# 鈉離子行動電源：3 顆 26700 電路設計 ## 1. 最新建議規格 本版使用 **3 顆 26700 鈉離子電芯，採 3S1P 串聯**，取代先前四顆 18650 的 2S2P 設計。 | 項目 | 設計值 | |---|---| | 電芯數量與組態 | 3 顆，3S1P | | 單顆標稱電壓 | 3.0-3.1 V | | 電池包標稱電壓 | 9.0-9.3 V | | 單顆充電截止 | 3.95 V | | 電池包充電截止 | 11.85 V | | 正常軟體放電截止 | 5.4 V，即每顆 1.8 V | | 硬體 UVP | 4.5 V，即任一顆 1.5 V | | 額定能量 | 約 27-30.6 Wh，依實際電芯版本 | | USB-C 輸入 | 5/9/15 V PD，建議 15 V / 2 A 充電器 | | USB-C 輸出 | 5 V / 3 A、9 V / 2.22 A，最大 20 W | | 預估 5 V 等效容量 | 約 4,850-5,500 mAh，按 90% 轉換效率 | | 20 W 理論輸出時間 | 約 1.2-1.4 小時，不含降額與截止餘量 | 3S1P 比 1S3P 更適合本產品：在 20 W、最低正常包電壓 5.4 V、效率 88% 時，電池電流約為 `20 / 0.88 / 5.4 = 4.21 A`；若採 1S3P，主路徑會超過 11 A。 ## 2. 兩款 26700 比較 ### 中科海鈉／中科海納商品頁電芯 從資料夾內商品頁圖片可讀到： | 項目 | 商品頁數值 | |---|---| | 型號/尺寸 | NaCR26700，約 Φ26.4 × 71.0 mm | | 標稱容量 | 3.20 Ah；典型資料列另標 3.25 Ah | | 標稱電壓 | 約 3.10 V | | 上限電壓 | 3.95 ±0.05 V | | 下限電壓 | 1.50 ±0.05 V | | DCIR | ≤20 mΩ | | 重量 | 84 ±2 g | | 標準充電 | 0.5C | | 0-45°C 充電 | ≤0.5C | | 0-45°C 放電 | 0.5-5C | | 低溫充電 | -20-0°C ≤0.2C；第一版仍建議 0°C 以下禁充 | 商品標題寫 3 Ah / 9 Wh，但表格容量與標稱電壓推算結果不完全一致。設計能量應先保守採 **9 Wh/顆、27 Wh/包**，收到實物後再以充放電測試修正。 ### 中國鈉時代 CSiT-26700 圖片中的原廠頁面列出兩種版本： | 項目 | 高倍率版 | 高容量版 | |---|---:|---:| | 容量 | 3100 mAh | 3400 mAh | | 標稱能量 | 9.3 Wh | 10.2 Wh | | DCIR | ≤20 mΩ | ≤20 mΩ | | 重量 | 約 82 g | 約 82 g | | 循環壽命 | ≥3000 次 | ≥2000 次 | | 最大連續放電 | 15C | 5C | | 脈衝放電 | 20C | 15C | | 充電電壓 | 3.95 V | 3.95 V | | 放電截止 | 1.50 V | 1.50 V | | 工作電壓 | 1.5-3.95 V | 1.5-3.95 V | | 標準充放電 | 0.5C / 0.5C | 0.5C / 0.5C | **首選：CSiT 3400 mAh 高容量版。** 行動電源在 20 W 時只需約 4.2 A，約 1.24C，遠低於其 5C 連續能力；高容量版能量較高。若更重視低溫、大功率與循環壽命，改選 3100 mAh 高倍率版。 中科海鈉商品電芯可作 EVT 樣品，但供應商資料不完整且頁面無銷售紀錄，量產前需取得原廠規格書、批次報告、MSDS 與 UN 38.3。 ## 3. 電路架構 ```text USB-C J1 │ CC1/CC2、VBUS ▼ TPS25750D ── SPI Flash W25Q16JV │ I2C / PD Source-Sink control ▼ BQ25792 雙向 Buck-Boost Charger / OTG │ BAT / SYS ▼ PACK+ ── Cell 3 ── BM2 ── Cell 2 ── BM1 ── Cell 1 ── B- │ BQ76905 + 5mΩ Shunt CHG/DSG FET ×2 │ PACK- STM32G031K8 ─ I2C ─ BQ76905 ├─ 讀取三串電壓、電流、溫度、庫侖量 ├─ 控制均衡、LED、按鍵與功率降額 └─ 接收 BQ76905 ALERT/INT ``` 主 IC 維持： - `TPS25750D`：USB-C PD 雙角色控制器。 - `BQ25792`：3S 電池充電與 5/9 V OTG 雙向功率級。 - `BQ76905`：3S 電芯監控、硬體保護、庫侖計與被動均衡。 - `STM32G031K8U6`：初始化 BMS、SOC、故障紀錄與動態功率管理。 ## 4. 為何 BQ25792 更適合 3S - 支援 1-4S，充電調節範圍 3-18.8 V、10 mV step，可設定 11.85 V。 - OTG 可設定 5 V 與 9 V，電流上限最高 3.32 A，足以提供 9 V / 2.22 A。 - 電池放電調節上限 5 A；3S 在正常截止 5.4 V 時仍可接近 20 W。 - `VBAT_OTG` 啟動門檻約 2.8 V、關閉門檻約 2.5 V，這是整個 BAT pin 電壓，不是每顆電芯電壓。3S 包最低 4.5 V，高於該門檻。 - 相較舊 2S2P，3S 在低 SOC 時的 20 W 餘量更大，且主路徑、保護 FET 與 shunt 發熱更低。 ## 5. BQ25792 設定 | 參數 | 中科海鈉 3.2 Ah | CSiT 3.1 Ah | CSiT 3.4 Ah | |---|---:|---:|---:| | Cell count | 3S | 3S | 3S | | Charge voltage | 11.85 V | 11.85 V | 11.85 V | | 標準充電電流 | 1.60 A | 1.55 A | 1.70 A | | EVT 保守充電電流 | 1.50 A | 1.50 A | 1.50 A | | Pre-charge | 0.16 A | 0.16 A | 0.16 A | | Termination current | 0.12-0.16 A | 0.12-0.16 A | 0.12-0.16 A | | OTG 5 V | 3.0 A | 3.0 A | 3.0 A | | OTG 9 V | 2.22 A | 2.22 A | 2.22 A | | IBAT discharge regulation | 5.0 A max | 5.0 A max | 5.0 A max | ### 充電 PD 設定 - Sink PDO：5 V / 3 A、9 V / 3 A、15 V / 2 A。 - 使用 15 V 輸入時，11.85 V × 1.5 A 約 17.8 W，加上損耗後 20-22 W，普通 30 W PD 充電器即可。 - 只有 9 V 輸入時 BQ25792 仍能升壓充 3S，但輸入電流與發熱較高，充電電流可降至 1.0-1.2 A。 - 只有 5 V 輸入時充電電流限制為 0.5-0.7 A，避免接口超過 3 A。 ### 輸出降額 - 三串最低電壓 >6.0 V：允許 9 V / 2.22 A。 - 任一顆 <2.0 V：取消 9 V PDO，只提供 5 V / 2 A。 - 任一顆 <1.8 V：正常關機並要求充電器喚醒。 - 任一顆達 1.50 V：BQ76905 硬體 UVP 關斷 DSG FET。 ## 6. BQ76905 3S 保護設定 ### 電芯量測接法 - `VC0` → B-。 - `VC1` → Cell1/Cell2 中點 BM1。 - `VC2` → Cell2/Cell3 中點 BM2。 - `VC3` → B+。 - 其餘未使用 cell input 依 BQ76905 datasheet 的 3S wiring 連接。 - VC0-VC3 每路採 datasheet/EVM 建議 RC filter；EVT 起始 100 Ω + 0.1 µF。 - BM1、BM2 必須有獨立測試點，方便確認串電壓與 open-wire detection。 ### 保護起始值 | 保護功能 | EVT 設定 | 說明 | |---|---:|---| | Cell OVP | 4.00 V | 高於 3.95 V 充電設定，避免正常誤動作 | | OVP delay | 1 s | 最終依電芯廠建議 | | OVP recovery | 3.90 V | 停充後需明確回差 | | 軟體低壓警告 | 2.00 V | 取消 9 V 輸出 | | 正常關機 | 1.80 V | 保留低壓餘量、延長壽命 | | Cell UVP | 1.50 V | 電芯資料所列絕對放電截止 | | UVP delay | 1 s | 避免負載瞬降誤切斷 | | Charge OCD | 2.5 A | 高於 1.5-1.7 A 正常充電 | | Discharge OCD1 | 6 A / 100 ms | 5mΩ shunt 對應 30mV | | Discharge OCD2 | 10 A / 10 ms | 對應 50mV | | Short circuit | 20 A / 200-400µs | 對應 100mV | | Charge UT | 0°C | 第一版禁止低溫充電 | | Charge OT | 45°C | 35°C 起降額 | | Discharge OT | 60°C | 55°C 起降額 | ### 5mΩ Shunt 與保護 MOSFET - 20 W、包電壓 5.4 V 時約 4.2 A，shunt 損耗約 `I²R = 0.089 W`。 - 採 1%、2 W、四端 Kelvin shunt，SRP/SRN 直接以差動線回 BQ76905。 - 保護 FET 使用兩顆背對背 30 V N-MOSFET，例如 `CSD17577Q5A` 或同級低 RDS(on) 元件。 - 以 6 A 連續、10 A 過流、20 A 短路做 SOA 與熱驗證，不只比較室溫典型 RDS(on)。 ## 7. 三串均衡策略 3S1P 沒有並聯電芯分攤，串間失配會直接限制整包容量，因此比 2S2P 更需要均衡與分選。 - 三顆必須同型號、同批次，容量差建議小於 2%，DCIR 差小於 10%。 - 組裝前將三顆 SOC 調整一致，開路電壓差小於 10 mV。 - 充電後段、單顆高於 3.70 V 且最大壓差 >20 mV 時啟用被動均衡。 - 平衡電流先設 20-30 mA；電阻功率與 BQ76905 duty cycle 按實測溫升決定。 - 壓差 >100 mV 時停止充放電並記錄故障，不靠長時間均衡掩蓋壞電芯。 ## 8. MCU 與 SOC 修改 - 額定容量依電芯版本設定為 3.1、3.2 或 3.4 Ah；3S 不會增加 Ah，只增加 Wh。 - 庫侖計仍使用 BQ76905 accumulated charge，由 STM32 定期保存。 - OCV-SOC 表必須針對選定 26700 實測建立，不沿用 18650 曲線。 - SOC 學習條件：完整 3.95 V CC/CV 充滿、靜置、0.2C 放至 1.8 V，再靜置。 - 顯示容量以 Wh 與 5 V 等效容量為主，避免把 3S 的 3.4 Ah 誤標成 10.2 Ah。 ## 9. 機構與重量 - 單顆尺寸約 Φ26.4 × 71 mm；三顆並排最小電芯區約 80 × 27 × 72 mm，尚未包含支架、絕緣、PCB 與外殼。 - 三顆重量約 246-252 g；整機預估 330-420 g。 - 建議電芯三角排列以縮短寬度，或平排以降低厚度；需在外殼概念階段選定。 - 每顆正極加魚紙圈，串接鎳片使用點焊；不可直接長時間烙鐵焊接電芯端子。 - 電芯洩壓端不可被 PCB、泡棉或外殼完全堵住。 - 三顆串聯間不使用單顆並聯熔斷線，但整包正極仍需一次性 fuse，額定可從 7.5-10 A 起評估。 ## 10. 採購建議 ### 優先方案 採購 **CSiT 26700 3400 mAh 高容量版 ×5-6 顆**：三顆組包，其餘用於容量、DCIR、低溫與備品測試。要求供應商提供： - 完整型號與可追溯批號。 - 最新正式 datasheet。 - 出貨容量/DCIR 分布。 - MSDS、UN 38.3 與運輸測試摘要。 - 3S 使用與建議 OVP/UVP/均衡門檻的書面確認。 ### 備選方案 中科海鈉 26700 至少先購買 5 顆做來料分選。商品頁資料不足，不建議只買剛好三顆，也不建議在未完成容量與充放電邊界測試前定版 PCB 保護參數。 ## 11. EVT 驗證順序 1. 單顆以 0.2C、0.5C 測量 3.95 V 充電與 1.8/1.5 V 放電容量。 2. 建立三顆容量、DCIR、OCV-SOC 配對表，選出最接近的三顆。 3. 用電池模擬器先驗證 BQ76905 的 3S OVP、UVP、open-wire、OCD、SCD。 4. 用 4.5-11.85 V 電源模擬電池，驗證 BQ25792 的 5/9 V OTG 與 15 V 輸入充電。 5. 組成 3S1P 後，先限制 5 V / 2 A；通過溫升與保護測試再開 9 V / 2.22 A。 6. 完成 20 W 全 SOC 放電、邊充邊放、短路移除、熱插拔、低溫與儲存自耗測試。 ## 12. 原廠資料 - 本資料夾：`钠离子电池26700中科海纳 3V3AH_9WH 耐低温 工厂自用电芯 钠电-淘宝网.pdf`。 - 本資料夾：`中國鈉時代 CSiT-26700.jpg`。 - [TI BQ25792 datasheet](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25792.pdf) - [TI BQ76905 datasheet](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq76905.pdf) - [TI TPS25750 + BQ25792 reference design](https://www.ti.com/tool/TIDA-050047) > 本設計以商品圖片與網頁資料為起點。電芯電壓上限、低溫充電、連續放電及循環壽命必須以實際採購批次的正式規格書和測試結果為準。