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簡介

鋰電池保護芯片IP3005

2.1A充電2.4A放電高集成度鋰電池充放電管理SOC芯片IP5306

低成本單芯片移動電源充電寶電路

簡介

之前就有一篇文章已經(jīng)介紹過最基本的移動電源充電寶電路的設計，介紹了移動電源充電寶電路的基本構(gòu)成，理論聯(lián)系實踐，并給出了一份最基礎的移動電源充電寶設計電路。其實其他移動電源充電寶電路都是大同小異，只是上次那篇為了介紹清楚移動電源充電寶的電路原理，使用設計的電路集成度不高，比如說充電電路和升壓放電電路各用了一塊芯片，其實市場上已經(jīng)有一塊芯片就可代替的電路，這件就節(jié)省了電路成本，方便了電路布局。這篇文章就介紹一份集成度比較高一點的低成本的單芯片移動電源充電寶電路。使用的方案是鋰電池二合一保護芯片IP3005來保護鋰電池，同類型的芯片還有DW03D和DW06及DW07D等等，使用2.1A充電2.4A放電，高集成度移動電源SOC芯片IP5306對鋰電池進行充放電。下面就分別來介紹下保護電路部分和充放電電路部分，最后給出一張總的原理圖。

鋰電池保護芯片IP3005

之前文件介紹過，最常用的鋰電池保護電路是如下圖所示：

此保護電路使用了鋰電池保護芯片和外部Nmos管和一些電阻電容構(gòu)成，電路的保護電流和外部的Nmos管都可以根據(jù)實際需求配置，但是對于移動電源充電寶來說，其實保護電流這些都相當于固定死的，比如不超過1A或者2A，這樣完全沒必要使用外部Nmos管，可以直接集成到鋰電池保護芯片里面去，這樣節(jié)省了硬件成本，也方便了電路板布局。于是市場上就出現(xiàn)了一堆將Nmos管集成到鋰電池保護芯片里面去的二合一鋰電池保護芯片，比如將要介紹的IP3005。先看下IP3005的引腳信息和內(nèi)部框圖，如下：

IP3005引腳信息

從引腳信息中我們發(fā)現(xiàn)有個Power PAD 電源焊盤，其主要是因為內(nèi)部集成了2個Nmos方便Nmos大電流散熱，所以這個芯片對比DW03D和DW07D有很好的熱處理能力，這也是為什么我使用這款芯片的一個原因。

IP3005內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

從結(jié)構(gòu)圖中，我們就可以知道，IP3005內(nèi)部已經(jīng)集成了2個Nmos，并且IP3005具有過充電壓保護、過放電壓保護、放電過流保護和充電過流保護及短路保護等功能。IP3005的典型應用電路也是很簡單明了，看下圖：

IP3005典型應用電路

看到這個電路是不是比之前的DW01電路簡介很多，Nmos管已經(jīng)集成到芯片內(nèi)部。這樣如果單獨設計保護電路板也簡單了許多。對應上圖電路作一下3點說明：

• 1.C1 和 R1 構(gòu)成電源濾波器，用來抑制電源紋波，C1 需要靠近 VDD 引腳增強濾波效果，推薦采用4.7μF。
• 2.R1 的阻值不易過大，當充電或放電>1A 時，芯片內(nèi)部會開啟電流監(jiān)控功能，隨著充電或放電電流變大，芯片 VDD 的引腳電流也會相應變大，R1 的阻值太大會引入過大的電壓降，使 IC 的 VDD 引腳的實際電壓比電池電壓偏低。推薦 100Ω。
• 3.C2 是用來抑制 VM 端口的尖峰電壓，避免大電流瞬間變化引起 VM 電壓抖動過高，給芯片帶來損傷。需要靠近 VM 引腳，推薦采用 2.2μF。

那么對鋰電池有了保護后，我們就可安心對鋰電池進行充放電了，下面就介紹鋰電池充放電電路的設計。

2.1A充電2.4A放電高集成度鋰電池充放電管理SOC芯片IP5306

通過之前的文章介紹，我們知道，移動電源充電寶的充電接口電壓一般在5V，那么單節(jié)鋰電池最大充電電壓是4.2V，對鋰電池充電就需要降壓電路，通常的降壓電路有線性型降壓（比如TP4056等）和開關型降壓（比如TC3582DA等）方式。然后移動電源充電寶的輸出接口電壓一般也是要求5V，這樣單節(jié)鋰電池又需要升壓電路來實現(xiàn)升壓的功能。一般都是使用開關型Boost升壓電路（比如FP6276A）。我們知道開關電路的原理是通過電容和電感存儲電能，然后通過調(diào)節(jié)開關，使輸出電壓達到對應值。開關電路最大的特點就是需要電感，那么移動電源降壓充電和升壓放電就需要2個電感了，然后就有設計人員想能不能使用一個電感分時來實現(xiàn)充放電的功能。于是市場上就有了這樣集成了鋰電池充電和放電一起的控制芯片，今天介紹的就是IP5306。

IP5306 是一款集成升壓轉(zhuǎn)換器、鋰電池充電管理、電池電量指示的多功能電源管理 SOC，為移動電源提供完整的電源解決方案。其高集成度與豐富功能，使其在應用時僅需極少的外圍器件，并有效減小整體方案的尺寸，降低 BOM 成本。IP5306 只需一個電感實現(xiàn)降壓與升壓功能?？梢灾С值统杀倦姼泻碗娙荨P5306 的同步升壓系統(tǒng)提供最大 2.4A 輸出電流，轉(zhuǎn)換效率高至 92%?？蛰d時，自動進入休眠狀態(tài)，靜態(tài)電流降至 100uA。IP5306 采用開關充電技術，提供最大 2.1A 電流，充電效率高至 91%。內(nèi)置 IC 溫度和輸入電壓智能調(diào)節(jié)充電電流。IP5306 支持 1、2、3、4 顆 LED 電量顯示。IP5306 采用 ESOP8 封裝。

我們來看下IP5306的引腳描述吧，如下圖：

IP5306引腳信息

再來看下IP5306的典型應用電路，如下：

IP5306典型應用

從圖中我們看到了其電路只使用了一顆1uH的電感，而且沒有看到傳統(tǒng)開關升降壓電路的續(xù)流二極管，可以猜測到器件內(nèi)部肯定是集成了mos管進行同步整流的。這樣也提高了電能的轉(zhuǎn)換效率。

IP5306最多可以驅(qū)動4顆Led燈用于電量指示和1顆照明Led。對于電量指示，可以設計成小于等于4顆電量指示燈，具體怎樣設計，這里不作描述，大家有需要的可以去看下手冊。另外此電路還有一顆照明Led燈珠D5，不需要的也可以省去。

IP5306可識別長按鍵和短按鍵操作，不需要按鍵時 PIN5 腳懸空。對于電路中按鍵的功能作一下描述：

1.按鍵持續(xù)時間長于 50ms，但小于 2s， 即為短按動作，短按會打開電量顯示燈和升壓輸出。

2.按鍵持續(xù)時間長于 2s， 即為長按動作， 長按會開啟或者關閉照明 LED。

3.小于 50ms 的按鍵動作不會有任何響應。

4.在 1s 內(nèi)連續(xù)兩次短按鍵，會關閉升壓輸出、電量顯示和照明 LED。

在了解完以上兩節(jié)內(nèi)容后，我們就可以設計自己的低成本移動電源充電寶電路了。

低成本單芯片移動電源充電寶電路

這里我已經(jīng)繪制好了基于IP5306和IP5003方案的鋰電池移動電源充電寶電路了，如下圖所示：

低成本單芯片移動電源充電寶電路

電路中電感推薦型號和參數(shù)如下：

好了，本篇文章就介紹到這里，歡迎大家點贊、評論、轉(zhuǎn)發(fā)、收藏！有什么不對、不詳細的地方也請大家指出補充。分享是種美德，如果覺得此文講的不錯的話，歡迎給個轉(zhuǎn)發(fā)分享給更多的朋友。有什么問題也歡迎評論一起交流。更多有關電子電路、單片機、嵌入式、C語言編程、RTOS的知識，請關注我頭條號：單片機嵌入式愛好者。會有更多干貨文章分享，幫您加速解決實際工程中遇到的問題。