两串3A锂电池保护管理电路板

　　做小型便携储能、手持电动工具、低压数码供电类项目的结构工程师，大概率都接触过两串18650电芯的供电方案，这类方案里最核心的配套部件就是适配的BMS保护板，这次的板件就是专门针对2串3A持续输出场景设计的保护管理模块。先从实际应用场景说，这类板件常用在手持小功率电动螺丝刀、便携迷你充电宝、小型桌面数码供电底座、两节18650串联的LED照明设备里，这些场景的持续工作电流基本都在2A以内，峰值不会超过3A，刚好匹配这个板件的过流保护阈值，不会出现大电流触发误保护，也不会在短路、过流时无法及时切断回路。

　　从实际功能特性来看，这个板件集成了两节串联锂电池的全套保护逻辑：单节电芯过充检测，当任意一节电芯电压冲到过充阈值时，板件会切断充电回路，避免电芯过充鼓包；单节电芯过放检测，当任意一节电芯电压跌到过放阈值时，切断放电回路，防止电芯过放损伤循环寿命；过流保护，当输出端电流超过3A阈值时快速切断回路，避免后端短路或者过载烧坏电芯和板件；还有温度相关的保护逻辑配合板载元件参数，适配常规0-45℃的民用消费类电子工作环境。板件上的元件排布完全顺着长条形的结构走，功率回路的走线做了加宽处理，大电流路径上的MOS管都布置在板边位置，方便工作时散热，不会因为长时间小电流工作积热导致元件参数漂移。

　　设计思路上完全是跟着两节并排18650电芯的排布走的，板件做了窄长条形的外形，宽度刚好卡在两节18650电芯并排的间隙侧边，不需要额外占用电芯排布的横向空间，组装的时候可以直接贴在电芯组的侧面，用高温绝缘胶带固定就行，不需要额外做固定支架，能大幅缩小整个电池包的整体体积。板件上的采样电阻、MOS管、滤波电容都顺着板长方向依次排布，信号走线和功率走线做了分层避让，避免大电流切换时的干扰影响电压采样精度，保证保护阈值的触发准确性。焊盘位置也做了优化，B+、B-的电芯焊接焊盘布置在板件的一端，P+、P-的输出焊盘布置在另一端，组装的时候电芯引线和输出引线不会交叉，生产焊接时不容易出现接反的问题，也方便后续生产的走线整理。

　　再说到安装边界的尺寸，整个板件的厚度控制在1.6mm标准PCB厚度，加上最高的贴片元件也就是SOP封装的芯片，整体元件最高点不超过3mm，贴在18650电芯侧面的时候，整个电池包的径向尺寸不会超过两节18650并排的最大外径，不需要给板件额外预留凸起的安装空间。板件的边缘做了圆角处理，没有尖锐的直角，组装的时候不会刮破电芯的外皮绝缘层，降低组装过程中出现绝缘破损短路的风险。板件上没有布置直插元件，全部采用贴片元件，一方面是压缩整体厚度，另一方面也提升了板件的抗振动性能，在手持类设备偶尔跌落的场景下，不会出现直插元件引脚脱焊的问题。

　　实际选型的时候要注意，这个板件的持续输出电流是3A，不能用在功率更大的设备上，比如两串供电的小型电钻持续电流可能到5A以上，用这个板件就会频繁触发过流保护，甚至烧坏板载的MOS管。另外安装的时候要在板件和电芯之间垫一层青稞纸或者高温绝缘胶带，避免PCB上的焊点直接接触电芯外皮，长期使用磨损后出现短路风险。板件的充电参数适配常规的两串锂电池充电电压，也就是8.4V的充电输入，不需要额外搭配特殊的充电器，通用的两串锂电池充电器都能直接适配。

　　从结构设计的角度看，这类窄长型的BMS板件最大的优势就是适配性强，只要是两节18650串联、持续电流不超过3A的电池包，不管是圆柱型排布还是并排排布，都能找到合适的固定位置，不需要为了适配保护板特意修改电池包的整体结构。板件上的元件选型都是工业级常规贴片料，供应链成熟，批量生产的时候不会出现元件缺货的问题，采样电阻的精度选的是1%精度的，保证过流保护的阈值偏差控制在合理范围内，不会出现同批次板件保护电流差异过大的问题。