设计一款11.1V锂电池充电器（适用于3串锂离子/聚合物电池组）需综合考虑电池特性、充电安全及效率。以下是详细设计方案：
一、核心参数
- 输入电源：DC 12-24V（适配器）或USB PD（需协议芯片支持）。
- 充电电压：12.6V（3×4.2V，终止电压）。
- 充电电流：0.5C-1C（例如2000mAh电池，电流1A-2A）。
- 充电方式：CC（恒流）+ CV（恒压）自动切换。
二、关键模块设计
1. 充电管理芯片选型
- 推荐芯片：TP5100、BQ24610、CN3763（支持3串锂电池）。
- 功能要求：
- 支持CC/CV模式。
- 输入过压/欠压保护。
- 电池温度监控（NTC接口）。
- 充电状态指示（LED或显示屏）。
2. 输入电源处理
- 适配器输入：12V/2A以上，需加入保险丝和TVS防浪涌。
- USB PD输入：搭配PD协议芯片（如CH224K）获取12V电压。
3. 充电控制电路
- 恒流源：通过芯片外围电阻设定充电电流（如TP5100的
ISET引脚）。 - 电压反馈：电阻分压网络调整终止电压（如BQ24610的
VFB引脚）。
4. 保护电路
- 过充保护：芯片内置或外接电压检测（如DW01A+MOS方案）。
- 过流/短路保护：自恢复保险丝或MOS管限流。
- 温度保护：NTC热敏电阻监控电池温度。
5. 均衡充电（可选）
- 被动均衡：通过电阻耗散高压电池能量（成本低，效率一般）。
- 主动均衡：使用专用芯片（如LTC3300）实现能量转移（高效但复杂）。
6. 散热设计
- 大电流路径加宽PCB铜箔。
- 芯片加装散热片或使用导热硅胶。
- 避免密闭空间使用。
三、典型电路框图
输入电源 → [保险丝/TVS] → [充电芯片] → [电流检测] → [电池接口]
│ │
├─[NTC] ├─[状态LED]
└─[电压反馈]四、安全与测试
- 安全认证：符合IEC 62133（电池）和UL 60950（适配器）。
- 功能测试：
- 模拟电池过压/欠压触发保护。
- 温升测试（满载1小时，外壳温度＜60℃）。
- EMC优化：输入/输出端加π型滤波电路。
五、BOM示例（以TP5100为例）
| 元件 | 规格 | 备注 |
|---|---|---|
| 充电芯片 | TP5100 | 支持2-4串锂电池 |
| MOSFET | AO3400 | 低内阻，用于开关 |
| 电阻 | 1kΩ/0.1% | 电压反馈分压 |
| NTC | 10kΩ B=3435 | 贴片或引线式 |
| 指示灯 | 双色LED（红/绿） | 充电/充满状态 |
六、注意事项
- 电池组需自带保护板（防止单节过充）。
- 避免使用劣质适配器（电压不稳易损坏芯片）。
- 设计时预留测试点（电压、电流监测）。
通过以上方案，可实现高效、安全的11.1V锂电池充电，适用于无人机、电动工具等3串锂电设备。
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