基于MPPT的集成電路，可跟蹤電源點并對電池充電，最大額定功率為1A，外形尺寸為TP4056。

當談到獨立的單電池充電器時，只有一個流行的名字進入我的腦海，那就是我們的多功能鋰離子/鋰po TP4056電池充電器。這是廣泛使用的，有很多功能與電池保護有關(guān)。鋰電池在市場上很容易獲得適當?shù)某潆娊鉀Q方案，但當涉及到太陽能變化時，可以在網(wǎng)上看到一些微控制器項目。我想創(chuàng)建一個獨立的太陽能電池充電器模塊，幸運的是，我在協(xié)和CN3165找到了一個解決方案，就像TP4056鋰離子一樣，充電電流可以用單個電阻在外部設(shè)置。

機載功能包括欠壓鎖定，自動充電，恒流充電，維護充電模式(定時器終止)，充電/終止指示燈和電池溫度監(jiān)測。所有模式和電池充電過程詳細如下。非常感謝PCBWay贊助這個項目的pcb !他們的高質(zhì)量制造和快速周轉(zhuǎn)使這一建設(shè)成為可能。

CN3165及其特點：

CN3165是一款完整的恒流/恒壓線性充電器，適用于單電池鋰離子和鋰聚合物電池。該器件包含一個片上功率MOSFET，消除了外部感測電阻和阻塞二極管的需要。片上自適應(yīng)電池可以根據(jù)輸入電源的輸出能力自動調(diào)整充電電流，因此CN3165非常適合太陽能供電系統(tǒng)。

熱反饋調(diào)節(jié)充電電流，以限制高功率工作或高環(huán)境溫度下的模具溫度。調(diào)節(jié)電壓內(nèi)部固定在4.2V，精度為1%，也可以通過外部電阻向上調(diào)節(jié)。充電電流可以用一個電阻器在外部設(shè)置。斷開輸入電源后，CN3165自動進入低功耗休眠模式，電池漏電流降至小于3uA。

特點:

?適用于太陽能供電系統(tǒng)

?片上功率MOSFET

?不需要外部阻塞二極管或電流檢測電阻

?預(yù)置4.2V調(diào)節(jié)電壓，精度1%，可通過電阻器向上調(diào)節(jié)

?連續(xù)充電電流可達1A

?恒流/恒壓操作

?輸入電源電壓被移除時自動低功耗休眠模式

?指示燈或uP接口狀態(tài)指示

?C/10電荷終止

?自動充電

?電池溫度傳感

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線路圖:

我已經(jīng)閱讀了數(shù)據(jù)表，它描述了添加了一些保護功能的應(yīng)用電路。數(shù)據(jù)表電路如下：

在這里，我們需要一個電阻來設(shè)置電池充電電流的最大輸出，一個電容在電池端子上用于電源噪聲消除。還有一些led指示燈用于電池更換和完成模式。在單個電池運行時，反饋引腳直接連接到電池端，連續(xù)監(jiān)測電池電壓，以實現(xiàn)自動充電重新啟動和斷電。相同的充電IC可以通過用分壓器饋送反饋引腳來對1個以上的電池進行最大1amp的充電。

修改后的電路:

我修改了電路，增加了一些外部保護功能。我添加了一個USB C型輸入，一個TVS二極管來拒絕太陽能輸出中的任何尖峰，一個正向偏置二極管來使其極性友好，可以在原理圖中看到。

在第2節(jié)中，IC本身與2個電阻一起設(shè)置電流，led指示燈和IC的一些耦合電容器。

在第3節(jié)中，輸出從引腳頭獲取，并且它還包含與TP4056相同的保護電路。所有這些都被打包成一個小的形式因素。

PCB布局:

這是我在考慮所有噪音和穩(wěn)定性問題時所執(zhí)行的硬件關(guān)卡設(shè)計。軌道經(jīng)過足夠的計算以承載最大電流，從而提供最大功率并減少熱效應(yīng)。兩個板載狀態(tài)led用于監(jiān)控電池充電。并且為了保持開關(guān)部分對輸入和輸出的所有影響最小，PCB根據(jù)輸入到輸出流進行劃分。我保持了與TP4056板相同的外形因素，這使得這個設(shè)計更實用，更容易作為一個獨立的電池充電設(shè)備使用。輸入電源采用C型USB，焊盤設(shè)計與TP4056相同。

BOM和裝配注意事項：

焊接時，最佳做法是先安裝IC和USB連接器。然后是小電容，電阻，然后是電感。因為IC焊盤和USB連接器很難用手焊接。如果你不想組裝電路板，那么PCBWAY組裝服務(wù)是最好的選擇。

鋰離子電池充電方式：

讓我們深入了解充電過程，看看鋰離子電路的變化過程中發(fā)生了什么。

充電:

涓流充電(也稱為預(yù)充電)分為兩個階段：它是一種電池保護功能，只有在電池放電過量時才會啟用。

如標稱電壓為3.7v，電池過放電(如低于2.8V)，則先進行恢復(fù)充電，防止電池因電流過大而損壞。此時，軟件還沒有啟動，是一種由硬件控制的行為。這一階段的“涓流充電”是指電池過放電后到恢復(fù)到開機電壓之前的充電過程。涓流充電電流為最大充電電流的1/10，即0.1C(以最大充電電流為1A為例，涓流充電電流為100mA)。

通常所說的涓流充電是指持續(xù)一段時間的充電過程。它是一種恒壓充電，限制了充電電流的取值;當電池達到正常電壓(3.7v)時，涓流變化模式關(guān)閉，恒流充電模式開啟。

恒流恒壓充電：

在標準充電過程中，電池以等于最大充電電流的恒定電流充電。隨著電池電壓的穩(wěn)步上升，當電壓接近設(shè)定的最大電壓時，充電過程切換到恒壓充電(約4.15v)。此時，充電電流逐漸減小，直至達到最大充電電流的1/10，此時充電過程結(jié)束。恒壓變化模式用于保持電池健康，不會更快地退化。

電池上提到的充電電流額定值，由C額定值定義。C是表示電流相對于電池標稱容量的一種方法。例如，如果電池的容量為1000mAh，則1C等于1000mA (1A)的充電電流。

充電終止:

有兩種典型的充電終止方法：最小充電電流法和定時器法(或兩者的結(jié)合)。最小電流法監(jiān)測恒壓充電階段的充電電流，當充電電流降至0.02C ~ 0.07C時終止充電過程。第二種方法是在恒壓充電階段開始時開始計時，連續(xù)充電2小時后終止充電過程。在現(xiàn)代，即使手機顯示100%健康，充電終止也不會停止，此時以非常小的電流繼續(xù)充電，以增加電池的整體壽命。

測試和工作：

我在裝配了一個最大電流限制為100mA的電源后給電路板上電，這樣如果出了什么問題，也不會損壞任何東西。但是在第一次工作時，所有的連接都是正確的，但是在上電之前總是檢查VCC和GND線的連續(xù)性。所以，我連接了一個3.9V的鋰離子電池，最大充電電壓為4.2V。設(shè)置默認充電電流。充電電流額定值應(yīng)該與電池額定值相匹配，所以我總是建議使用高C額定值的電池，同時用3A充電。

太陽能充電:

簡單的充電:

當電池在全電位充電時，產(chǎn)生的熱量很少，這滿足了這個IC 94%的效率。我也測試了所有的保護功能，它們都工作得很正常。始終建議檢查電路板的輸出電壓，鋰離子電池的輸出電壓應(yīng)在4.15-4.22伏范圍內(nèi)。

本文編譯自hackster.io