带升降压转换器的电池管理系统

专为锂电池设计的电池管理系统(BMS),集成充电、保护、DC-DC 升降压转换功能,提供 3-5V 灵活输出电压,适用于需要稳定 3.3V/5V 输出的便携设备、IoT 模块等场景。

带升降压转换器的电池管理系统封面
oshw_hqzl2026-04-01 18:15:27GPL 3.0
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PCBA

设计文件

KiCad图标bms-buck-boost-master.zip1.18MB

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详细介绍

一、项目核心信息

1. 项目定位

专为锂电池设计的电池管理系统(BMS),集成充电、保护、DC-DC 升降压转换功能,提供 3-5V 灵活输出电压,适用于需要稳定 3.3V/5V 输出的便携设备、IoT 模块等场景。

2. 核心功能模块

表格

模块

核心芯片

功能说明

充电电路

MCP73831

单节锂电池线性充电管理,通过电阻设置充电电流,集成状态指示二极管

保护电路

DW01A + FS8205A

电池过放、过充、短路保护:FS8205A 连接电池负极与共地,DW01A 控制电池通断,异常时切断电池

DC-DC 升降压转换器

TPS63020DSJ

单电感同步升降压芯片,电池电压低时升压、高时降压,维持稳定输出电压

3. 关键引脚定义

  • +B / -B:电池连接端

  • +S / -S / GND:负载连接端

  • +VBUS:电池电压测量端

4. 开源文件清单

项目包含完整的 KiCad 设计文件,可直接用于打样生产:

  • 原理图:BMS_Buck-Boost.schBMS_Buck-Boost.pdf

  • PCB 文件:BMS_Buck-Boost.kicad_pcb

  • 项目工程:BMS_Buck-Boost.kicad_pro

  • 物料清单(BOM)、属性文件、说明文档等

二、核心芯片技术背景

1. MCP73831 充电管理芯片

  • 单节锂电池线性充电控制器,输入电压 3.75-6V

  • 预设 4.2V 充电电压,精度 ±0.75%

  • 支持通过外部电阻设置充电电流,集成热调节保护

  • 适合小功率便携设备的锂电池充电场景

2. TPS63020DSJ 升降压转换器

  • 德州仪器(TI)高集成度单电感同步升降压芯片

  • 输入电压范围 1.8V-5.5V,输出 1.2V-5.5V 可调,最大输出电流 3A

  • 自动切换降压 / 升压模式,轻载时自动进入 PFM 低功耗模式,静态电流仅 19μA

  • 转换效率最高可达 96%,适合电池供电的便携设备

3. DW01A + FS8205A 保护方案

  • 经典的锂电池保护 IC+MOS 管组合,成本低、可靠性高

  • 集成过充、过放、过流、短路四重保护,是单节锂电池的标准保护方案

三、使用注意事项

  1. 充电限流优化:当VBUS为高电平时,Q2 晶体管不导通,用于优化充电;若需VBUS为 DC-DC 转换器供电,需并联二极管防止电流从VCC_IN流向BATT

  2. 负载限制:充电与带载同时工作时存在电流限制,需根据实际应用调整参数。

  3. 设计参考:完整原理图可参考项目内BMS_Buck-Boost.pdf文件,包含详细的电路连接与参数设计。

四、项目价值

这是一个完全开源、可直接量产的锂电池电源管理方案,适合电子爱好者、硬件开发者快速搭建便携设备的电源系统,无需从零设计充电、保护、升降压电路,大幅缩短开发周期。

五、License

GPL-3.0 license

六、项目地址

https://github.com/tor1kk/bms-buck-boost