单片线性锂电充电器（典型型号：TP4054 / TP4056、LTC4054、bq25170）内部集成 PMOS 功率管、电流采样、CC/CV 控制环路与保护电路，仅需少量外围元件即可完成单节锂离子 / 锂聚合物电池的充电管理。该方案无开关、低 EMI、BOM 极简，适合小电流便携设备。
适用范围：单节 3.7 V 锂电，浮充电压 4.2 V；部分型号支持 4.35 V，磷酸铁锂另有专用版本。
一、基本工作原理
线性充电的本质：内部功率 MOS 工作在线性区，等效为一只可变电阻，通过调节管压降来控制充电电流与电池电压，并非 PWM 开关拓扑。
标准三段式 CC/CV 充电流程如下。
预充电（涓流）阶段
电池电压过低（一般低于 2.9 V）时，芯片以小电流（通常为满充电流的 1/10）恢复电芯，避免深度亏电电池直接大电流充电而受损。
恒流快充阶段
电池电压回升至阈值后进入恒流充电，电流由 PROG 引脚外接电阻设定，电池电压持续抬升。
恒压浮充阶段
电池电压达到 4.2 V 后，电压环路接管，维持 BAT 电压恒定，充电电流持续下降。
充电终止与自动再充电
充电电流下降至设定恒流值的 1/10（C/10）即判定充满并停止充电。输入电源移除后芯片进入微功耗休眠，电池漏电流可低至 1~2 μA；电池电压回落后会自动触发再充电（通常低于浮充电压约 100 mV）。
核心特色：热反馈调节
芯片实时监测自身结温，超过阈值即自动降低充电电流，把结温限制在安全范围内，防止过热烧毁。这是线性充电器最关键的保护机制，用于弥补线性拓扑发热大的短板。
二、引脚定义与电流设定
以经典 TP4056（SOP8）为例：
• VIN 电源输入：接 5 V 适配器或 USB，工作范围约 4~8 V，内置输入欠压与过压保护。
• BAT 电池端：直接接锂电正极，为芯片内部电压采样点。
• PROG 电流编程脚：接电阻 R_PROG 到 GND，设定最大恒流充电电流。
• TEMP 温度检测脚：接 NTC 热敏电阻监测电池温度，异常时暂停充电；不使用温度保护时直接接地。
• CHRG / STDBY 状态指示：开漏输出，外接 LED。充电中 CHRG 点亮，充满后熄灭并转为 STDBY 指示，故障时闪烁。
• GND 地：功率地，PCB 需大面积铜箔散热。
电流设定公式：
I_BAT (mA) ≈ 1200 / R_PROG (kΩ)
举例：R_PROG = 1.2 kΩ 约对应 1 A；R_PROG = 10 kΩ 约对应 120 mA。部分型号系数为 1000（10 kΩ 对应 100 mA），设计时以所用芯片的数据手册为准。
重点：内部自带 PMOS，无需外部肖特基防倒灌二极管，也无需外部电流采样电阻，外围电路大幅简化。
三、典型应用电路
最简电路元件清单：
• VIN 输入端：1 μF 陶瓷去耦电容，紧贴 VIN 引脚放置。
• BAT 电池端：可选 1 μF 电容，稳定采样。
• PROG：R_PROG 电流设定电阻。
• CHRG：LED 串联限流电阻。
• TEMP：接地（不做温度保护）或接 NTC 分压网络。
连接要点：
• VIN 由 5 V 供电，输入电压必须高于电池电压，二者压差即为功率管的损耗来源。
• BAT 直接接锂电池正极，电池负极接 GND；建议电池串联自带保护板（如 DW01 + 8205），芯片只负责充电管理，不替代电池的过充、过放保护功能。
• 状态 LED：CHRG 为开漏输出，LED 阳极接 VIN，阴极串电阻接到 CHRG。
四、核心特性与优缺点
优点
• BOM 极简、PCB 面积小，仅需少量阻容，无电感。
• 无开关噪声，EMI 极低，适合音频、传感器、可穿戴设备。
• 浮充电压精度高（典型 ±1%），对电池友好。
• 集成多重保护：热调节、输入 OVP/UVLO、电池反接保护、C/10 充满判断、自动再充电。
• 待机漏电流极低，拔掉电源后几乎不消耗电池电量。
缺点（选型时最关键）
• 发热大、效率低，损耗功率约为：
P ≈ I_CHG × (V_IN − V_BAT)
5 V 输入、电池 3.7 V、1 A 充电时，芯片功耗约 1.3 W，发热非常明显。因此一般推荐充电电流不超过 1 A，更适配容量较小的电池（≤ 1000 mAh）。
• 输入电压必须高于电池电压，压差越大发热越严重。
• 功率受封装散热能力限制，SOT23 等小封装只能用于几百毫安的小电流场景。
• 对比开关型 Buck 充电器：后者效率高、发热小，但需要电感，外围元件多，EMI 较高。
五、PCB 布局与散热设计
线性 IC 的失效绝大多数源于散热设计不良：
• 散热焊盘（EP / Exposed Pad）必须大面积铺铜，并用多个过孔连接到内层地平面，不能只靠引脚走线散热。
• GND 走线要粗短，功率地与信号地单点连接。
• VIN、BAT 电容就近放置，减小引线电感。
• PROG 走线尽量短，减少电流采样受到的干扰。
• 芯片远离热敏元件与电池，不要布置在密闭狭小空间中。
• 电流大于 500 mA 时优先选 SOP8 / TDFN 等带散热焊盘的封装；SOT23 封装建议电流控制在 300 mA 以内。
六、选型指南与应用场景
典型型号对比
• TP4054：SOT23-5，最大 500 mA，仅 5 个引脚，适合小容量电池，如耳机、手环、小型传感器。
• TP4056：SOP8，最大 1 A，带 TEMP 温度检测与双状态指示，常用于台灯、小风扇、便携美容仪。
• LTC4054：ADI 原版，精度高，适合 USB 供电的便携设备。
• bq25170：TI 出品，带电源路径管理，充电的同时可为系统负载供电，适合带主控的手持设备。
适用场景
TWS 充电仓、录音笔、手持检测仪、LED 小台灯、智能水杯、便携传感器等；以及 USB 供电、充电电流不超过 1 A、空间受限、对 EMI 敏感的产品。
不适合场景
充电电流大于 1 A；电池容量大且需长时间连续大电流充电；密闭外壳、散热条件差；输入电压与电池压差过大（如 12 V 输入给 4.2 V 电池充电）。
七、常见故障与排查思路
• 很快显示充满但电池实际未满：R_PROG 阻值错误、PCB 走线电阻过大、电池老化内阻变大，或电池保护板提前截止。
• 芯片发烫严重：充电电流过大、VIN 与 BAT 压差过高、散热铺铜不足，或电池存在短路。
• 插上电源不充电：VIN 欠压、电池反接、TEMP 引脚悬空触发温度保护，或芯片已损坏。
• 反复启停充电：输入电源带载能力不足导致 VIN 被拉跌，或输入电容容量偏小。
注：仅供学习参考。
