2025 Make Blocks阶段1 - USB-C接口的单节锂电池充电模块
该项目使用了BQ24610RGER,实现了单节锂电池充电的设计,它的主要功能为:精准多阶段电池充电控制,灵活的系统电源管理与集成功能,内置多重硬件保护功能,覆盖输入、电池、芯片及系统全链路,保障充电过程安全。
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更新2025-10-11
重庆电力高等专科学校
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任务介绍

具备充电状态指示LED

充电电流可调(100mA-1A)

包含过充过放保护

PCB尺寸建议控制在30mm×20mm范围内

模块介绍

本模块智能充电、状态指示、电流可调、过充/过放保护 于一体的高性能锂电池管理模块,可通过USB-C接口充电采用同步降压技术,充电效率高、发热少,并自动管理充电全过程(预充、恒流、恒压)。安全双重保障BQ24610提供过压、过流、过热保护。通过电位器可在 100mA至1A 范围内调节充电电流,LED指示灯清晰显示充电状态(充电中/充满/故障)USB-C输入,使用方便。

BQ24610RGER

Texas InstrumentsBQ24610RGER

原理图和PCB模块介绍

原理图

BQ24610RGER主要性能指标

BQ24610RGER 是一款面向 1至6节 锂电池的 10A大电流、高效率同步降压充电控制器。 5V - 28V,适配常见的笔记本电源、高功率适配器。灵活支持 1到6节 锂离子/锂聚合物电池串联, 电压精度 ±0.5%,电流精度 ±3%,有效延长电池寿命。 600kHz同步降压,转换效率高,发热量小。 内置输入过压、电池过压、充电过流、热关断保护。支持电池温度监控和可编程安全定时器。

类别:集成电路(IC)电源管理(PMIC)电池充电器

制造商:Texas Instruments

包装:卷带(TR)剪切带(CT)Digi-Reel® 得捷定制卷

零件状态:在售

电池化学成份:锂离子/聚合物

电池数:1 ~ 6

电流 - 充电:恒流 - 可编程

可编程特性:电流

故障保护:过流,超温,过压,短路

充电电流 - 最大值:10A

电池组电压:2.1V

电压 - 供电(最高):28V

工作温度:0°C ~ 125°C(TJ)

安装类型:表面贴装型

BQ24610RGER管脚定义

ACN1:适配器电流误差放大器的负输入。

ACP2 :适配器电流误差放大器的正输入。

ACDRV3 :交流适配器到系统的 MOSFET 驱动器输出,用于电源路径管理。

CE4: 充电使能引脚,逻辑高电平有效(内部有下拉电阻)。

STAT1 5: 漏极开路输出的充电状态指示引脚1(例如,指示充电进行中)。

TS 6: 连接电池组的热敏电阻,用于监测电池温度,实现冷/热充电暂停。

TTC 7 安全计时器和终止控制,通过连接电容来设置充电超时时间。

PG 8 开漏输出,用于指示电源状态良好。

STAT2 9 漏极开路输出的充电状态指示引脚2(例如,指示充电完成或故障)。

VREF 10 输出一个精确的 3.3V 参考电压,可为外部电路提供参考。

ISET1 11 用于设置快速充电电流的输入引脚。

VFB 12 电池电压反馈引脚,通过外部电阻分压网络设置充电终止电压。

SRN 13 电池电流误差放大器的负输入(连接电流检测电阻的一端)。

SRP 14 电池电流误差放大器的正输入(连接电流检测电阻的另一端)。

ISET2 15 用于设置预充电电流和充电终止电流阈值的输入引脚。

ACSET 16 用于设置适配器最大输入电流限制的输入引脚。

GND 17 信号地。

REGN 18 内部 6V 线性稳压器输出,为低边栅极驱动器供电。

LODRV 19 同步降压转换器中低边(Low-Side)N-MOSFET 的栅极驱动输出。

PH 20 开关节点,也是高压侧栅极驱动器的负电源端。

HIDRV 21 同步降压转换器中高边(High-Side)N-MOSFET 的栅极驱动输出。

BTST 22 高压侧栅极驱动器的自举电容连接引脚,用于产生高于输入电压的驱动电平。

BATDRV 23 电池和系统之间隔离 MOSFET 的驱动器输出,用于防止电流倒灌。

VCC 24 主电源输入引脚(范围 5V 至 28V)。

物料截图

项目详细图

image.png

心得体会

完成一个基于BQ24610RGER的充电模块设计后,让我明白这不仅是将芯片数据手册上的符号变成现实,更是一次对理论、实践和耐心的全面考验。我必须认清一个现实理想元件不存在,数据手册上的公式是完美的,但实际选型时,电感的饱和电流、电容的等效串联电阻、电阻的精度和温漂都会成为影响性能的关键。比如,一个便宜的电感在接近饱和电流时感值会暴跌,导致电流纹波巨大甚至损坏芯片这种后果是很严重的还有PCB布局是“隐形”的电路,电源设计界有句名言:“布局就是电路的一部分”。这绝不是夸张。高频开关回路的面积哪怕大一点点,都会产生严重的电磁干扰和电压尖峰,导致系统不稳定、效率低下甚至莫名奇妙地重启。精心布局和糟糕布局的板子,性能可能是天壤之别。所以在布局方面我在这方面下了功夫,热管理是绕不开的课题即使效率达到90%,在100mA的充电电流下,仍会有不小的功率以热的形式耗散。芯片的热焊盘 是否通过足够多的过孔连接到地平面,功率电感和大电流走线的铜箔面积是否足够,直接决定了模块能否长时间稳定工作。手摸一下烫不烫,是最直接的压力测试。调试顺序至关重要不要一上来就接电池。正确的顺序是先检查电源,不接电池和负载,只上输入电,检查VCC、REGN等电压是否正常。再检查波形用示波器看开关节点(PH)的波形是否干净、频率是否正确。一个丑陋的、充满振铃的波形几乎能告诉你所有布局问题。最后接电池测试:逐步增加负载,监测充电电流、电压的精度和温升。做完这个项目,我再回头看芯片数据手册,会发现它不再是枯燥的参数表,而是一位“设计大师”写给我的、充满细节和警告的“操作指南”。让我明白真正理解“绝对最大值”、“推荐工作条件”这些章节背后的深意。总而言之,完成这样一个项目,我收获的不仅仅是一个能充电的电路板,更是一套完整的、可迁移的开关电源设计和调试方法论。 下次当我面对更复杂的电源芯片时,我会更加自信和从容。

软硬件
元器件
BQ24610RGER
具有 5V 至 28V 输入的独立 1 至 6 节降压电池充电控制器
电路图
附件下载
USB-C接口的单节锂电池充电模块.kicad_pcb
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团队介绍
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