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三串锂电池保护板芯片IC电路,设计入门版和复杂电路设计参考电路

07/14 15:59
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保护芯片+过流设定+MOS 选型+均衡+充电搭配+放电降压,一次讲透

做三串锂电池(11.1V/12.6V)产品的工程师,要完整搞定一块保护板,需要搞清楚 6 件

事:选什么保护芯片、过流保护电流怎么计算、MOS 管怎么选、要不要加均衡、充电电路怎么搭配、放电后面的降压电路用什么芯片。

今天基于平芯微(PW)成熟平台,把三串锂电池保护板从芯片选型到周边电路全部捕一遍, 每一节都可以直接抄电路图

一、保护芯片选型:PW7126 vs PW7127

三串锂电池保护板的主芯片首选 PW7126 和 PW7127,两颗芯片都集成了过充、过放、过

流、短路四重保护,还支持高精度电压检测,差异主要在封装和 NTC 保护上。

PW7126 — 基本型三串保护芯片

封装:SOP8

保护功能:过充 / 过放 / 过流 / 短路

NTC 保护:无

适用场景:大部分三串应用,包括电动工具、扫地机、小电动车、LED 照明等常规场景

PW7127 — 带 NTC 温度保护的三串芯片

封装:SOP8

保护功能:过充 / 过放 / 过流 / 短路 + NTC 温度保护

NTC 保护:支持(103AT B=3435)

适用场景:对电池包温度敏感的应用,如定制锂电池包、安全等级高的产品、高功率快充場

景,避免电池高温起火

选型建议

不需要温度保护、成本敏感 → 选 PW7126

需要监控电池温度、要求高安全级别 → 选 PW7127

两者引脚兼容度高,项目向前兼容时可预留 NTC 位置

二、过流保护如何设置

过流保护阈值由采样电阻 RSENSE 和芯片内部的过流检测电压 VOCP 决定,基本公式:

过流电流 IOCP = VOCP / RSENSE

PW7126/PW7127 的 VOCP 约为 100mV(以官方手册为准),选不同阻值的采样电阻对应

不同的过流保护电流:

PW7126 的过流设置:由 RSENSE 电阻阻值决定

PW7127 的过流设置:由 MOS 管内阻:Q1+Q2 组成,如 MOS 管 PW4406A,内阻约 15mR,Q1 和 Q2 都是 PW4406A,内阻相加 15mR+15mR=30mR,0.2V30mR=约 7A

实际设计要点

选阻位时,过流保护点建议设为平均持续电流的 1.2–2 倍,避免启动琬流误触发

大电流时双阻并联(如 20A 方案用 RSENSE1+RSENSE2),可降低发热并提高精度

采样电阻选择 1%精度、低温漂型号合金电阻

实际工作电流就受到实际温度影响来决定。请看第三部分内容:MOS 管选型与并联关系

三、MOS 管选型与并联关系

三串保护板 MOS 管主要看三个参数:耐压 VDS、导通内阻 RDS(on)、持续电流 ID。三串电池充电峰值 12.6V,VDS 建议选≥20V 以上。

MOS 并联与持续电流的关系

如 PW4406A 单对 MOS 只能支持 3A 左右持续电流

两对 PW44606A,MOS 并联(x4)可到达 6–7A(SOP8 封装)

TO252 封装的 PW80N03 单对就能到达 7–10A

TO252 双对并联可达 14/15A 持续电流

并联时注意 RDS(on)一致性,建议同型号同批次,避免电流分配不均

同时预留 20%-40%左右实际工作余量设计

注意所有 MOS 管的 ID 电流都是高温极限瞬间值,并不是常规工作时的电流。一般看

MOS 内阻,不是看 ID 电流。

选型建议

持续电流 3A 以内 → PW4406A x2,成本最低

持续电流 6–7A → PW4406A x4 或 PW80N03 x2

持续电流 14A 以上 → PW80N03 x4,TO252 大面积散热

四、均衡电路:PW2213

多节锂电池长期使用后,各节容量、内阻会产生不一致。无均衡时,最弱那节充不满、放先

空,电池组寿命大幅缩短。加均衡电路可以延长电芯寿命,

PW2213 — 锂电池均衡芯片

封装:SOT23-6L

工作方式:被动均衡(耐能量均衡)

均衡阈值:4.2V ± 30mV(当单节电压达到充满阈值时,以旁路电阻方式单独释放这个电池多余能量)

旁路电流:由外接 RBAL(一般 620Ω)决定,约 30–50mA

典型搭配:三串时需萠 3 颗 PW2213(U6/U7/U8),配合 PW2302 驱动 MOS + RBAL 释放电阻

均衡电路设计要点

每节电池都需要一颗 PW2213,3S 保护板共需萠 3 颗

释放电阻选择 2512 620Ω 1%,功癇 2W 以上(释放时发热明显)也可以加大阻值选择其

他封装:1206/1210

均衡驱动 MOS 来开启关闭选 PW2302 或 PW3400A),每节一颗

PCB 布局均衡电阻靠近电池端子,平铺散热

五、充电电路与保护板如何搭配

保护板只解决“安全”问题,而充电电路才能把电池充满。三串电池满充电压 12.6V,根据

输入电源类型选不同的充电拓扑:

搭配设计要点

充电电流 < 保护板持续电流,否则充电时会触发过流保护

P+/P-为充放电共用口,接负载和充电器

充电时均衡芯片 PW2213 自动介入,无需额外控制信号

放电降压电路:PW2163 / PW2205 / PW75XX / PW8600

三串电池输出电压 12.6V~9V(放电区间),后级一般需要降压前级 5V/3.3V/1.8V 供MCU、传感器、LED 驱动等。不同输出电压和电流需求对应不同芯片:

PW2163 — 小体积 DC-DC 降压

输入范围:4.5-18V

输出电流:直 3A

开关频率:高频(可用小型电感

适用:体积敏感、中小功率降压場景,如扫地机 MCU 供电、LED 控制板

PW2205 — 中大电流降压

输入范围:宽范围输入

输出电流:直 5A

特点:高效率、内集成 MOS、外围简单

适用:中功率负载驱动,如风扇、小电机蓝牙音箱后级

PW75XX — 36V 耐压线性稳压 LDO 系列

输出电压:3.3V/5V/3V 等固定可选

静态电流:低至微安级特点:无纹波、外围极简(2 颗电容)、成本低

适用:小电流 MCU/传感器供电,一般接在 DC-DC 后级作二次稳压或 MCU 供电

PW8600 — 80V 耐压线性稳压 LDO 系列

输出电压:3.3V/5V 等固定可选

静态电流:低至微安级

特点:无纹波、外围极简(2 颗电容)、成本低

适用:小电流 MCU/传感器供电,一般接在 DC-DC 后级作二次稳压或 MCU 供电

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