锂电池充放电管理：TP4056+DW06

1. 设计描述

      TP4056和DW06，是一种便捷的单节聚合物锂电池管理方案，具有较好的稳定性与安全性、高集成度、低成本的优点，适用于各种小型便携式电子设备。

1.1. 整体特征

• 自动切换充电模式。Type-C接上外部电源后可将电池充电至 4.2 V，TP4056自主控制涓流、恒流、恒压充电模式，具有两个指示灯显示充电状态。
• 防止电池过放电。电池电压小于 3.8 V后，DW06会把电池的负极与用电器的GND断开。
• 多维度保护。TP4056提供充电保护，倒充防护；DW06提供过放保护，RT9013与DW06共同提供输出端短路保护。
• 低静态电流。实测值60 uA，静态耗电流理论值最大值140 uA (TP4056=70 uA, DW06=3.8 uA, RT9013=60 uA)

1.2. 相关方案

      在放电保护上，一片DW06可以替代掉传统的DW01+8205(含2个N沟道MOS管)，不仅减少了外部元件数量，同时成本更低。选型上，DW03和DW06的功能和参数非常相近，DW06供电电压可达10V，DW03供电电压只能忍受6V。

      TP405x选型可参考：

      单节锂电池供电的范围2.7~4.2 V，普通的LDO压差太大就不合适了，故用低压差LDO。

2. 验证结果

      由于要测试一些极端状态，故使用了一块拆机放干了的聚合物锂电池进行测试。电池初始电压为0.000V，无任何标识，容量未知。TP4056的PROG引脚接的编程电阻值为4.7 kΩ。

2.1. 充电指示灯

      由于自己没有红色LED，故用蓝色LED作为CHRG引脚上的替代。在测试中灯的表现基本与手册基本相符：

2.2. 充电测试

      当接上5V电源，未接电池时，输出浮充电压为4.2V。接上电池后，由于电池电压非常低，无法开启TP4056的充电过程，于是将电池先短暂插在3.3V输出端，电池电压得到拉升，然后把电池插到BAT端，就能正常充电了。

      4.7kΩ编程电阻下，电池电压<2.8 V时，涓流充电电流40 mA；>3V时，恒流充电电流217 mA；当电池电压达到4 V后，电流为30 mA，说明进入恒压模式。最终 2 h后绿灯亮表示电池充满，取下电池测得电压为4.09 V。

2.3. 静态功耗

      不接电池和负载，接5 V电源时，从5 V端口测得静态电流 0.43 mA；

      当接上电池(4 V），不接5 V电源和负载时，从电池端口测得静态电流 60 uA。

2.4. 防护功能

      √ 防倒充：只接电池，在5V端口测得有浮动电压，但不会输出电流（万用表最小量程60uA测短路电流仍为0）。

      √ 防短路：在3.3V输出端接一块1kΩ的滑动变阻器，逐渐调小阻值，得到下图的平均输出电流与负载电阻的关系图，调大阻值后电流恢复。只能防输出端短路，其它情况的短路得不到防护。

      √ 防过放：电池电压降至2.81V后，3.3V输出端的GND与电池负极断开，输出的电压为0，电池电压不再明显下降。但手册上DW06的过放电检测电压2.4V，过放电释放电压2.7V，实际上提前发生了过放防护。

3. 应用建议

      TP4056+DW06方案能实现锂电池充放保护功能，但整合后电路的实际效果并不是数据手册中功能和特性的简单叠加，故在实际应用中应进行充分测试，以实际结果为准。

踩坑记录与注意事项：

• TP4056的电池反接保护并不能保护DW06的供电支路，故电池和电源都不可以反接！(实测反接时，电池输出430 mA电流，虽然电路没有因此损坏)。如果要添加防电池反接功能，请在电池接入端口添加一个小压降的肖特基二极管。
• TP4056和DW06周边电路均依照芯片手册提供的应用示例设计，具体工作原理和过程请阅读相应手册。DW06手册中的示例电路有点抽象，电池负极和公共地区分不明。（导致有了改进布线的第2版）
• XH2.54的插座孔改大后也可以插排针，使用时请勿与外部接触短路。
• Type-C座子，用的中温锡浆焊的，引脚改长一些会更好焊。