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dw01(低成本单芯片移动电源充电宝电路设计)

电路,锂电池,芯片dw01(低成本单芯片移动电源充电宝电路设计)

发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

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简介

锂电池保护芯片IP3005

2.1A充电2.4A放电高集成度锂电池充放电管理SOC芯片IP5306

低成本单芯片移动电源充电宝电路

简介

之前就有一篇文章已经介绍过最基本的移动电源充电宝电路的设计，介绍了移动电源充电宝电路的基本构成，理论联系实践，并给出了一份最基础的移动电源充电宝设计电路。其实其他移动电源充电宝电路都是大同小异，只是上次那篇为了介绍清楚移动电源充电宝的电路原理，使用设计的电路集成度不高，比如说充电电路和升压放电电路各用了一块芯片，其实市场上已经有一块芯片就可代替的电路，这件就节省了电路成本，方便了电路布局。这篇文章就介绍一份集成度比较高一点的低成本的单芯片移动电源充电宝电路。使用的方案是锂电池二合一保护芯片IP3005来保护锂电池，同类型的芯片还有DW03D和DW06及DW07D等等，使用2.1A充电2.4A放电，高集成度移动电源SOC芯片IP5306对锂电池进行充放电。下面就分别来介绍下保护电路部分和充放电电路部分，最后给出一张总的原理图。

锂电池保护芯片IP3005

之前文件介绍过，最常用的锂电池保护电路是如下图所示：

此保护电路使用了锂电池保护芯片和外部Nmos管和一些电阻电容构成，电路的保护电流和外部的Nmos管都可以根据实际需求配置，但是对于移动电源充电宝来说，其实保护电流这些都相当于固定死的，比如不超过1A或者2A，这样完全没必要使用外部Nmos管，可以直接集成到锂电池保护芯片里面去，这样节省了硬件成本，也方便了电路板布局。于是市场上就出现了一堆将Nmos管集成到锂电池保护芯片里面去的二合一锂电池保护芯片，比如将要介绍的IP3005。先看下IP3005的引脚信息和内部框图，如下：

IP3005引脚信息

从引脚信息中我们发现有个Power PAD 电源焊盘，其主要是因为内部集成了2个Nmos方便Nmos大电流散热，所以这个芯片对比DW03D和DW07D有很好的热处理能力，这也是为什么我使用这款芯片的一个原因。

IP3005内部结构图

从结构图中，我们就可以知道，IP3005内部已经集成了2个Nmos，并且IP3005具有过充电压保护、过放电压保护、放电过流保护和充电过流保护及短路保护等功能。IP3005的典型应用电路也是很简单明了，看下图：

IP3005典型应用电路

看到这个电路是不是比之前的DW01电路简介很多，Nmos管已经集成到芯片内部。这样如果单独设计保护电路板也简单了许多。对应上图电路作一下3点说明：

1.C1 和 R1 构成电源滤波器，用来抑制电源纹波，C1 需要靠近 VDD 引脚增强滤波效果，推荐采用4.7µF。2.R1 的阻值不易过大，当充电或放电>1A 时，芯片内部会开启电流监控功能，随着充电或放电电流变大，芯片 VDD 的引脚电流也会相应变大，R1 的阻值太大会引入过大的电压降，使 IC 的 VDD 引脚的实际电压比电池电压偏低。推荐 100Ω。3.C2 是用来抑制 VM 端口的尖峰电压，避免大电流瞬间变化引起 VM 电压抖动过高，给芯片带来损伤。需要靠近 VM 引脚，推荐采用 2.2µF。

那么对锂电池有了保护后，我们就可安心对锂电池进行充放电了，下面就介绍锂电池充放电电路的设计。

2.1A充电2.4A放电高集成度锂电池充放电管理SOC芯片IP5306

通过之前的文章介绍，我们知道，移动电源充电宝的充电接口电压一般在5V，那么单节锂电池最大充电电压是4.2V，对锂电池充电就需要降压电路，通常的降压电路有线性型降压（比如TP4056等）和开关型降压（比如TC3582DA等）方式。然后移动电源充电宝的输出接口电压一般也是要求5V，这样单节锂电池又需要升压电路来实现升压的功能。一般都是使用开关型Boost升压电路（比如FP6276A）。我们知道开关电路的原理是通过电容和电感存储电能，然后通过调节开关，使输出电压达到对应值。开关电路最大的特点就是需要电感，那么移动电源降压充电和升压放电就需要2个电感了，然后就有设计人员想能不能使用一个电感分时来实现充放电的功能。于是市场上就有了这样集成了锂电池充电和放电一起的控制芯片，今天介绍的就是IP5306。

IP5306 是一款集成升压转换器、锂电池充电管理、电池电量指示的多功能电源管理 SOC，为移动电源提供完整的电源解决方案。其高集成度与丰富功能，使其在应用时仅需极少的外围器件，并有效减小整体方案的尺寸，降低 BOM 成本。IP5306 只需一个电感实现降压与升压功能。可以支持低成本电感和电容。IP5306 的同步升压系统提供最大 2.4A 输出电流，转换效率高至 92%。空载时，自动进入休眠状态，静态电流降至 100uA。IP5306 采用开关充电技术，提供最大 2.1A 电流，充电效率高至 91%。内置 IC 温度和输入电压智能调节充电电流。IP5306 支持 1、2、3、4 颗 Led 电量显示。IP5306 采用 ESOP8 封装。

我们来看下IP5306的引脚描述吧，如下图：

IP5306引脚信息

再来看下IP5306的典型应用电路，如下：

IP5306典型应用

从图中我们看到了其电路只使用了一颗1uH的电感，而且没有看到传统开关升降压电路的续流二极管，可以猜测到器件内部肯定是集成了mos管进行同步整流的。这样也提高了电能的转换效率。

IP5306最多可以驱动4颗Led灯用于电量指示和1颗照明Led。对于电量指示，可以设计成小于等于4颗电量指示灯，具体怎样设计，这里不作描述，大家有需要的可以去看下手册。另外此电路还有一颗照明Led灯珠D5，不需要的也可以省去。

IP5306可识别长按键和短按键操作，不需要按键时 PIN5 脚悬空。对于电路中按键的功能作一下描述：

1.按键持续时间长于 50ms，但小于 2s， 即为短按动作，短按会打开电量显示灯和升压输出。

2.按键持续时间长于 2s， 即为长按动作， 长按会开启或者关闭照明 LED。

3.小于 50ms 的按键动作不会有任何响应。

4.在 1s 内连续两次短按键，会关闭升压输出、电量显示和照明 LED。

在了解完以上两节内容后，我们就可以设计自己的低成本移动电源充电宝电路了。

低成本单芯片移动电源充电宝电路

这里我已经绘制好了基于IP5306和IP5003方案的锂电池移动电源充电宝电路了，如下图所示：

低成本单芯片移动电源充电宝电路

电路中电感推荐型号和参数如下：

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本文到此结束，希望对大家有所帮助呢。