任务介绍
本次的任务都是电池与电源管理相关的，现在的产品开始对电池的监控有了更多的要求，电池监控芯片也就应运而生了，我们本次选择的任务四就是设计一个电池监控模块，一个具备I2C通信接口的锂电池保护板，要具备I²C通信接口，能够实现电池工作状态的数据交互和参数配置。具体包括：实时读取电池电压、温度、剩余电量、充放电状态，同时支持通过上位机软件或MCU对保护参数进行灵活配置。这意味着电池管理系统需要兼具硬件安全保护与软件可编程的灵活性。在尺寸约束方面，PCB需控制在25mm×20mm的范围内，这对电路布局提出了较高的要求，也对芯片封装提出了较高的要求。在器件选择上，本方案采用德州仪器的BQ27441DRZR-G1A芯片，它能够通过电池电压、电流与温度的监控，实现对电池剩余电量和健康状态的精确估算，且支持 I²C 接口，符合任务的通信需求。
模块介绍
本次设计的智能电池保护模块是基于BQ27441进行的，BQ27441DRZR-G1A是德州仪器（TI）推出的基于阻抗追踪技术的单节锂离子/聚合物电池燃料计量芯片，采用12引脚2.5mm×4mm SON封装，支持高达4.5Ah的电池容量，具备精确测量电池剩余电量（SoC）、电压、电流和温度的能力。其I2C接口支持标准模式（100kHz）和快速模式（400kHz），超低功耗设计（运行模式平均95μA，休眠模式仅3.5μA）使其适用于便携式设备。该芯片通过集成温度传感器和专利算法，可在-40℃至80℃工作温度范围内实现高精度计量，但实际应用中建议在5℃-45℃范围内使用以确保锂电池正常充放电。
基于BQ27441DRZR-G1A的电池监控保护模块需结合硬件接口与软件协议实现。硬件上，芯片通过SDA和SCL与微控制器连接，VCC和GND分别接入3.3V电源与地线，保护功能需通过外部电路扩展。软件层面，需通过I2C协议读取寄存器数据（如剩余容量、电压、温度）。
BQ27441DRZR-G1A芯片DigiKey链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/texas-instruments/BQ27441DRZR-G1A/4626408
原理图和PCB模块介绍
原理图
PCB
3D效果图
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | 智能电池保护模块 |
核心芯片 | BQ27441 |
板卡尺寸 | 20mm x 20mm |
供电电压 | 3.3V |
电池电压 | 4.2V |
管脚定义
管脚属性 | 管脚名 | 管脚编号 |
IO | SDA | 1 |
IO | SCL | 2 |
P | 3.3V | 3 |
P | GND | 4 |
eZ-PLM上新建物料和项目的截图
使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。
物料添加展示图
项目详情图
心得体会
本次选择了一个智能电池保护模块进行设计，相信大家手里都有各种各样的锂电池，通过这个模块可以对电池的使用过程掌握的更加详细，模块化设计的初衷也是希望可以快速验证的时候可以快速使用，这次当看到主题的时候第一时间就选择了这个任务，在成本性能等方面做了综合的对比下选择了这款电池监控芯片，希望可以早点收到器件进行打样测试！
