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發(fā)現(xiàn)一個(gè)挺普遍的問(wèn)題：大家在挑選鋰電池充電管理芯片的時(shí)候，往往只關(guān)注“能不能充電”，卻忽略了輸入電壓范圍、過(guò)壓保護(hù)、溫度管理這些在實(shí)際應(yīng)用中特別容易出問(wèn)題的環(huán)節(jié)。
有位做便攜式藍(lán)牙音箱的客戶(hù)就跟我說(shuō)過(guò)，他們之前用了一款普通的充電芯片，結(jié)果用戶(hù)誤用了快充頭，直接把芯片燒了，售后率居高不下。后來(lái)?yè)Q了一款帶高壓保護(hù)的芯片，問(wèn)題就解決了。他用的就是要聊的HT4056H。
這篇文章就結(jié)合HT4056H的技術(shù)規(guī)格，跟大家聊聊這款芯片到底適合用在哪些產(chǎn)品上，怎么選型才能少踩坑。
一、先搞清楚HT4056H是什么
HT4056H是一款帶過(guò)壓保護(hù)（OVP）的高壓線(xiàn)性鋰離子電池充電管理IC。從名字就能看出幾個(gè)關(guān)鍵信息：
“高壓”指的是它的輸入耐壓很高，最高可以到40V，同時(shí)帶有6.0V的過(guò)壓保護(hù)。這是什么概念？意味著哪怕用戶(hù)用了一個(gè)不穩(wěn)定的電源適配器，或者插到了車(chē)充、快充頭上，芯片也不會(huì)第一時(shí)間燒掉。
“線(xiàn)性”指的是它的工作方式，屬于線(xiàn)性充電芯片，優(yōu)點(diǎn)是外圍電路簡(jiǎn)單、成本低、沒(méi)有開(kāi)關(guān)噪聲。
“單節(jié)鋰離子電池充電器”說(shuō)明它是專(zhuān)門(mén)為4.2V鋰電池設(shè)計(jì)的，這也是目前市面上絕大多數(shù)便攜式電子產(chǎn)品的電池類(lèi)型。
從封裝來(lái)看，HT4056H提供了兩種選擇：一種是ESOP8，另一種是TDFN2x2-8L。TDFN2x2-8L這個(gè)封裝特別小，只有2mm×2mm，適合那些對(duì)PCB空間要求極為苛刻的產(chǎn)品。
二、核心參數(shù)解讀，這些數(shù)據(jù)背后代表什么
1. 輸入電壓范圍：4.5V到36V，OVP觸發(fā)點(diǎn)6.0V
這是HT4056H最突出的優(yōu)勢(shì)之一。普通的充電芯片輸入耐壓一般在6V-7V左右，稍微過(guò)壓就容易燒。而HT4056H的輸入電壓范圍是4.5V到36V，也就是說(shuō)，即使輸入電壓瞬間沖到30多伏，芯片也不會(huì)損壞。
更重要的是它的過(guò)壓保護(hù)（OVP）功能。當(dāng)輸入電壓超過(guò)6.0V時(shí)，芯片會(huì)自動(dòng)切斷充電回路，保護(hù)后端電路和電池。這在實(shí)際應(yīng)用中非常實(shí)用——現(xiàn)在很多用戶(hù)手里都有各種快充頭，輸出電壓可能是9V、12V甚至更高，如果沒(méi)有OVP保護(hù)，后果可想而知。
2. 充電電流：最高1A，外部可調(diào)
HT4056H的最大充電電流是1A，通過(guò)PROG引腳外接一個(gè)電阻來(lái)設(shè)定。充電電流的大小直接決定了充電速度，1A對(duì)于大多數(shù)單節(jié)鋰電池來(lái)說(shuō)是比較合理的區(qū)間，既不會(huì)太慢，也不至于因?yàn)殡娏鬟^(guò)大導(dǎo)致電池發(fā)熱嚴(yán)重。
需要說(shuō)明的是，線(xiàn)性充電芯片的效率跟輸入輸出電壓差直接相關(guān)。如果用5V輸入給3.7V的電池充電，壓差1.3V，效率大概在74%左右。如果輸入電壓更高，效率會(huì)相應(yīng)降低，發(fā)熱也會(huì)增加。所以雖然HT4056H能承受高壓，但從實(shí)際應(yīng)用角度考慮，建議輸入電壓控制在5V-6V之間，這樣能兼顧充電效率和芯片溫度。
3. 充電精度：4.2V ±1%
充電終止電壓的精度直接影響電池壽命。精度越高，電池越不容易出現(xiàn)過(guò)充。HT4056H的浮充電壓在4.158V到4.242V之間，典型值4.2V，誤差控制在±1%以?xún)?nèi)。這個(gè)精度在同類(lèi)產(chǎn)品中屬于主流水平，能夠滿(mǎn)足絕大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
4. 三段式充電：涓流、恒流、恒壓
HT4056H采用的是經(jīng)典的涓流/恒流/恒壓充電模式。
當(dāng)電池電壓低于2.9V時(shí)，芯片進(jìn)入涓流充電模式，電流大約為恒流階段的1/10，用于恢復(fù)嚴(yán)重虧電的電池，避免大電流充電對(duì)電池造成損傷。
當(dāng)電池電壓達(dá)到2.9V以上后，進(jìn)入恒流充電階段，以設(shè)定的恒定電流快速充電。
當(dāng)電池電壓接近4.2V時(shí)，進(jìn)入恒壓充電階段，充電電流逐漸減小，直到電流降到恒流階段的1/10時(shí)，充電終止。
這種充電方式是目前鋰電池充電管理的主流方案，兼顧了充電速度和電池壽命。
5. 靜態(tài)電流和待機(jī)功耗
HT4056H在充電模式下的靜態(tài)電流典型值260μA，待機(jī)模式下180μA。當(dāng)輸入電源被移除時(shí)，電池漏電流小于2μA。這個(gè)功耗水平對(duì)于電池供電的設(shè)備來(lái)說(shuō)非常重要——尤其是那些需要長(zhǎng)期待機(jī)的產(chǎn)品，比如智能門(mén)鎖、無(wú)線(xiàn)傳感器等，2μA的漏電流幾乎可以忽略不計(jì)。
6. 溫度管理：智能熱調(diào)節(jié)
線(xiàn)性充電芯片的一個(gè)痛點(diǎn)就是發(fā)熱。HT4056H內(nèi)置了熱反饋機(jī)制，當(dāng)芯片內(nèi)部結(jié)溫達(dá)到145℃左右時(shí)，會(huì)自動(dòng)降低充電電流，把溫度控制在安全范圍內(nèi)。這個(gè)功能在高溫環(huán)境或者PCB散熱條件不好的情況下特別有用。
三、基于參數(shù)判斷，HT4056H適合用在哪些產(chǎn)品上
結(jié)合上面的參數(shù)分析，HT4056H的應(yīng)用場(chǎng)景其實(shí)已經(jīng)比較清晰了。我把它歸納為幾類(lèi)：
1. 便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品
這是最典型的應(yīng)用領(lǐng)域。比如藍(lán)牙耳機(jī)充電倉(cāng)、便攜式藍(lán)牙音箱、手持小風(fēng)扇、電動(dòng)牙刷、剃須刀、智能手表、霧化器等等。
這類(lèi)產(chǎn)品的共同特點(diǎn)是：內(nèi)部空間有限，對(duì)成本敏感，需要簡(jiǎn)單可靠的充電方案。HT4056H的TDFN2x2-8L封裝非常適合這類(lèi)產(chǎn)品，外圍只需要幾個(gè)電阻電容就能構(gòu)成一個(gè)完整的充電電路，PCB布局非常緊湊。
以藍(lán)牙耳機(jī)充電倉(cāng)為例，現(xiàn)在很多充電倉(cāng)都支持Type-C接口，用戶(hù)可能會(huì)用各種不同的充電頭去充。有了HT4056H的高壓保護(hù)和OVP功能，就算用戶(hù)用快充頭，也不會(huì)損壞充電倉(cāng)內(nèi)部電路，可靠性大大提升。
2. 智能家居和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備
智能門(mén)鎖、無(wú)線(xiàn)門(mén)鈴、智能傳感器、安防攝像頭這些設(shè)備通常使用可充電鋰電池供電，而且安裝位置可能比較隱蔽，更換電池不方便，所以充電的可靠性就變得很重要。
這類(lèi)設(shè)備往往需要長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)，HT4056H的低待機(jī)功耗特性就很有優(yōu)勢(shì)。2μA的電池漏電流意味著即使設(shè)備長(zhǎng)期不充電，電池的自放電也不會(huì)太嚴(yán)重。
另外，這類(lèi)設(shè)備很多時(shí)候是用在家庭環(huán)境中，電源適配器質(zhì)量參差不齊，輸入電壓波動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生。HT4056H的寬輸入電壓范圍和OVP保護(hù)能夠很好地適應(yīng)這種復(fù)雜的使用環(huán)境。
3. 小型電動(dòng)工具和玩具
遙控車(chē)、無(wú)人機(jī)、電動(dòng)螺絲刀、小型吸塵器這類(lèi)產(chǎn)品通常需要快速充電，而且使用頻率高，電池充放電循環(huán)頻繁。
HT4056H最大1A的充電電流對(duì)于容量在1000mAh-2000mAh之間的電池來(lái)說(shuō)是比較合適的，1-2小時(shí)可以充滿(mǎn)。如果電池容量更大，也可以考慮用兩片HT4056H分別給并聯(lián)的電池組充電。
4. 車(chē)載設(shè)備
行車(chē)記錄儀、車(chē)載空氣凈化器、便攜式導(dǎo)航儀這些設(shè)備在車(chē)上使用時(shí)，供電來(lái)自點(diǎn)煙器或者車(chē)載USB接口。汽車(chē)上的電源環(huán)境其實(shí)挺復(fù)雜的，發(fā)電機(jī)輸出電壓會(huì)有波動(dòng)，啟動(dòng)瞬間可能還有浪涌，普通的充電芯片很容易出問(wèn)題。
HT4056H最高40V的輸入耐壓和OVP保護(hù)在這個(gè)場(chǎng)景下就很有優(yōu)勢(shì)了。即使車(chē)載電壓出現(xiàn)較大的波動(dòng)，芯片也能穩(wěn)定工作。
5. 備用電源和應(yīng)急設(shè)備
移動(dòng)電源（雖然現(xiàn)在更多用開(kāi)關(guān)型充電芯片，但小容量的移動(dòng)電源用線(xiàn)性方案也可以）、應(yīng)急燈、便攜式儲(chǔ)能設(shè)備等，這些設(shè)備對(duì)充電可靠性的要求也比較高，HT4056H的穩(wěn)定性和保護(hù)功能能夠滿(mǎn)足基本需求。
四、從實(shí)際應(yīng)用角度，選型時(shí)需要注意的幾個(gè)細(xì)節(jié)
1. 充電電流的設(shè)定
充電電流通過(guò)PROG引腳外接電阻來(lái)設(shè)定，公式大致是IBAT = 1000V / RPROG。舉個(gè)例子，如果要設(shè)置1A充電電流，RPROG = 1000V / 1A = 1kΩ，但規(guī)格書(shū)上給出的典型值是1.2kΩ對(duì)應(yīng)1000mA，所以實(shí)際應(yīng)用時(shí)建議參考規(guī)格書(shū)中的典型值表格，最好在實(shí)際樣機(jī)上驗(yàn)證一下。
另外需要考慮的是，充電電流越大，芯片發(fā)熱越嚴(yán)重。雖然HT4056H有熱調(diào)節(jié)功能，但如果PCB散熱設(shè)計(jì)不好，實(shí)際能達(dá)到的充電電流可能達(dá)不到設(shè)定值。所以布板時(shí)建議把芯片底部的散熱焊盤(pán)可靠接地，并盡量加大銅箔面積幫助散熱。
2. 輸入電容的選擇
典型應(yīng)用電路中，VCC輸入端需要接一個(gè)電容，通常用10μF左右的陶瓷電容。考慮到實(shí)際使用中可能遇到輸入電壓波動(dòng)或者熱插拔的情況，這個(gè)電容建議選擇耐壓25V或更高的規(guī)格，避免因輸入過(guò)壓導(dǎo)致電容擊穿。
3. TEMP引腳的用法
TEMP引腳是電池溫度檢測(cè)端，可以用來(lái)監(jiān)測(cè)電池在充電過(guò)程中的溫度，防止電池過(guò)熱。如果不需要這個(gè)功能，可以直接把TEMP引腳接地。
如果需要使用溫度檢測(cè)，需要在TEMP引腳和VCC、GND之間接兩個(gè)分壓電阻，配合電池內(nèi)部的NTC熱敏電阻來(lái)檢測(cè)溫度。當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，芯片會(huì)暫停充電。
4. 狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)
HT4056H提供了CHRG和STDBY兩個(gè)開(kāi)漏輸出的狀態(tài)引腳。CHRG在充電過(guò)程中輸出低電平，STDBY在充滿(mǎn)后輸出低電平。這兩個(gè)引腳可以直接驅(qū)動(dòng)LED指示燈，也可以通過(guò)上拉電阻接到MCU的IO口，讓主控芯片讀取充電狀態(tài)。
5. 電池反接保護(hù)
規(guī)格書(shū)上提到HT4056H具有電池反接保護(hù)功能。這意味著如果電池正負(fù)極接反了，芯片不會(huì)損壞，只會(huì)停止充電。這個(gè)功能在生產(chǎn)裝配或者用戶(hù)更換電池的時(shí)候特別有用，能有效降低因操作失誤導(dǎo)致的損壞率。
五、和同類(lèi)產(chǎn)品相比，HT4056H的競(jìng)爭(zhēng)力在哪
市面上單節(jié)鋰電池充電芯片其實(shí)很多，比較常見(jiàn)的有TP4056、TP4057、MAX1555等等。HT4056H相比這些產(chǎn)品，最突出的優(yōu)勢(shì)就是高壓輸入和OVP保護(hù)。
傳統(tǒng)的TP4056輸入耐壓只有6V左右，稍微過(guò)壓就容易燒。而HT4056H直接把這個(gè)上限拉高到了36V，同時(shí)集成了6.0V的OVP。對(duì)于需要高可靠性的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這個(gè)差異是非常關(guān)鍵的。
封裝方面，HT4056H提供了TDFN2x2-8L這個(gè)超小封裝，比傳統(tǒng)的SOP8封裝小得多，適合空間受限的產(chǎn)品。同時(shí)也有ESOP8封裝，方便兼容現(xiàn)有設(shè)計(jì)。
另外，HT4056H的待機(jī)功耗和電池漏電流都控制得不錯(cuò)，2μA的漏電流在同類(lèi)產(chǎn)品中屬于比較好的水平。
六、選芯片就是選可靠性
很多時(shí)候產(chǎn)品出問(wèn)題，不是設(shè)計(jì)有問(wèn)題，而是元器件選型的時(shí)候忽略了實(shí)際使用場(chǎng)景中的不確定性。用戶(hù)手里的充電頭、充電線(xiàn)、使用環(huán)境都是不可控的，這就要求充電管理方案要有足夠的設(shè)計(jì)冗余。
HT4056H這款芯片給我的感覺(jué)就是“皮實(shí)”——耐壓高、有保護(hù)、功耗低、外圍簡(jiǎn)單。它可能不是參數(shù)最亮眼的，但在實(shí)際應(yīng)用中，這種穩(wěn)定可靠的特性往往比追求極限參數(shù)更有價(jià)值。
如果你正在做一個(gè)需要單節(jié)鋰電池充電功能的產(chǎn)品，無(wú)論是消費(fèi)電子、智能家居還是車(chē)載設(shè)備，HT4056H都值得認(rèn)真考慮一下。特別是那些對(duì)可靠性有要求、使用環(huán)境復(fù)雜、或者PCB空間緊張的項(xiàng)目，這款芯片的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。
選型的時(shí)候建議根據(jù)實(shí)際需要的充電電流、PCB尺寸、散熱條件來(lái)綜合判斷，可以參考規(guī)格書(shū)中的典型應(yīng)用電路做樣機(jī)驗(yàn)證。希望這篇文章能對(duì)大家的選型工作有所幫助
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