6s锂电池管理一条龙

第一部分：电源适配器

1.拓扑选取：

DCDC玩多了，想接触ACDC，第一次玩市电，所以是看着芯片的官方例程比葫芦画瓢。新手第一次选单管反激是比较友好的，但是我们充电电流规定1C（电池4000mAH），也就是4A,电压25.2V,考虑到损耗等，功率得100W出头了，对于单管反激不是很友好。
后来了解到双管正激，画一半又了解到软开关的原边半桥LLC，LLC可做的功率范围很广，现在也烂大街了，学习和应用资源很多，就又改成LLC，其实用双管正激的话体积可以进一步减小，直接把充电芯片集成到ACDC的板子上。

我们的功率大于75W,需要在前级加PFC电路，同时PFC电路也能使LLC运行更稳定,而且LLC以高效率著称，那么在输出侧用同步整流可以进一步减小损耗。

2.主要器件

PFC:EG6562,中小功率PFC控制芯片。

LLC:EG6599S,LLC控制芯片。

SR:UCC24624,LLC同步整流芯片。

PFCmos:IPD60R360P7S-HXY,编号:

C52098372（原理图那个管子在某宝某顺微买的，结果给我发错了，发成FQD13N06L了耐压只有60V，难受的是焊接的时候才发现，春节快递又停运了，只能用之前买的碳化硅mos换上去了）

半桥mos:IPP65R095C7

同步整流mos:BSC019N06NSATMA1

拆机件都很便宜的，有钱请支持原装。

3.参数计算：

参考资料可以在官网下载，我也放到了附件里，屹晶微的文件里有详细的参数计算过程，可以根据自己的需求修改参数。

已知:
都已经用LLC了，100W功率太憋屈了
那就按照PFC的最大功率250W设计吧

Vin=400V
Vout=28V
我们先假设k值是6
期望的谐振频率设为100kHz

由于采用SR同步整流，满载下Vd=8.9*0.012=0.1V
日常使用时，远小于28V,计算时忽略不计
则变压器匝比

n=Uin/(2*Uout)=400/(2*28)=7.14

由于400V母线电压并不稳定，考虑到电压纹波
取20V留足余量

则Gmin=2*n*Uout/(Uin+δU)=0.952
Gmax=2*n*Uout/(Uin-δU)=1.053
增加15%余量Gmax=1.21

Q=0.95Qmax
=0.95/(k*Gmax)*sqrt(k+Gmax^2/(Gmax^2-1))
=0.396
Qmax=0.41676

输出负载电阻Rl=Uout^2/Pout=3.136Ω
等效交流电阻Rac=8n^2/PI^2*Rl=129.6Ω

再由Q=sqrt(Lr/Cr)/Rac
Fr=1/(2PI*sqrt(Lr*Cr))联立有
Cr=(2PI*Q*Fr*Rac)^-1=29.48nF
取标值33nf
那么Fr=89.33kHz
Lr=(2PI*Fr)^-2*Cr^-1=96.28uH
考虑到电容精度，虽然+-5%，但一般是负的
所以Lr向上取整到100uh
Lm=k*Lr=600uH

Fmin=Fr/sqrt(1+k*(1-Gmax^-2))=60.12kHz
Fmax=Fr/sqrt(1+k*(1-Gmin^-1))=122.15kHz

115%过载时,对于初级
Ipri=PI/(2*sqrt(2))*Iout*1.15/n=1.597A
有效磁化电流
Im=0.901*n*Vout/(2PI*Fmin*Lm)=0.794A
谐振电流有效值
Ir=sqrt(Ipri^2+Im^2)=1.783A
峰值电流
Ipk=sqrt(2)*Ir=2.522A

对于次级
Isec=n*Ipri=11.4A
由于带中心抽头，所以每个绕组
Isec_sw=sqrt^-1(2)*Isec=8.062A

那么接下来进入变压器制作

做PFC的时候PQ3220(PC44)买的有多的，就用这个来计算了
Ae=149.376mm^2
δB=0.266T
J=5A/mm^2

Np=Lm*Ir/(δB*Ae)=27T
Ns=Np/n=3.75T
(这个比值为7.2，接近7.14，
Vout在400V时是27.78V，反馈环路是27.95V)

初级导线截面积Ir/J=0.357mm^2
手头上只有0.1*45的利兹线接近（用0.1*50更好）
但是又不是经常超载（287.5W），所以够用

次级导线截面积Isec_sw/J=1.6124mm^2
用0.1*220更好，但是手头上只有0.1*180的
算下来电流密度5.72A/mm^2，在6之内，还是比较安全的

谐振电感PQ2016(PC44)
Ae=60mm^2
δB=0.266T
N=Lr*Ipk/(δB*Ae)=15.8T
向上取整为16T

谐振电感导线截面积Ipk/J=0.5044mm^2
用0.1*70比较合适，但手上没有
用0.1*60算了，算下来电流密度5.366A/mm^2，也不错

但实际绕的时候变压器很极限啊
次级绕完后与磁芯错了0.3mm左右，

如果换用pq3325
Ae变成154
其实也没怎么变，依旧使用原先匝数即可
绕出来窗口利用也刚好，没有爆满
实际是2mH，得开气隙到600uh
我开多了，566uh,漏感8uh，
Lm也就变成了558uh,谐振电感是88+8uh
k=5.8125
谐振电容实测33.65nf
需要重新计算
Fr=88.59kHz
Fmin=52.54kHz，Fmax=125.31kHz
误差可以接受

剩下的就是按照屹晶微官方例程比葫芦画瓢，就做出来了一个LLC电源了，模拟电源好在控制逻辑之类的已经给你封装到芯片里了，只要跟着应用就能快速落地一个电源。

实物图：

板子尺寸9.5cm*10cm*4.8cm,除去电源线的重量为252g。

这里的飞线是因为焊接的时候才发现下管的驱动回路太大了，飞电阻是因为线连错了，实际开源的工程中已经改过了，另外还在PFC的输出电容上各并联了一个250mW,1MΩ的玻璃釉电阻用来泄放，但是比较慢，几十秒才能放到50V以下。很重要的一点是，当PFC上有残留电压时，启动会炸管，也就是频繁断电上电会烧两个半桥管子，当PFC电容放到50V以下再上电时则不会炸管，可能启动时序有问题，软启动失效了，跑飞到容性区直通。最简单的方法是不要来回开关。
空载输出时的猝发模式：

带载1kΩ（老演员了）,15min，温度最高的区域是PFC和LLC芯片的启动电阻，以及同步整流芯片本身。因为三者都是靠内部齐纳二极管稳压，外部电阻限流，所以热损耗比较大，但是这里可以继续增大阻值来降低功率。

因为1kΩ输出电流太小了，又是软开关，所以两个半桥mos几乎不发热，春节快递全停了，太难受了，不行，我接下来要做一个负载，不然电源测试太难受了。

第二部分：电池充放电板

第一代是充电和保护分开的，为了减小宽度，和电池包形状契合。

主要器件：

理想二极管：LM74700+IAUA200N04S5N010

充电管理芯片：BQ24610RGER

buckmos：XRS60N04D,编号C53069590（原理图那个在画图时仓库还有510个，等我画完就一个不剩了，可以用这个替换）

均衡芯片：ETA3006

保护芯片：CW1073AAAS(充电口有问题)

在电池23.5V接入时，设定4A，实际充电电流只有2A,可能是快到恒压充电部分所以电流降低了，也能用。

主动均衡部分也正常。

有问题的是保护板，用充电口充电pmos会频繁关断，根本充不了，而用放电口，因为没有pmos保护，所以可以正常充电，但是出于安全考虑，保护板是不合格的，充电时不能提供过压保护了，所以又画了二代。

二代只是已经画出来了，将充放电合到一张板子上了，但还未进行打板验证，这也是年后的事情了。

二代新增的主要器件：

保护IC：BQ7693006

高侧驱动：BQ76200(将低侧保护变为高侧，断电比较彻底)

MCU:STC8h8k64u-sop16(只是去初始化保护IC和屏幕显示，因为不会搞上位机，所以没用蓝牙)