TP4056 是一種用于鋰離子電池充電的線性充電控制器，它具備完整的恒定電流/恒定電壓線性充電管理功能。本文將從 TP4056 的電路圖、常見型號、參數(shù)、工作原理、特點、作用和應(yīng)用等方面進行詳細闡述。

一、TP4056 的電路圖解釋

TP4056 的基本充電電路圖由以下幾個部分構(gòu)成：

1. 輸入電源端 (VCC)：TP4056 的輸入端通常接入 5V 電源，例如 USB 接口、手機充電器或其他 5V 電源適配器。輸入電壓范圍為 4.5V 至 6V，建議使用標準的 5V 電源進行供電。

2. 電池端 (BAT)：TP4056 的 BAT 引腳連接到鋰離子電池正極，為電池提供充電電流。在充電過程中，該引腳輸出恒定的充電電壓，確保電池以恒定電流/電壓方式充電。

3. 恒流/恒壓充電 (CC/CV)：TP4056 采用恒流/恒壓的充電方式。在充電開始階段，TP4056 提供恒定電流進行快速充電，當電池電壓逐漸升高至設(shè)定電壓（通常為 4.2V）時，轉(zhuǎn)換為恒壓充電，直至電池充滿。

4. 充電狀態(tài)指示 (STAT1/STAT2)：TP4056 提供兩個狀態(tài)指示引腳，用于通過外接 LED 顯示充電狀態(tài)。例如，常見的應(yīng)用是連接兩個 LED：STAT1 接綠色 LED，表示電池充滿；STAT2 接紅色 LED，表示正在充電。

5. 電流設(shè)定 (PROG 引腳)：通過連接一個外部電阻到 PROG 引腳，可以設(shè)置充電電流的大小。TP4056 內(nèi)置的電流調(diào)節(jié)機制允許用戶根據(jù)電池容量靈活調(diào)整充電電流。

6. 熱保護功能：TP4056 內(nèi)置有過溫保護機制，當芯片溫度過高時，它會自動減小充電電流，避免因過熱而損壞電池或充電電路。

7. 輸入電壓檢測功能：TP4056 會檢測輸入電源的電壓，當輸入電壓不足時，自動停止充電，以確保安全性。

一個常見的 TP4056 充電電路如圖所示：

VCC(USB) ------| VIN (TP4056) |------ 電池正極 (BAT)
            | PROG (電流設(shè)定電阻)
            | STAT1, STAT2 (充電狀態(tài) LED)

二、常見型號

TP4056 是一款經(jīng)典的充電管理 IC，市面上有一些兼容型號或者升級型號的芯片，例如：

1. TP4057：TP4056 的升級版，提供更強的電流控制能力以及更高的精度。

2. MP2617：是一種適用于更大電流的電池充電管理芯片，具有更強的散熱和功率控制能力。

3. SY6911：具備與 TP4056 類似的功能，但增加了輸入電壓范圍和更高的工作效率。

三、主要參數(shù)

1. 輸入電壓范圍：4.5V 至 6V，典型值為 5V。

2. 充電電流：可調(diào)節(jié)，最大可支持 1A，常見的設(shè)定電流為 500mA 或 1000mA。

3. 充電終止電壓：4.2V，精度為 ±1%。

4. 工作溫度范圍：-40℃ 至 +85℃，適合多種環(huán)境下使用。

5. 熱調(diào)節(jié)功能：當芯片溫度超過一定限度時，充電電流會自動減小，以防止芯片過熱。

四、工作原理

TP4056 的工作原理基于恒流/恒壓充電模式（CC/CV）。其內(nèi)部電路首先通過 PROG 引腳設(shè)定充電電流。當電池電壓較低時，TP4056 提供恒定電流進行充電。當電池電壓逐漸接近目標電壓（4.2V）時，TP4056 自動切換到恒壓模式，以恒定電壓為基礎(chǔ)，逐漸減小充電電流，直至電流達到設(shè)定的終止電流為止，此時充電結(jié)束。

具體來說，TP4056 的充電過程可分為三個階段：

1. 預(yù)充電階段：當電池電壓低于 3V 時，TP4056 進入預(yù)充電模式，此時提供較小的電流（大約為設(shè)定電流的 10%）進行慢速充電。

2. 恒流充電階段：當電池電壓超過 3V，TP4056 進入恒流充電階段。此時，充電電流達到設(shè)定值，快速為電池充電。

3. 恒壓充電階段：當電池電壓接近 4.2V 時，TP4056 進入恒壓模式，逐漸減小充電電流，直到充電結(jié)束。

該充電過程確保了電池在不同電壓下得到最佳的充電方式，從而延長電池壽命并提高充電效率。

五、特點

1. 精確的電壓控制：TP4056 能夠?qū)㈦姵爻潆娭?4.2V，并且充電精度可以達到 ±1%，確保電池不過充或欠充。

2. 可調(diào)節(jié)的充電電流：通過外部電阻設(shè)置充電電流，可以適應(yīng)不同容量的電池，靈活性高。

3. 內(nèi)置熱保護：TP4056 內(nèi)部集成熱調(diào)節(jié)電路，當芯片溫度過高時，會自動降低充電電流，防止芯片過熱。

4. 簡單易用的電路設(shè)計：TP4056 的外圍電路非常簡單，只需幾個電阻和電容即可搭建完整的充電系統(tǒng)，非常適合低成本設(shè)計。

5. 狀態(tài)指示功能：TP4056 通過外部 LED 顯示充電狀態(tài)，便于用戶實時了解電池的充電情況。

六、作用

TP4056 的主要作用是為鋰離子電池提供高效、安全的充電管理。它的電壓、電流控制精度高，能夠確保電池以最佳狀態(tài)充電，有效延長電池壽命。同時，TP4056 還能在電池接近滿電時智能切換至恒壓充電模式，防止電池過充。

此外，TP4056 具備過溫保護功能，當充電電路或電池溫度過高時，芯片會自動降低充電電流或暫停充電，防止因過熱而造成電池損壞。

七、應(yīng)用

TP4056 廣泛應(yīng)用于各種需要鋰離子電池充電管理的場合，尤其是在小型設(shè)備和低功耗場景中，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。以下是幾種典型應(yīng)用：

1. 便攜式設(shè)備：TP4056 常被應(yīng)用于智能手環(huán)、藍牙耳機、MP3 播放器等小型便攜式設(shè)備中，用于為設(shè)備內(nèi)置的鋰離子電池提供充電管理。

2. 移動電源：TP4056 也被廣泛用于移動電源的電池充電管理，通過 USB 接口為電池充電。

3. 小型電子產(chǎn)品：如遙控器、LED 手電筒等電子設(shè)備，TP4056 可以確保這些設(shè)備中的鋰電池得到安全可靠的充電。

4. 智能家居設(shè)備：智能門鎖、攝像頭等智能家居設(shè)備，也常用 TP4056 作為其電池充電管理方案。

5. 無人機和 RC 玩具：對于無人機、電動玩具等需要頻繁充電的設(shè)備，TP4056 能夠確保電池的充電過程快速且安全。

八、一款鋰離子電池充電管理 IC

TP4056 作為一款鋰離子電池充電管理 IC，因其工作穩(wěn)定、充電效率高、設(shè)計簡單且成本低的特點，廣泛應(yīng)用于便攜式設(shè)備、移動電源等領(lǐng)域。本文詳細介紹了 TP4056 的電路圖、常見型號、參數(shù)、工作原理、特點、作用和應(yīng)用，希望能幫助您更好地理解和使用 TP4056 芯片。

九、TP4056的設(shè)計注意事項

在使用 TP4056 進行電路設(shè)計時，除了理解其工作原理，還需注意一些關(guān)鍵問題，以確保充電管理的穩(wěn)定性和可靠性。以下是設(shè)計過程中需特別注意的幾點：

1. 輸入電源的選擇

• TP4056 的輸入電壓范圍為 4.5V 至 6V，因此在選擇輸入電源時需確保電壓穩(wěn)定，避免因輸入電壓波動過大而影響充電效果。最常見的輸入電源是 USB 5V 接口，或者使用穩(wěn)定的 5V DC 適配器供電。

2. PROG 引腳電阻的選擇

• PROG 引腳用于設(shè)置充電電流，選擇合適的外部電阻可以控制充電電流的大小。充電電流公式為：$$I_{ ext{CHG}} = frac{1000}{R_{ ext{PROG}}}$$ICHG=RPROG1000例如，如果希望設(shè)置充電電流為 1A，則需要選擇一個 1kΩ 的電阻。充電電流可以根據(jù)電池的容量和充電需求進行靈活調(diào)節(jié)。

3. 電池保護電路

• 雖然 TP4056 本身具備一些保護功能，但在實際應(yīng)用中，建議為鋰電池增加額外的保護電路，如過壓、過流和短路保護。這可以確保電池在意外情況下不會過度放電或充電，延長電池的使用壽命。

4. 充電狀態(tài)指示 LED

• TP4056 提供了 STAT1 和 STAT2 兩個狀態(tài)引腳，通常接入 LED 作為充電狀態(tài)的指示燈。需要注意的是，LED 的正極應(yīng)連接到電源的正極，而負極連接到 STAT 引腳。STAT1 和 STAT2 輸出為開漏結(jié)構(gòu)，外部需要通過拉高電阻實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

5. 散熱處理

• TP4056 是線性充電芯片，因此在高充電電流下，芯片會產(chǎn)生一定的熱量。如果充電電流較大（如 1A），建議增加散熱片或?qū)⑿酒胖迷谕L(fēng)良好的環(huán)境中，以防止過熱保護機制過早觸發(fā)，影響充電效率。

6. 電容器的選擇

• 輸入和輸出端通常需要分別增加一個電容來穩(wěn)定電路。常見的選擇是 1μF 的陶瓷電容放置在輸入端（VCC）和 10μF 的電容放置在電池端（BAT）。這些電容能夠有效減少電源噪聲，提高充電過程的穩(wěn)定性。

十、TP4056在設(shè)計中的實際應(yīng)用案例

為了更好地理解 TP4056 的應(yīng)用，以下是幾個常見的 TP4056 設(shè)計案例，涵蓋不同的設(shè)備需求和應(yīng)用場景：

1. 智能手環(huán)充電電路設(shè)計

在智能手環(huán)等可穿戴設(shè)備中，由于設(shè)備體積小、功耗低，TP4056 非常適合作為充電管理芯片。設(shè)計時，通常會選擇 500mA 或更低的充電電流，以保護電池并延長使用壽命。

• 輸入電壓：通過 USB 5V 接口為手環(huán)提供穩(wěn)定的電源輸入。

• PROG 電阻：設(shè)置為 2kΩ，充電電流約為 500mA。

• 狀態(tài)指示燈：使用兩個 LED 分別指示充電中（紅燈）和充滿（綠燈）。

• 電池：連接一塊容量為 300mAh 的鋰電池，電池正極連接到 TP4056 的 BAT 引腳。

這種設(shè)計能夠確保智能手環(huán)在使用時得到安全高效的充電，充電過程穩(wěn)定、簡單，并通過狀態(tài)指示燈方便用戶了解電池的充電情況。

2. 移動電源充電管理電路設(shè)計

移動電源通常使用容量較大的鋰離子電池組，需要較高的充電電流。TP4056 支持高達 1A 的充電電流，因此常用于移動電源的充電管理電路設(shè)計中。

• 輸入電壓：通過 USB 接口或 5V DC 電源適配器輸入電壓。

• PROG 電阻：選擇 1kΩ，設(shè)置充電電流為 1A。

• 保護電路：增加一個額外的鋰電池保護板，用于防止過充和過放。

• 散熱措施：由于充電電流較大，建議為 TP4056 增加散熱片或設(shè)計良好的散熱通道，以避免芯片因過熱而頻繁進入保護狀態(tài)。

3. 無線耳機充電盒設(shè)計

無線耳機充電盒通常具有較小的電池容量，但需要快速充電功能，以便用戶在短時間內(nèi)為耳機補充足夠的電量。TP4056 是無線耳機充電盒中的理想選擇，能夠在緊湊的電路中實現(xiàn)高效充電管理。

• 充電電流：設(shè)置為 300mA 左右，適合小容量電池的充電需求。

• 充電盒電池：通常是 200mAh 左右的鋰離子電池，確保充電盒在短時間內(nèi)充滿電。

• 電路簡化：由于 TP4056 電路設(shè)計簡單，外圍元件較少，非常適合空間有限的無線耳機充電盒設(shè)計。

十一、TP4056與其他充電管理芯片的對比

雖然 TP4056 在許多應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，但市場上還有許多其他充電管理芯片。以下是 TP4056 與一些常見芯片的對比：

1. TP4056 與 MCP73831

MCP73831 是 Microchip 推出的低成本鋰離子電池充電管理芯片，與 TP4056 類似，具備恒流/恒壓充電功能。兩者的區(qū)別主要在以下幾點：

• 輸入電壓范圍：TP4056 支持 4.5V 至 6V，而 MCP73831 的輸入電壓范圍為 3.75V 至 6V，支持更低的輸入電壓。

• 充電電流：TP4056 最大支持 1A 的充電電流，而 MCP73831 最大僅支持 500mA。

• 封裝形式：TP4056 主要為 SOT-23-6 封裝，而 MCP73831 為 SOT-23-5 封裝，后者在體積上更小，適合極端空間受限的應(yīng)用。

2. TP4056 與 BQ24075

BQ24075 是 TI（德州儀器）推出的智能電源路徑管理充電芯片，廣泛應(yīng)用于智能手機、平板電腦等設(shè)備中。

• 智能電源路徑管理：與 TP4056 不同，BQ24075 具備智能電源路徑管理功能，能夠在外部電源和電池之間無縫切換，確保設(shè)備在插入電源時可以直接供電，而無需經(jīng)過電池。

• 充電電流：BQ24075 支持更高的充電電流，最大可達 1.5A，適合大容量電池。

• 保護功能：BQ24075 內(nèi)置有完整的電池保護功能，包括過壓、過流和短路保護，而 TP4056 僅具備基本的熱保護功能。

TP4056 更適合簡單的低成本應(yīng)用，而 BQ24075 適合復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計。

3. TP4056 與 CN3065

CN3065 是一款國產(chǎn)鋰電池充電管理芯片，功能與 TP4056 類似，主要應(yīng)用于便攜式設(shè)備。

• 工作電壓范圍：兩者的輸入電壓范圍相似，但 CN3065 支持的最大充電電流為 1.2A，略高于 TP4056。

• 外圍元件：CN3065 的外圍電路與 TP4056 類似，同樣具有較低的元件需求，適合小型化設(shè)計。

總體來看，TP4056 以其成熟的技術(shù)和良好的兼容性，廣泛應(yīng)用于各種消費類電子產(chǎn)品，而 CN3065 則是國內(nèi)市場的一種替代方案。

十二、TP4056的未來發(fā)展趨勢

隨著電子設(shè)備的快速發(fā)展，鋰離子電池的應(yīng)用場景越來越廣泛，充電管理芯片的需求也日益增加。未來 TP4056 的發(fā)展方向可能包括以下幾點：

1. 更高的充電效率：隨著電池技術(shù)的發(fā)展，未來的充電管理芯片可能會進一步提升充電效率，減少充電時間。

2. 多功能集成化：未來的充電管理芯片可能會集成更多的功能，如電池健康管理、快速充電技術(shù)等，提供更智能的充電管理方案。這種集成化趨勢可以簡化電路設(shè)計，減少外圍元件，降低成本，同時提高產(chǎn)品的可靠性。

3. 適應(yīng)多種電池類型：未來的充電管理芯片可能不僅限于鋰離子電池，還可能支持其他新興的電池類型，如固態(tài)電池、鈉離子電池等，以適應(yīng)多樣化的能源存儲需求。

4. 更小的體積與封裝：隨著消費類電子產(chǎn)品日益小型化，充電管理芯片的體積也會逐漸縮小。未來的芯片可能采用更緊湊的封裝形式，以適應(yīng)微型化設(shè)備的需求。

5. 無線充電支持：無線充電技術(shù)正在快速普及，未來的充電管理芯片可能會集成對無線充電的支持，使得設(shè)備充電更加方便、靈活。

6. 高集成度的解決方案：除了充電功能，未來的芯片可能會與其他電源管理功能相結(jié)合，形成完整的電源管理解決方案，從而進一步簡化系統(tǒng)設(shè)計，提高性能。

十三、一款經(jīng)典的線性鋰電池充電管理芯片

TP4056 是一款經(jīng)典的線性鋰電池充電管理芯片，憑借其簡單、穩(wěn)定、低成本的特點，廣泛應(yīng)用于各類消費類電子設(shè)備中。其恒流恒壓充電模式、內(nèi)置的熱調(diào)節(jié)機制以及簡單的外圍電路，使得它成為許多設(shè)計者的首選，特別是在小型便攜設(shè)備中。

在選擇 TP4056 進行設(shè)計時，需注意充電電流的設(shè)置、散熱管理、輸入電源的選擇等細節(jié)。同時，TP4056 也可以通過簡單的電路改造應(yīng)用于更加復(fù)雜的系統(tǒng)中，如智能手環(huán)、無線耳機充電盒、移動電源等。

雖然 TP4056 已經(jīng)是市場上非常成熟的產(chǎn)品，但隨著技術(shù)的不斷進步和需求的增加，未來的充電管理芯片將朝著更高效、更智能、更加集成化的方向發(fā)展。對于設(shè)計者而言，理解 TP4056 的工作原理和應(yīng)用場景，不僅能夠幫助設(shè)計出高效、穩(wěn)定的充電電路，還能為未來的產(chǎn)品設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)。

TP4056 常見型號及參數(shù)表：

在實際設(shè)計中，TP4056 的使用相對靈活，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景調(diào)整充電電流和外圍電路。與其他充電管理芯片相比，TP4056 具備良好的性能與性價比平衡，適合多種鋰電池充電應(yīng)用。

TP4056 的主要特點：

• 簡單易用：外圍元件少，電路設(shè)計簡化，適合中小型電子產(chǎn)品。

• 支持 USB 供電：適配 USB 5V 電源，方便在各種便攜設(shè)備中使用。

• 可調(diào)充電電流：通過外接電阻靈活調(diào)節(jié)充電電流，適應(yīng)不同容量的鋰電池。

• 多重保護功能：內(nèi)置溫度調(diào)節(jié)、過壓保護等功能，確保充電安全。

• 低成本：相較于其他充電管理芯片，TP4056 價格低廉，適合大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用。

TP4056 的主要應(yīng)用：

1. 可穿戴設(shè)備：如智能手環(huán)、智能手表等，TP4056 負責(zé)電池充電管理，提供穩(wěn)定的電源供給。

2. 無線耳機及充電盒：TP4056 小巧、簡單的設(shè)計，非常適合無線耳機等小型設(shè)備的充電系統(tǒng)。

3. 移動電源：在便攜式電源設(shè)備中，TP4056 的高充電電流能力可以快速為內(nèi)部電池充電。

4. 藍牙音箱：藍牙音箱等需要長時間續(xù)航的設(shè)備也常使用 TP4056 作為充電管理芯片，確保充電過程高效、安全。

5. 其他消費類電子設(shè)備：包括便攜風(fēng)扇、電子煙、充電電筒等小型電池供電設(shè)備，TP4056 都可以作為充電管理核心使用。

未來展望：

TP4056 已經(jīng)是鋰電池充電管理市場中的重要角色，隨著鋰電池應(yīng)用的擴展，預(yù)計未來 TP4056 將繼續(xù)發(fā)揮重要作用。同時，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，未來的充電管理芯片可能會更加智能，能夠?qū)崟r監(jiān)控電池狀態(tài)，提供更多的保護功能和更高效的充電解決方案。

通過對 TP4056 的深入理解和合理應(yīng)用，可以有效提升產(chǎn)品的使用體驗和電池管理能力。在新興的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備以及消費電子領(lǐng)域，TP4056 將繼續(xù)扮演重要的角色，助力各種新技術(shù)的發(fā)展和普及。