支持磷酸铁锂电池设计,英集芯IP2366双向同步升降压模块解析

前言

充电头网拿到了一款基于英集芯IP2366双向同步升降压控制器的快充模块,这款芯片内部集成了协议功能,电量显示和同步升降压控制器,相比传统大功率移动电源需要多颗芯片才能实现功能,使用英集芯IP2366,只需要一颗芯片,就能实现完整的PD3.1双向快充移动电源设计,大大降低开发难度和物料成本。

英集芯IP2366参考设计支持2-6串电池串联,并支持3.65V磷酸铁锂电池到4.4V高压电池,兼容绝大多数电池应用。电池插座两侧设有拨码开关,用于设置电池节数和电池电压,使用方便。PCBA模块上设有焊点,用于设置功率,支持65、100和140W功率档位。下面就带来这款双向升降压模块的解析,一起看看电路设计。

英集芯IP2366双向同步升降压模块外观

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PCBA模块正面一览,右侧黄色插座为电池连接器,上下红色拨码开关用于电池节数选择和电池电压选择。左侧设有电量指示灯,USB-C母座和电量查看按键。上方设有风扇温控电路和风扇插座。

在中间位置设有英集芯IP2366 SOC芯片,下方设有同步升降压MOS管和合金电感,两侧设有滤波电容和TVS管,在电池端还设有保险丝用于过流保护。

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PCBA模块背面对应MOS管和主控芯片的位置过孔露铜加锡,增强散热能力。

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电池采用XT60母座连接,左侧拨码开关用于设置电池节数,右侧拨码开关用于设置电池电压。

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LED电量指示灯,USB-C母座和电量检测按键特写。

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使用游标卡尺测得PCBA模块长度约为60.1mm。

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PCBA模块宽度约为71.1mm。

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PCBA模块厚度约为11.3mm。

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测得PCBA模块重量约为30.7g。

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使用ChargerLAB POWER-Z KM003C测得USB-C口支持FCP、SCP、AFC、QC3.0+/5、PD3.1、AVS、PPS、DCP、Apple 2.4A充电协议。

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PDO报文显示USB-C口具备5V3A、9V3A、12V3A、15V3A、20V5A、28V5A六组固定电压档位,3.3-11V3A、3.3-21V3A两组PPS电压档位,15-28V 140W AVS电压档位。

英集芯IP2366双向同步升降压模块解析

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这款双向升降压模块的核心是英集芯推出的IP2366,这颗芯片是一款集成PD3.1等多种快充协议和同步升降压转换器的锂电池充放电管理芯片,充放电功率高达140W。芯片具有高集成度与丰富功能,只需一个电感实现同步升降压功能,在应用时仅需极少的外围器件,有效减小整体方案的尺寸,降低BOM成本。

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IP2366 支持2/3/4/5/6节串联电芯,可通过外接电阻设置选择电池串联节数和电池类型;充满电压为3.65V/4.1V/4.2V/4.35V/4.4V。内置芯片温度、电池温度和输入电压控制检测环路,可以根据识别到的充电器功率,智能调节充电电流。

IP2366支持低功耗模式,进入低功耗模式后,待机电流降低到5μA。插入充电器便可自动唤醒充电,对外放电则需要短按按键来唤醒。芯片内置14bit ADC,可以精确测量输入电压和电流,电池电压和电流等信息。可通过I2C获取充放电电压、充电电流等信息。

IP2366采用5*5mm 0.4pitch QFN40 封装,支持输入过压、欠压保护,输出过流、短路保护,电池过充、过放、过流保护,芯片过温保护,充电电池温度NTC保护等多重保护措施,可靠性高。CC1/CC2 引脚均支持30V耐压,可有效防止产品损坏。

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在合金电感两侧设有同步升降压MOS管,下方设有热敏电阻检测温度。

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同步升降压开关管来自领泰半导体,丝印S4480。

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另外两颗升降压开关管型号相同。

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用于检测PCBA模块温度的热敏电阻特写。

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输入端滤波电容来自瑞隆,规格为220μF35V。

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输出端滤波电容规格相同。

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电池端贴片保险丝规格为10A,用于输入过流保护。

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在输入和输出端均设有TVS进行过压浪涌保护。

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四颗LED电量指示灯特写。

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HT7533 稳压芯片用于为运放供电。

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一颗LMV321运放特写。

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另一颗LMV321运放用于风扇控制。

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焊点用于选择模块功率,具备65W,100W和140W三档可选。

充电头网总结

英集芯IP2366双向同步升降压模块设有一个支持140W功率的USB-C接口,支持PD3.1快充,电池采用XT60连接器,在连接器两侧设有拨码开关,分别用于电池节数和电池电压设置,便于DIY搭配电池组使用。

IP2366芯片内部集成快充协议和双向同步升降压控制器,单颗芯片搭配电感和开关管即可实现完整的同步升降压功能。这款模块在电池端设有保险丝进行过流保护,设有TVS进行过压保护。并且还设有电量指示灯,方便在连接电池组使用时掌握电池电量,具有良好的实用性。