TP4056、IC LP2951、ICLM3622を使用した3つのスマートリチウムイオンバッテリー充電器

これらのスマートでインテリジェントなバッテリー充電器は、定電流、定電圧、および摂氏25度の一定温度という、3つの重要なパラメーターを監視することにより、リチウムイオンバッテリーを急速に充電します。

投稿では、3つのハイエンド、自動、高度なシングルチップCC / CVまたは 定電流、 定電圧3.7Vリチウムイオンバッテリー充電器回路、専用のハイエンドIC TP4056、IC LP2951、IC LM3622を使用し、バッテリー温度検知および終端機能を備えています。

デザイン＃1

回路の説明

最初の設計はおそらく最も賢い設計であり、単一セルのリチウムイオン電池を安全に充電するために特別に設計された包括的な定電流（CC）、定電圧（CV）線形充電器ICであるICTP4056を組み込んでいます。

SOPパッケージが付属しており、外部コンポーネントの数がほとんどないため、ICTP4056はポータブルリチウムイオン充電アプリケーションに特に適用できます。

さらに、TP4056は、USBおよび壁コンセントベースのアダプタ電源でも動作します。

このスマートな設計は、回路内のあらゆる種類の負の充電電流を防ぐように構成された内部PMOSFETアーキテクチャが存在するため、ブロッキングダイオードに依存しません。

高出力動作モードまたは高い周囲温度で使用している間、充電電流を調整して体温を制限するために、特別な熱フィードバックループが含まれています。

ザ・ フル充電電圧は4.2Vに固定されています 、充電電流は、特定の単一の抵抗を介して外部から調整できます。

IC TP4056は、最終フロート電圧が達成された後、充電電流が設定値の1/10に低下するとすぐに、充電サイクルを自動的にシャットダウンする機能を備えています。

このICTP4056の他の主な機能には、内蔵の電流モニター回路、低電圧ロックアウト、自動再充電再開、およびフル充電のカットオフと電源入力電圧スイッチのオンを示すいくつかのステータスピン配置が含まれます。

ICTP4056の画像とピン配列の配置

データシートTP4056

機能と仕様

• 充電電流は最大1000mAにプログラムできます
• 回路には、パワーデバイス、センシング抵抗、またはブロッキングダイオードを使用しないでください。
• シングルセルリチウムイオン電池のアプリケーションを充電するためのSOP-8パッケージの本格的なリニア充電器。
• 定電流/定電圧出力を生成するように設計されています
• ダイレクトUSBポートプラグインを介してシングルセルリチウムイオンバッテリーを充電できます
• 内部で設定された4.2Vの定充電電圧、+ /-1.5％の精度
• 自動再充電の初期化が含まれています。
• 表示用のダブルLED互換充電ステータス出力ピン
• C / 10充電終了または自動シャットダウン機能
• トリクル充電は、2.9Vのしきい値に達するとすぐに開始されます。
  ・内部ソフトスタートプロセッサが突入電流を制限および抑制します
• 8ピンSOPパッケージが付属しており、ラジエーターはGNDに接続する必要があります。

絶対最大定格

• 入力電源電圧（VCC）：-0.3V〜8V・
• 温度：-0.3V〜10V
• CE：-0.3V〜10V
• BAT短絡時間：連続
• BATピン電流：1200mA
• PROGピン電流：1200uA
• 最高ジャンクション温度：145°C
• 動作周囲温度範囲：-40°C〜85°C
• 鉛温度（はんだ付け、10秒）：260°C

アプリケーション

• 携帯電話、PDA、GPS
• ドックとクレードルの充電
• デジタルスチルカメラ、ポータブルデバイス
• USBバス駆動の充電器、充電器

TP4056ICのピン配列仕様と機能詳細

TEMP（ピン1）：温度センス入力

リチウムイオン電池パックのNTCサーミスタの出力にTEMPピンを接続します。 TEMPピンの電圧が供給電圧VINの45％を下回るか80％を超える場合、最低0.15秒以上、バッテリーの温度が高すぎるか、過度に低下していることを示し、この位置での充電が停止されます。温度検出機能は、TEMPピンをグランドレールに結合することで無効にできます。

PROG（ピン2）：定充電電流設定に関連付けられており、このピン2からGNDに抵抗RI（prog）を接続することで設定できます。

プリチャージモードでは、ISETピンの電圧は約0.2Vに調整されます。定充電電流モードでは、ISETピンの電圧は約2Vに調整されます。すべてのモード内および充電の過程で、ISETピンの電圧を利用してメーターを流れる充電電流を監視できます。

GND（Pin3）：アース端子

Vcc（ピン4）：正の入力電源電圧

VINは、内部回路が動作するための電源入力です。 VINがBATピン電圧より約30mv低くなると、TP4056は低電力スリープモードになり、BATピンの電流が2uA未満に減少します。

BAT（Pin5）：バッテリー接続ピン。

バッテリーのプラス端子をBATピンにリンクします。チップが無効モードまたはスリープモードにあるときはいつでも、BATピンは2uA未満の電流を消費します。 BATピンは、接続されたバッテリーに充電電流を提供し、正確な4.2Vの電圧レギュレーションを提供します。

（ピン6）：オープンドレイン充電ステータス出力、バッテリーが充電終了シャットオフポイントに達すると、このピン配列は内蔵スイッチを介してローにドラッグされますが、通常、このピンは高インピーダンス状態のままです。

（ピン7）：オープンドレイン充電ステータス出力バッテリーが接続されて充電が開始されると、このピン配置は内蔵スイッチによってローになります。それ以外の場合、ピンは高インピーダンス状態に保持されます。

CE（Pin8）：チップイネーブル入力。ここでの入力が高いと、ユニットを通常の動作モードにすることができます。

CEピンを論理ローレベルに牽引すると、TP4056チップが強制的に無効モードまたはシャットダウンモードになります。

CEピンは互換性があり、TTLまたはCMOSロジックトリガーに関連付けることができます。

TP4056を使用したリチウムイオン電池充電回路

次の設計は、定電流および定電圧機能を備え、4.2Vで自動終端する典型的なリチウムイオンバッテリ充電器回路を表しています。

次の図は、上記のCV、CCLi-Ionバッテリー充電器回路のLEDステータス表示の詳細を示しています。

礼儀：南京トップパワーASICCorp。

設計＃2：単一のICLP2951を使用するインテリジェントリチウムイオンバッテリー充電器

次の投稿では、単一のICLP2951を使用した非常にシンプルで安全なリチウムイオンバッテリー充電回路について説明します。

鉛蓄電池とは異なり、リチウムイオン電池の良い点の1つは、最初は1Cのレートで充電できることです。これは、充電電流が開始時のバッテリーの定格AHと同じくらい高い可能性があることを意味します。

この記事で紹介する設計は、単一の3.7Vリチウムイオンセルまたは標準の携帯電話のバッテリーを比較的遅い速度で外部から充電するために使用できます。

この図は、ポータブルステレオユニットのリチウムイオンセルを充電するために使用された構成を示しています。

データシートLP2951

回路の充電仕様は以下のように要約できます。

• 最大充電電流= 150mA
• フル充電電圧= 4.2V +/- 0.025V
• 充電電流=電流制限充電モードに設定されます。

使い方

与えられた回路では、IC LP2951は、温度に対して非常に安定した出力電圧を供給することができるため、特別に選択された主要なアクティブコンポーネントになります。

このデバイスは、160mAマークを超える電流の生成から出力を制限する内蔵の電流調整システムも備えています。

さらに、ICは完全に短絡防止であり、サーマルシャットダウン機能が組み込まれています。

示されている抵抗値は、ICがセルが接続されている出力で正確な4.2Vを生成するように正確に選択されています。

トリマーは、抵抗器の許容誤差と定格に矛盾がある場合に備えて、電圧を調整するために追加されます。

最初に、特定の放電されたセルの電圧レベルが4.2V未満の場合、ICは、前述のように、セルに約160mAの最大電流を生成します。

この初期電流上昇はセルを急速に充電するため、セルは最短で4.2Vのフル充電定格値に到達します。

リチウムイオンセルの端子電圧が4.2Vマークに達すると、IC LP2951は即座に電流を抑制し、バッテリーが4.2Vレベルを超えることができるようにします。

上記のプロセスは、充電サイクル中のICの定電圧調整機能を強調しています。

回路に含まれる大きな値の抵抗は、バッテリーの「オフ」電流ドレインを2mA未満に保証し、330pFコンデンサは、高インピーダンスフィードバックノードで生成される不要なノイズから回路を安定させます。

出力のダイオードは、明らかに、入力電圧がない場合にバッテリー電圧がICに逆流するのを防ぐためのものです。

デザイン＃3：ICLM3622を使用したリチウムイオン用のもう1つの効率的な充電器

データシートLM3622

ここでは、すべてのタイプのリチウムイオン電池を非常に安全に、考慮せずに充電するために特別に設計された、電流制御されたリチウムイオン電池充電回路について説明します。

リチウムイオン電池は、指定された充電方法を使用しないと、瞬時に損傷したり爆発したりする可能性があるため、細心の注意を払って充電することをお勧めします。

この素晴らしいチップを提供してくれたTEXASINSTRUMENTSに感謝します。これは、優れたリチウムイオン充電器、コントローラーデバイスであるLM3622です。

回路の機能

このICは、すべてのリチウムイオン電池の基本的な前提条件である、定電圧で定電流を生成するように設計されています。 ICは、単一のリチウムイオンセルまたは多数のパックを充電するように構成できます。

IC LM3622を使用する回路には、充電の必要性と接続されているバッテリーに応じて、5〜24Vの電圧を供給することができます。

ICは、機能を実装するために高精度の外部抵抗を必要としません。さらに、入力電圧がない場合、ICのバッテリからの電流のドレインはごくわずかです。

チップの内蔵回路は、温度補償されたバンドギャップリファレンスの原理により、充電電流を正確に調整します。

電流は調整されますが、外部の電流検出抵抗を介して行われます。バンドギャップの原理により、回路と入力電源電圧の効率的な動作制御性能が得られます。

示されている電流制御リチウムイオン電池充電器回路は、単一の3.7Vリチウムイオン電池を充電できる低ドロップアウト線形リチウムイオン電池充電器の設計を示しています。

低電圧検出を有効にするために、スイッチJ1およびJ2を適切に選択することができます。ICは、最初にセルの電圧を検出し、低電圧検出の「有効ステータス」から充電プロセスを開始します。

トランジスタQ2は、接続されたバッテリがICの内部設定によって決定される目標レギュレーションレベルに達するとすぐに動作状態になります。Q2は、接続されたバッテリへの安定化電圧の供給を開始し、回路の定電圧充電モードを開始します。 。

上記の状況では、バッテリーは端子間で一定の安定化電圧を受け取り、充電電流はバッテリーの充電レベルに応じて監視されます。フル充電状態に達すると、バッテリーへの充電電流は安全な値まで大幅に減少します。

ICLM3622を使用したスマートリチウムイオンバッテリー充電器の回路図

これらはあなたのための分類されたトップ3のスマートでインテリジェントなリチウムイオンバッテリー充電器回路でした。そのようなスマートなデザインをグレードアップするアイデアや情報が他にある場合は、コメントで自由に表現してください。