显示页面 讨论 修订记录 反向链接 本页面只读。您可以查看源文件,但不能更改它。如果您觉得这是系统错误,请联系管理员。 ### 6. 锂电池充放电管理模块 #### 模块描述 锂电池充放电管理模块集成了完整的锂电池充电、放电保护和电量管理功能。采用专用充电管理芯片(如TP4056、BQ24072)和保护芯片(如DW01、BQ29700),实现恒流恒压充电、过充过放保护、过流保护等功能。可显示电量状态,支持USB充电和负载供电。广泛应用于便携式电赛作品、移动机器人、无线传感器等需要电池供电的场合,是电池应用的核心模块。 #### 工作原理 ``` [USB 5V输入] → [充电管理IC] → [锂电池3.7V] ↓ ↓ [恒流/恒压控制] [保护IC] ↓ ↓ [充电指示LED] [过充/过放/过流检测] ↓ [升压模块] → [5V输出给负载] 充电过程: 恒流阶段:电池电压<4.2V,恒流充电(如1A) 恒压阶段:电池电压=4.2V,电流逐渐减小 截止阶段:电流<0.1C,充电完成 保护机制: 过充保护:电压>4.3V,断开充电 过放保护:电压<2.5V,断开放电 过流保护:电流>3C,立即断开 ``` #### 技术指标 - **充电芯片**: TP4056 (1A), BQ24072 (1.5A) - **保护芯片**: DW01A + 8205A双MOS - **电池类型**: 单节锂电池3.7V (Li-ion/Li-Po) - **充电电压**: 4.2V±1% - **充电电流**: 500mA-2A可调(电阻设定) - **充电方式**: CC/CV(恒流/恒压) - **保护参数**: - 过充保护:4.25-4.35V - 过放保护:2.3-2.5V - 过流保护:3-10A - **充电效率**: >85% - **静态电流**: <50μA #### 接口管脚定义 | 接口 | 名称 | 功能 | 规格 | |------|------|------|------| | J1 | IN+/IN- | 充电输入 | 5V USB或适配器 | | J2 | BAT+/BAT- | 电池连接 | 单节3.7V锂电 | | J3 | OUT+/OUT- | 输出 | 5V升压输出 | | R1 | ISET | 充电电流设定 | 1.2kΩ=1A | | TP1-2 | TEMP | 温度监测 | 可选NTC | #### 板上设置和信号指示 - **充电指示**: 红色LED充电中,绿色LED充电完成 - **电源指示**: 蓝色LED电源接入指示 - **电量显示**: 4段LED或数码管显示电量 - **充电电流**: 通过ISET电阻设定(R=1200/I(A)) - **保护MOS**: 双MOS背靠背防反接 - **升压电路**: MT3608升压至5V/2A - **按键**: 电源开关按键 - **测试点**: 电池电压、输出电压测试点 #### 电气指标 - **充电输入**: 5V±0.25V, 最大2A - **电池电压**: 2.5-4.2V工作范围 - **充电精度**: ±1% (4.2V) - **充电电流精度**: ±5% - **过充保护**: 4.25-4.35V,延迟<1s - **过放保护**: 2.3-2.5V,延迟<100ms - **过流保护**: 3-10A可调,<10μs - **输出电压**: 5V±5% (升压输出) - **输出电流**: 最大2A (取决于电池容量) - **转换效率**: 充电>85%, 放电>88% - **自耗电**: <50μA (保护板静态) #### 使用说明 1. **电池选择**: 选择合适容量的18650/聚合物锂电,注意极性 2. **充电电流设定**: 根据电池容量设定0.5C-1C充电电流 3. **首次充电**: 新电池首次充电建议0.5C小电流 4. **温度监测**: 可选接NTC温度传感器,高温停止充电 5. **电量显示**: 通过ADC采样电池电压估算电量 6. **过放保护**: 放电至2.75V应及时充电,避免过放 7. **存储**: 长期存储应保持50%电量 8. **安全**: 禁止短路、过充、过放、高温、穿刺 #### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题 - **2021年F题**: 智能送药小车(移动电源) - **2019年E题**: 模拟电磁曲射炮(便携供电) - **2017年H题**: 微电网模拟系统(储能单元) - **2015年H题**: 四旋翼飞行器(机载电源) - **2013年I题**: 简易旋翼飞行器(动力电池) - **2011年E题**: 智能小车(移动电源) - **历年**: 所有移动类、便携类题目 #### 应用技术要点总结 1. **电流匹配**: 充电电流=电池容量/充电时间,建议0.5-1C 2. **热管理**: 大电流充放电时注意散热,监测温度 3. **电量计算**: SOC=(Vbat-3.0)/(4.2-3.0)×100%,或使用库仑计 4. **平衡充电**: 多节串联需平衡充电板 5. **升压设计**: 3.7V升5V选择高效升压芯片(>90%) 6. **低压警报**: 设置3.3V低压警报,保护电池 7. **软启动**: 上电瞬间用软启动减小冲击 8. **防反接**: 使用MOS管或二极管防止电池反接 ---