锂电池充电IC选型与外围设计：从线性到开关的取舍
做便携设备离不开锂电池充电，但选充电IC的时候经常纠结——线性的简单但发热大，开关型效率高但电路复杂。到底怎么选？外围电路又要注意哪些细节？这些问题看似基础，实际踩坑的人不少。
先搞清楚锂电池充电的基本流程。预充阶段（电压低于3V）用小电流，大概是恒流充电电流的1/10，防止过放的电池瞬间大电流充电损坏。然后是恒流阶段（电池电压3V到4.2V），电流恒定，电压逐渐升高。到4.2V后转入恒压阶段，电压保持4.2V，电流逐渐减小，当电流降到恒流电流的1/10时判定充满，充电结束。这个三阶段流程是所有充电IC都要实现的。
线性充电IC最典型的就是TP4056，价格便宜（几毛钱）、外围简单（只需要一个电阻设定充电电流，一个电容一个二极管），在小电流充电场景（500mA以下）用得特别多。但它的缺点也明显——充电时发热量很大，尤其是输入电压高、充电电流大的时候。比如5V输入、1A充电时，IC内部耗散功率大概是(5-4.2)*1A=0.8W，小封装不加散热片很容易过热保护。
开关型充电IC解决了发热问题，效率通常在90%以上。原理是用Buck降压电路来调节充电电流和电压，外围需要电感、肖特基二极管、输入输出电容，电路复杂度和成本都比线性的高。但大电流充电（1A以上）或者输入电压范围宽（比如车充输入12V）的场景，只能用开关型，线性的根本扛不住。常见的开关型充电IC有MP2307、XL6009改充电电路、或者专用的比如SC8915这类。
设定充电电流的电阻怎么选？TP4056的PROG引脚接一个电阻到地，充电电流I=1200/Rprog，Rprog单位是千欧，I单位是毫安。比如要500mA充电电流，Rprog=1200/500=2.4kΩ，选1%精度的金属膜电阻。这个电阻的精度直接影响充电电流的精度，别用5%精度的碳膜电阻将就。
充电状态指示也是外围设计的一部分。TP4056本身有CHRG（充电中）和STDBY（充满/待机）两个开漏输出，接两个LED就行。但LED的限流电阻不能直接接电源——应该接到CHRG/STDBY引脚和地之间，或者用三极管来驱动，否则会影响引脚的开漏输出电平。另外如果需要给MCU反馈充电状态，直接把CHRG引脚接到MCU的GPIO就行，开漏输出可以直接兼容3.3V逻辑。
还有几个容易忽略的细节。第一，电池正极到充电IC的B+引脚之间的走线要粗，大电流下压降不能太大。第二，充电IC附近不要放热敏元件，充电发热会影响周围电路。第三，如果电池长时间不用（超过一个月），自放电会让电压降到3V以下，这时候充电IC会进入预充阶段，别担心是坏了。第四，过充过放保护通常是充电IC+电池保护板双重保障，保护板上的MOS管要选低导通电阻的，否则大电流充放电时压降明显。
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