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原创 【你还不知道吗】第九期·技术经验分享原创大赛开始啦!

动手自制一个QC3.0+5V2.4A的双口充电宝

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kibin
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本网技工
  • 2018-5-21 15:14:51
-前排提示,请带着看作文的心态来看这篇帖子,lz只是一个萌新,只会用最简单的设备做简单的玩意儿-
好吧,这儿是一位萌新= =初涉电路方面不到几个月,滚爬摸打才算学到了一些皮毛中的皮毛。说到底也只是学的专业正好涉及到一小部分和电路相关的知识,才稍微感兴趣的
作为一个学生党而言,每天必不可少的东西就是手机和充电宝。恰逢自己一个小米的1wmA的充电宝于上周五一不小心从课桌上失足光荣退役后,在忍受了一个周六的5v1A洗礼后,受不住了,这冲的实在是太慢了!逛了一圈某宝发现其实大容量充电宝还支持快充的也不贵啊,但是不知道就为何莫名其妙萌生出能不能自己做一个的想法= =
对,就是这个想法,也不知为何就这么萌生出来的...明明diy才是对钱包君做减脂运动诶
那说干就干,首先是确定充电宝对于我而言应该有的功能,无非就是几个人围在一起时候能双口充电(这是退役小米的最大的遗憾),其次得QC快充和FCP快充(同桌),然后最关键的一点,就是当一台设备在快充时候,插入一台苹果设备时候,我希望苹果设备也能支持2.4A的充电以及不会把快充设备退出快充。最后,最重要的一点:
都   T   M   的 给 我 用  同 步 升 压 !!
虽然不知为何,但是我还是想说8102年了可以摒弃肖特基整流了= =
接着就是对芯片的选型咯~
考虑到自己手头的装备有限:一支40w尖头烙铁,一盒(接近过期变质的)松香,一块断了内部500mA保险丝但是由于懒癌折磨迟迟不高兴换的数字表,还有一个不知道猴年马月才会更新帖子的lz(划重点),因此对于需要用风*吹的一些芯片实在是无能为力,因此更希望能找到sop封装的,至少到时候焊接起来也好弄点~

QQ截图20180521165510.png
/img
然后也能参考到一些额外因素,就是关于最基本的同步升压开关模式啦,开关导阻啦,最大支持输出电压啦,还有最低工作电压啦,静态功耗啦等等等等。说到最低工作电压,因为毕竟也只是多锂电池并联,工作电压无非也就是3~4.2V,因此最低高于3v就行了。
于是乎,带着这种心态搜索到了某一款sop8封装的IC:Fitipower的FP6719。


FP6719是一款内置识别,高度集成的快充升压芯片,其宽输入电压,最低可至2.9V,适宜单节锂电池升压应用,最高5.5V,可以用在多口充电器中,做QC口输出升压,移动电源,桌面电源两相宜。不需要MOS管,不需要外置肖特基,内置同步整流,不需要外部反馈环路,最大程度的简化了移动电源的设计难度。

162159kdoe5oce2dp0w0oy.jpg
/img


这款芯片支持QC2.0和Apple 2.4A协议,而且真的,外围电路无需很复杂就能做到Qualcomm ClassA的输出级别。但可惜的是不支持FCP,就这么想着,直到我看到芯片上有这么一个引脚:VReg
QQ截图20180521165435.png
/img
参考内部原理图,也是发送信号控制输出电压的,官方也在介绍时候说了需要加上一个电容来稳定输出电压。但并没有说是否能通过这个脚调压。但是既然存在在这儿了就说明是有意义的没错吧?
QQ截图20180521165545.png
/img


虽说不确定,不过值得一试。既然如此,那么可以请出明星识别芯片,同公司的FP6601Q来了,支持QC3向下兼容QC2,FCP,AFC,A24等多种快充以及充电协议,基本涵盖大部分高压快充协议了。
QQ截图20180521170125.png
/img
那么快充处做好了,接下来就是考虑5V处的方案了。首先得想它应该有什么功能,其次再根据应有的功能再查找可使用的芯片,因此回归正题,这是一个充电宝,在有基于同步升压的2.4A放电能力的同时它也应需要为电池充电。而且充电应该使用开关充电而非线性充电。以及告诉使用者,电池还剩多少电,并可以使用按钮来获得交互。
在这些基础上,能有sop8,sop6等封装的话更加完美了~
于是乎,经过半小时出出头的功夫,咱们找到了一款很棒的充放电一体式芯片IP5306。
QQ截图20180521170816.png
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2.1A的充电能力,意味着和高压快充无缘了。不过对于我一没有风*的吃瓜党而言10w快充已经挺不错了~而且放电能力也摆在那儿。选型完毕,就开始设计咯~

接楼~



世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2018-5-21 17:17:19
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支持支持!!!
kibin
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本网技工
  • 2018-5-21 17:18:47
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接上楼~
首先先是原理图~
不过作为一个新人对于ad16的使用方法仍然少的可怜,而且刚装的软件,好多封装库或者原理图都没有现成的,于是乎在群友的推荐下使用了easyeda进行设计。说实话这软件设计起来还真不错哈哈哈
一步一步把板子的各个电路画好
(请不要吐槽我芯片原理图引脚画反了这件事情= =很尴尬的)
DW01+双8205组成的电池保护部分

QQ图片20180521173355.png
FP6719+FP6601Q的升压和高压快充部分

QQ图片20180521173420.png
IP5306的5V2.4A升压以及电池充电部分

QQ图片20180521173445.png
そして、漫长的布板时间~

QQ图片20180521173512.png



ZHIYIyunmeng163
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  • 2018-5-21 20:05:29
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支持折腾,记啊
admin
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  • 2018-5-22 10:27:43
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支持新同学 萌新哈
z443233785
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  • 2018-5-22 13:30:11
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不错,楼主的烙铁亮了
kibin
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本网技工
  • 2018-5-22 14:44:08
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当档裆挡~由未接触过任何pcb制板软件,功能全靠现学现用的萌新打造的错漏百出的pcb图就完成咯~
板子是用EasyEDA画的,然后下载下来转成AD能识别的pcbdoc格式了
强烈推荐这款easyeda,真的作为入门的话超好用(更进阶的不太清楚~反正对于我而言真的足够用了!)
经过多次修改后,整体图大概是这样~
QQ截图20180522141642.png
嗯,至此这一楼想说的大概就是这张图了,不过为了凑点字数还是再写点详细的吧~
左上角U1为快充口的升压芯片,其中这个芯片是自带Qualcomm QuickCharge ClassA等级的电压握手能力的,不过因为对于其他快充方案支持的能力有限,我还是选择加上另外的识别芯片,以做到也能兼容其他高压类型的快充协议,这一些电路就在usb1口的下方。再往右边看则就是5V输出和电池管理一体的IC啦。本来最初的计划是用三个IC的,两个升压芯片一个充电管理芯片,后来想想三个芯片得对应三个电感,对于6*3.5cm的板子来说强行塞上去还是有点难度的,也只能退而其次用普通充电了。
再接着下方,B+ B-自然而然就是电池端,中间是电池保护IC,用两颗8205考虑到峰值放电可能接近20w左右,单颗8205的Id=6A,为了留足余量而用两组并联。接着右下角则是Apple2.4A的识别电路了,采用三极管+分压电阻来提供识别电压。在这儿顺便说一下Apple对于充电电流的控制,它是检测D-D+上电压的大小来控制输入电流的,假设D+D-短接,则只会跑5v0.94A的保护模式
500mA  D- 2.0V D+2.0V
1A        D-2.7V D+2.0V      
短接     Imax=0.94A
2.1A     D-2.0V D+2.7V
2.4A     D-2.7V D+2.7V

2.7V 标准是 43.2K+49.9K  ,可以用 4.7K+5.6K   47K+56K
2.0V 标准是 75.0K+49.9K  ,可以用 6.2K+5.6K   62K+56K

这儿提一个醒,USB头的规范是Vcc D- D+ GND,别搞混了
5306的输出能力可以上2.4A,保险起见选择了2.1A模式,毕竟8系列普通充电只有1.5A左右的电流,8P也不过2A多点。
U5是一个pnp管,作用在于输出电压低于Vbat时切断分压电阻回路,尽可能省电嘛2333,毕竟电池供电的东西~
QQ截图20180522144536.png

kibin
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  • 2018-5-22 14:48:28
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QQ截图20180522140449.png
扔上去打板~
接下来就是采购贴片元器件了,身为学生党的lz也马上准备要去阿鲁把衣脱(アルバイト)了
明天再更新采购的一些小事情~
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世纪电源网-九天
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