基于晶华微SDM6115+CBM7208芯片的12V便携式锂电钻解决方案

1概述

在专业电动工具与DIY家居作业领域，高效、可靠的钻孔与拧紧作业是核心施工环节。本文旨在介绍基于优化有刷电机与稳健电控系统实现的高性能锂电钻系统解决方案。

该方案充分发挥经典有刷电机结构坚固、成本可控、启动扭矩大、控制简单的传统优势，并通过集成电机保护与智能电池管理等关键技术，在保证核心动力强劲可靠的基础上，实现了出色的性价比、长效使用寿命与安全稳定的作业性能，有效满足了主流市场对电动工具在动力、耐用性与经济性上的综合需求。

2功能指标

电芯过压保护：4225mV，精度±15mV

电芯欠压保护：2700mV，精度±30mV

电芯低压禁充保护：1200mV，精度±50mV

充电过流保护：4A，精度±0.25A

放电一级过流保护：25A，精度±0.25A

短路保护：100A，±2.5A

充电过温保护：50℃，±3℃

放电过温保护：70℃，±3℃

电芯断线保护：支持

NTC断线和短路保护：支持

3方案优势

该方案利用锂保 IC SDM6115 的双充电MOS驱动实现了两级过充保护，搭配MCU CBM7208的12位高精度ADC进行电流采样实现空载静止放电功能。同时还具备低负载检测、充电器检测、充放电实时电量指示、充满指示、白光照明、低待机功耗等优势。

3.1 双过充保护

提供两道独立的过充保护防线，防止电池组因电压过高而损坏或发生危险。该方案充电回路使用两颗PMOS串联，锂电保护IC SDM6115支持同时驱动用于充电保护的NMOS或PMOS。使用巧妙的电路转换可同时驱动两颗PMOS，当一颗PMOS损坏击穿后，另一颗仍旧可以在过充后进行关断保护。两级冗余过充保护可满足相关的安规认证。

3.2 空载禁止放电

在工具处于待机状态时，完全切断电池组对电机调速器的微小电流供电，避免因电机调速器漏电或待机功耗导致的电池电量缓慢消耗。

3.3 低负载检测

锂电钻在现场使用时调速器并非一直处于最高挡位使用，当低转速使用时，过小的负载电流达不到MCU ADC检测的最小要求。方案创新性的在低负载时周期性开关放电MOS产生脉冲信号给MCU检测，最低可到5mA负载电流仍可检测并带载。

3.4 充电器插入检测

工具在待机或带载时插入充电器可立即进入充电模式，此时关断带载功能并进入实时充电电量指示状态。

3.5 充放电实时电量指示

方案使用带负载修正的电压法作为电量的SOC算法，满足低成本同时尽可能实现精确的SOC计算。

3.6 充满指示

MCU采集锂电保护IC的过充保护信号作为充满标志，实现完全的充满指示。

3.7 白光照明

自带一颗白光LED照明，随负载启动和关闭。既方便又省电。

3.8 低待机功耗

当电机调速器关闭时，系统判断负载移除进入待机模式。此时关闭所有的外围电路供电仅保留MCU供电，延时后进入低功耗模式。整机待机功耗低至uA级。

当接入负载或插入充电器可随时唤醒系统并进入对应的模式工作。

4方案原理图

图1. 3S 12V锂电钻原理图

5硬件实现

图2. 3S 12V锂电钻方案PCB

6总结

本方案通过SDM6115与CBM7208的深度协同设计，构建了一个以“双重安全、智能管理、极低功耗”为核心的高可靠性12V锂电钻方案。

它在充分发挥有刷电机成本与扭矩优势的基础上，通过硬件冗余保护与软件智能算法，系统性地解决了传统方案在电池安全、待机耗电与电量监测等方面的痛点，成功实现了安全性、耐用性与用户体验的全面提升，为追求高性价比与可靠性的主流工具市场提供了极具竞争力的芯片级解决方案。