前言

針對電動工具電池倍率大需要快速補(bǔ)能，智融科技推出了一款最高支持PD 140W 雙向快充可拆卸電動工具電池包方案，采用“U”型 PCB 布局與模塊化接口設(shè)計(jì)，支持2～8 串鋰電池，支持2～10串磷酸鐵鋰電池。在這款方案中集成了智融科技同步雙向升降壓控制器SW7226以及快充協(xié)議芯片SW2505H，可在放電時將電池組電壓平滑升降至工具所需水平，提供持續(xù)穩(wěn)定的 140W 驅(qū)動電壓，在保持高功率輸出的同時，確保了電池壽命與使用安全，為各類電動工具提供了可靠、智能的動力支持，目前該方案已成熟量產(chǎn)。

接下來充電頭網(wǎng)將會對這款方案作一個詳細(xì)介紹。

智融科技PD 140W （28V5A）雙向快充可拆卸電動工具電池包方案

從 PCB 版面整體造型就能看出，這是專門針對可拆卸電動工具電池包設(shè)計(jì)的多節(jié)串聯(lián)電池管理與輸出方案。整個板子呈“U”型，左右對稱，能夠緊貼 2～8 節(jié)鋰電池單體排列后包裹在電池殼內(nèi)；中間橋狀區(qū)域作為電池組的公共 DC 輸出端，通過板頂中央的白色插座，也就是標(biāo)記為 “DC Output”將紅黑導(dǎo)線引出，為電動工具提供最高 140W 的驅(qū)動電壓。

在版面上，各串電池位置已用白色絲印清晰標(biāo)注 ―― 從最底部的 “0?V / 3.6?V”，到依次“7.2V”、“10.8V”、“14.4V”、“18V”、“21.6V”、“25.2V” 等，共八個單體位置，每個位置都印有 “+” 和 “–” 極性標(biāo)記。

在左翼，設(shè)有一顆多串電池保護(hù)芯片以及MOS管，用以實(shí)現(xiàn)對整組電池充放電電流的實(shí)時監(jiān)測與限流保護(hù)。

拔下排線，方案右翼特寫。可以看出在最底部具備著USB?C 接口和備用DC直流輸入接口，接口左側(cè)是一個LED燈接口，USB?C接口之上是一顆負(fù)責(zé) USB?PD、QC 等快充協(xié)議握手的協(xié)議芯片SW2505H，負(fù)責(zé)檢測 CC1/CC2 電平完成電壓電流協(xié)商，并驅(qū)動指示燈向用戶反饋協(xié)商狀態(tài)。

協(xié)議芯片右邊同樣集成一顆來自智融科技的同步雙向升降壓控制器SW7226，既可在放電時將電池包的電壓自適應(yīng)升降壓到工具所需電壓，也能在充電時高效回灌能量；四周分布的大封裝同步 MOSFET 則分別擔(dān)任高低側(cè)開關(guān)與反向隔離，配合那顆大電感和 50?V/220?µF 電解電容及多枚貼片陶瓷電容，構(gòu)成完整的 LC 濾波與能量存儲網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)協(xié)議芯片發(fā)出開啟命令后，DC/DC 控制器與 MOSFET 陣列在電壓環(huán)和電流環(huán)的閉環(huán)控制下，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的雙向能量轉(zhuǎn)換，同時兼顧過壓、過流與過溫保護(hù)，讓這塊電路為 2～8 串可拆卸電動工具電池包提供了高效、可靠的智能電源管理。

方案背面特寫。

充電頭網(wǎng)實(shí)測長度為175.8mm。

寬度約為140.03mm。

加上線材重量約為74.5g。

內(nèi)置芯片

接下來介紹一下這款方案中的同步雙向升降壓控制器芯片SW7226以及快充協(xié)議芯片SW2505H。

同步雙向升降壓控制器 SW7226

SW7226 是一款符合 USB PD3.1 規(guī)范的高效同步雙向充放電 Buck-Boost 控制器，專為移動電源、儲能設(shè)備、電動工具、電動玩具及其他電池供電設(shè)備設(shè)計(jì)。該芯片支持高達(dá) 40V 的輸入電壓，能夠?yàn)?2 至 8 節(jié)三元鋰電池及 2 至 10 節(jié)磷酸鐵鋰電池充電，并提供 3V 至 37V 的寬輸出電壓范圍，具備極強(qiáng)的適配性。

SW7226 采用 Buck-Boost 架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn) Boost（升壓）、Buck（降壓）及 Buck-Boost（升降壓）模式的無縫切換，同時支持 200kHz 至 500kHz 的可調(diào)工作頻率，適配 4.7µH 和 10µH 電感，并可使用 5mΩ 的檢測電阻以提升能效和精準(zhǔn)度。其充電模式涵蓋涓流充電、恒流充電、恒壓充電、充電截止及復(fù)充等完整過程，并支持通過 I2C 接口精確控制充電目標(biāo)電壓（最小 10mV 步進(jìn)）和充電電流（輸入端 50mA 步進(jìn)，電池端 100mA 步進(jìn)），同時集成自適應(yīng)充電電流調(diào)節(jié)功能，以優(yōu)化充電效率和電池壽命。

在放電模式下，SW7226 可提供 3V 至 37V 的寬輸出電壓范圍，支持 I2C 控制電壓和電流，并采用 FB 反饋調(diào)節(jié)輸出電壓，以滿足 PD3.1 規(guī)范的要求。此外，該芯片還內(nèi)置 12 位 ADC，支持實(shí)時電壓、電流監(jiān)測，確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行。

SW7226 還具備強(qiáng)大的通路管理能力，包括適配器接入檢測、背靠背 NMOS 通路驅(qū)動，并支持在完全無電情況下的死電池啟動功能，即便端口被隔離也能完成芯片喚醒并啟動充電。此外，芯片集成多重保護(hù)機(jī)制，包括輸入/電池過壓保護(hù)、輸出過壓/過流/短路保護(hù)、NTC 過溫保護(hù)及熱關(guān)斷保護(hù)，確保設(shè)備的安全性和可靠性。

該芯片采用 QFN-32 封裝，具備高集成度和緊湊的尺寸，為各類便攜式和儲能類應(yīng)用提供了高效穩(wěn)定的電源管理解決方案。

快充協(xié)議芯片 SW2505H

SW2505 是一款集成全協(xié)議支持的低功耗控制器芯片，支持DPDM雙向快充協(xié)議，允許充電器與設(shè)備之間進(jìn)行雙向通信，支持多種快充協(xié)議以及私有協(xié)議定制功能，并通過了USB PD3.1 EPR以及UFCS雙認(rèn)證，支持DRP模式，內(nèi)嵌MCU，擁有16路GPIO，C口支持在線升級，支持在線仿真調(diào)試，支持光耦/FB控制/I2C支持主從模式。支持死電池激活以及低功耗檢測模式，可智能協(xié)調(diào)最佳充電參數(shù)，滿足不同設(shè)備的需求，提供高效充電和數(shù)據(jù)傳輸。

SW2505具備全面的保護(hù)機(jī)制，包括輸入/輸出電壓保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過溫保護(hù)等，有效保障設(shè)備的安全與穩(wěn)定。采用QFN-28（4x4mm）的方式進(jìn)行封裝，可廣泛應(yīng)用在電動工具、筆記本電腦、平板電腦、移動電源、快充適配器等領(lǐng)域。

方案搭配了砹德曼半導(dǎo)體雙NMOS管，型號為AD40K45D5。

充電頭網(wǎng)總結(jié)

智融科技這款PD 140W （28V5A）雙向快充可拆卸電動工具電池包方案 ，以“U”型 PCB 布局實(shí)現(xiàn)了對 2～8 串鋰電池單體的精準(zhǔn)定位與極性標(biāo)識，結(jié)合左翼的多串電池保護(hù) IC 與 MOSFET，能夠在充放電全過程中對電流、電壓、短路與溫度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與限流保護(hù)，保障電芯安全與組 pack 的耐久性。

在右翼，SW2505H 協(xié)議芯片與 SW7226 雙向升降壓控制器協(xié)同配合，完成 USB?PD、QC 等多協(xié)議的快充握手與高效能量轉(zhuǎn)換：SW2505H 精準(zhǔn)管理 CC1/CC2 電平與狀態(tài)指示，而 SW7226 則在 7.2?V～28.8?V 電壓范圍內(nèi)無縫切換升壓、降壓及雙向充放電模式，輔以同步 MOSFET、功率電感與濾波電容組成的高效 LC 網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)高達(dá) 140?W 的穩(wěn)定輸出與回灌。

這款電池包方案不僅可以滿足電動工具在高功率、大電流場景下的持續(xù)供電需求，更通過多重硬件與軟件閉環(huán)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了可靠性與安全性的完美平衡，是一套集成度高、適配性強(qiáng)的商用級智能電源管理解決方案。