8 (C5148694)

  • [5] 【电子元件3D模型】 https://octopart.com/

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