2S-5S可配置电池供电的PWM电机驱动

1. 产品简介：

2S-5S可配置电池供电的大功率PWM电机输出控制板

2. 应用场景：

需要具备低电池电压输入、高电压大功率输出的PWM驱动控制板或便携功率驱动设备。2S-5S可配置电池输入，9-24V输出可调，输出功率最大60W。如：8.4V电池供电的12V输出24W大功率增氧泵、大功率照明灯等。根据产品系列的不同型号配置，选择合适的电池配置及输出配置，无需改板重新设计，一板满足产品系列化共用。

PCB：迷你小尺寸58*30mm 4层板 （适合需要尺寸紧凑的嵌入式应用）

3.产品概述：

产品具有2S-5S电池接口、TYPE C 充电接口、充电输入电压设置开关、独立电量指示板接口、负载驱动输出接口、电机调速及开关接口等，集成USB QC/PD快充协议输入诱导选择设定、大功率升压电路、升压自动管理、PWM无极调速输出，输入2S-5S电池可配置，接上目标电机（9-24V，36W+支持）即可使用，特别适合大功率电池用电产品中的电机控制板。

•  锂电输入：8.4V-21V，2S-5S可配置电池输入，根据产品目标输出最大电压及功率可灵活配置产品电池，无需更改设计；
•  PD TYPE C 充电口，支持PD快充头或PD快充充电宝对产品充电，拨码开关可选择充电电压，自动适配2S-5S锂电，充电自动升降压管理
•  通过拨码开关支持USB 输入电压设置（可设置为5/9/12/15/20V几个档位），支持QC/PD等多种主流快充协议识别
•  根据锂电输入电压值自动升压或不升压，当输入电压低于输出目标电压时（改变电阻值阈值可设，板子缺省为12V阈值），自动升压至目标电压；当输入电压大于等于输出目标电压时，自动关闭升压
•  输出电压9-24V可调，PWM无极调速输出，大功率负载12V/3A输出支持
•  支持板载锂电保护（2S）及充电均衡(2S)，也可外接第三方保护均衡板
•  支持边充边用，插入充电后，自动切换负载由充电端供电，同时对电池充电

4. 产品参数： 

•  2S-5S锂电可配置输入，输入支持电压：7.4V—21V，输入电流最大支持5A
•  QC/PD 等快充协议自动识别，TYPE C充电输入，可设置充电电压; 最大30W充电功率
•  PWM电机驱动输出：9V-24V可调，输出电流最大3A/12V，1.5A/24V，峰值电流可达5A+
• 带PWM驱动调速开关
•  4层板，58*30mm

 5.使用说明：

1. 上电前的准备工作：

(1) 2S-5S电池配置：板子背部在对应丝印位置的焊盘短接即设定为对应的串数，如：接2S电池，就把2S丝印对应的2个焊盘短接

(2) 调速开关使用GH1.25 5PIN插座，按上图接线好5脚电位器开关

(3) TYPE C充电口为方便外壳上安装，板端使用了XH2.54 6PIN的插座，需提前接线至TYPE C母座

2. 上电前板子正面通过拨码开关设定好USB 输入的诱导电压值（板子支持QC/PD等多种常用快充协议的识别）,注意这里的设定值需小于等于负载（电机等）的额定最大电压值。如：接12V电机负载时，只能设定12V输入，本电路对负载输出不支持自动降压设计；接12V电机负载时，允许设定为9/12V两个档位；接24V电机负载时，允许设定为9/12/15/24V 四个档位；为降低升压负担，优先选择最接近目标电压的档位，如：12V电机可选12V档位，24V电机可选20V档位。实际具体情况还要根据外部充电头或充电宝能提供的输出电压电流来具体分析选择。

3. 接好电池线，2S电池按图示接即可；3S-5S电池时，板上充放电保护及均衡电路可不焊接，BAT-焊盘与GND焊盘短接，串联后的电池正负极分别接板子BAT+和GND。如果锂电外接了3S-5S的锂电保护均衡电路模块板，则这种模块板的输出2脚与本板的BAT+和GND连接。

4. 接负载前先调节板子上精密电位器可调整输出目标电压在9-24V，根据需要调整好目标电压。

5. 板子会根据设定的升压阈值点，自动管理是否升压，小于设定点时升压，大于设定点时关闭升压，板子BOM按接12V目标负载缺省的设置为11V左右（调整R3/R7的值可改变此阈值点），即当2S锂电BAT+ 输入电压为6.5—8.4V时，自动升压至12V，输入为3S锂电时，BAT+大于等于11V时，自动关闭升压。(R3/R7的计算可用立创仿真工具计算结合实际测试验证三极管输出值)

6. 接入负载电机（或其它功率设备），板子支持2线直流电机，预留了PWM信号和GND（某些无刷电机也支持）；5脚电位器开关打开即可输出驱动电机，并可无极调速（改变PWM占空比）。

7. 板子支持外接电量显示模块，调速开关打开后，电量模块显示当前电量（注意：通用的电量显示模块也需要与串数匹配，一般电量模块会有短接焊盘设置）；关闭调速开关后，电量模块不显示。

8. 对锂电充电时，TYPE C接入即可（普通、快充充电宝/充电器均支持），对于QC/PD快充协议的外接设备，板子会诱导前述2描述的电压进来对锂电充电，板子自动进行升降压管理对锂电充电，板子背部有LED指示充电状态；

9. 板子背部R48电阻焊接0欧或短接，即关闭边充边用功能，充电时只能对锂电充电，负载端自动断开；R48电阻不焊接或断开，即打开边充边用功能，对锂电充电的同时，外部TYPE C输入的电源也能同时直接对负载驱动工作。

下图为典型的接2S锂电的示意图：       

6.备注： 

1. 本模块为纯硬件 ，模块更详细的设计说明及使用见附件原理图及其它资料

2. 本模块以最小尺寸设计为优先，BOM成本约25元；

3. 板子R11-15缺省不焊接（BOM不包含），Q2和Q10选焊其一（BOM都有）

4. 电路升压在输入与输出压差较大，且输出电流较大时，输入端电流会很大，尽量选锂电串数输出电压接近目标电压的，如：12V负载可选2S锂电；24V负载可选5S锂电；另升压电路的MOS管选择至关重要，优先选小导通阻抗的、大电流大散热封装的MOS管，本PCB兼容了TO-252和DSOP-8两种封装的（根据需要Q2和Q10只焊接其一）。Q2可焊接与原理图中推荐的TPH1R403NL等低内阻大电流MOS管，Q10可焊接原理图中推荐的或IRLR7843、IRLR7833等。测试视频中的样板选Q10焊接了IRLR7843。

5. 本模块PCB打样没有丝印位置标识（为了布局/美观...），所以在附件放了“丝印元器件位置图”方便大家自己焊接。

6.另LTS7446FL-N（Q3-Q6）是LEADTECK公司的MOS管，附件上传了其规格书； 尽量使用原理图中推荐的H桥MOS管，U4(IP2363）对此MOS管有一定的要求，低阻抗，大电流大功率、CISS、Tron、Tioff等参数都有要求，否则在对锂电大功率充电时会发烫严重。附件资料有其购买渠道、链接及兼容替代型号。

7. 本模块接各种锂电输入及负载输出的配置比较专业，无法理解原理图的不建议自行DIY，可以联系平台找作者合作或采购；想要复刻者必须先可以理解原理图的配置， 不建议直接用BOM SMT， 建议手焊复刻模块，附件bom是包含全部的元器件（包括二选一的Q2和Q10、R48、充电均衡电路）。

8.原理图和PCB、BOM是包含2S锂电保护及均衡电路的，此部分电路可焊接也可不焊接（根据需要自行选择），不焊接时至少锂电保护电路模块需要外接其余通用模块。

7.测试演示视频： 

视频展示了如下功能：

1- 板子上电准备及接线说明；

2- 输入接2S(2串锂电），输出接2个12V电机（共1.3A）的测试；

3- TYPE C口充电测试（诱导出12V充电）

4- 边充边用（负载工作）功能的打开与关闭测试