双节锂电池保护IC新手设计指南，从选芯片到画板子一篇全讲透

双节锂电池保护IC完整设计指南参考设计过流计算电压检测充电搭配电路图BOM全公开做双节锂电池7.4V/8.4V产品保护IC是必不可少的。很多人在设计时会遇到这些问题我的电池组只有两根线还需要保护IC吗过流保护电流怎么算过充过放电压谁来检测充电电路怎么接进去今天把双节锂电池保护IC的设计从头到尾讲一遍基于PW7120芯片带多套参考设计电路图和BOM表拿去直接用。一、双节锂电池保护IC参考设计方案以下4套方案都基于PW7120保护IC覆盖从3A到15A持续电流每套都带完整电路图和BOM。方案A编码2 — 4.5A持续电流14A过流保护保护芯片PW7120SOT23-6MOS管PW8205A021558 x3TSSOP8持续电流4.5A 过流保护约14ABOMC1,C2: 0.1uF/16V x2R1,R2: 330Ω x2R3: 1K x1U1: PW7120U2,U3,U4: PW8205A021558 x3特点采用TSSOP8封装小体积MOS3颗并联实现大电流适合空间紧凑的产品方案B编码3 — 3A持续电流7A过流保护保护芯片PW7120SOT23-6MOS管PW4406A x2SOP8持续电流3A 过流保护约7ABOMC1,C2: 0.1uF/16V x2R1,R2: 330Ω x2R3: 1K x1U1: PW7120U2,U3: PW4406A x2特点最简单的方案只用两颗SOP8 MOS成本最低适合小电流产品如蓝牙音箱、LED灯方案C编码4 — 6A持续电流14A过流保护带均衡保护芯片PW7120SOT23-6MOS管PW4406A x4SOP8持续电流6A过流保护约14A均衡有PW2213 x2BOMC1-C4: 0.1uF/25V x4Q1,Q2: PW2302 x2R1,R2: 330Ω x2R3,R7,R8: 1K x3R5,R6: 620Ω x2U1: PW7120U2-U5: PW4406A x4U6,U7: PW2213 x2特点4颗MOS并联提升电流加均衡芯片PW2213延长电芯寿命适合对电池组一致性有要求的产品方案D编码5 — 15A持续电流30A过流保护保护芯片PW7120SOT23-6MOS管PW80N03 x4TO252持续电流15A过流保护约30A均衡无BOMC1,C2: 0.1uF/16V x2Q1-Q4: PW80N03 x4R1,R2: 330Ω x2R3: 1K x1U1: PW7120特点采用TO252封装大功率MOS4颗并联支持15A持续电流适合电动工具、吸尘器等大功率场景二、电池组只有两根线还需要保护IC吗很多人拿到的电池组只有红黑两根线B和B-没有中间抽头会觉得“这个电池已经封装好了是不是不需要保护电路”。答案需要和不需要。原因如下• 两根线的电池组内部可能自带保护板已封装在电池包内部也可能没有• 如果电池组内部没有保护板你必须在外部加保护IC否则过充过放可能导致电芯鼓包、起火• 所以需要问厂家电阻组里面有带保护板没有有就可以不需要加没有就一定要加怎么判断电池组内部有没有保护板• 有三根线或以上B、B-、中间抽头→ 很可能内部没有保护板中间抽头是给外部保护IC用的• 只有两根线 电池包有封缩膊 → 内部很大可能已集成保护板• 不确定时只能拆开电池组保护模查看三、过流保护如何设置和计算PW7120的过流保护是通过检测MOS管的电压降来实现的而不是用外部采样电阻。芯片内部有一个固定的过电流放电保护阈值 VEDITYP过流电流由MOS管的导通内阻RDS(on)决定VEDITYP 0.2V 过流值A / Q1Q2的RDS(on)其中RDS(on)总 单颗MOS的RDS(on) / 并联数量。所以过流保护电流取决于MOS管型号和并联数量设计要点• 过流保护电流建议设为持续电流的1.5–2倍给启动琬流留余量• 温度越高RDS(on)越大实际过流阈值会变低需考虑最差情况• 短路保护由芯片内部固定阈值触发一般为过流点的2–3倍• 想要更大的持续电流就多并MOS想要更低的过流保护点就少并MOS或选导通内阻更大的型号四、过充和过放电压靠什么检测PW7120内部集成了高精度电压检测电路通过芯片引脚直接监测每节电芯的电压不需要外部增加任何电压检测电路。检测原理• VSS引脚接两节电芯的负极点芯片通过VC、VDD和VSS三个点的电位差计算出每节电芯电压• 第1节电芯电压 VDD - VC• 第2节电芯电压 VC – Vss• 芯片内部比较器实时监测一旦超过阈值立即触发保护外围电路要求• VM引脚串联一颗电阻一般330Ω或1K到电芯中点起滤波和限流作用• 每节电芯并联一颗0.1uF电容到地滤除高频干扰• PCB布局检测线尽量短、远离大电流走线减少耦合干扰五、与充电电路如何连接参考编码15/16/17/18/19双节锂电池保护IC和充电IC是配套使用的充电电路负责把电池充满保护IC负责不让它过充。两者通过P/P-端口连接连接方式• 充电IC输出接保护板的P和P-充放电共用端口• 保护板内部连接电芯B、B-、VM中间抽头• 充电时电流路径充电IC输出 → P → 电芯 → B- → MOS管 → P-• 过充时PW7120自动关断MOS充电电流被切断搭配要点• 充电IC的输出电流必须小于保护板的过流保护阈值否则充电时会误触发保护• 推荐充电电流 ≤ 保护板持续电流的50%留足余量• 充电IC自带OVP保护与PW7120形成双重过充保护• 充放电共用P/P-端口简化线路设计• 只有USB 5V输入选升压方案有12V/24V适配器选降压方案想兼容多种电源选升降压方案总结双节锂电池保护IC的设计并不复杂核心就是一颗PW7120芯片根据持续电流选MOS并联数量过充过放电压芯片自己检测充电电路接P/P-就行。以上所有方案的完整电路图和BOM表都提供