IP2312 — чем заменить зарядное устройство на одной литиевой батарее?

Что это за прибор

IP2312 — контроллер заряда одной литиевой ячейки от источника 5 В, выполненный по синхронной схеме: и высокоставочный, и низкоставочный ключи находятся внутри микросхемы, поэтому внешний диод Шоттки не нужен. Вход рассчитан строго на 5 В: при напряжении ниже 4,5 В заряд прекращается, при 5,6 В срабатывает защита от пониженного входного напряжения, а абсолютно допустимый максимум по входу — 6,5 В. Питание от USB-порта или от сетевого адаптера 5 В — нормальный режим, а вот 12 В на вход схему выведет из строя.

Заряд идёт по стандартной трёхстадийной схеме: сначала малый ток (trickle), затем постоянный ток, затем постоянное напряжение с отключением по таймауту. Поддерживается заряд полностью разряженной ячейки, есть мягкий старт, ограничение тока на входе защищает адаптер и кабель от просадки. Ток потребления в покое — около 40 мкА, поэтому устройство на этой микросхеме не съедает заряд батареи, пока им не пользуются.

Выводы и что к чему подключается

Два вывода требуют внимания при разводке. На ICHG ставится внешний резистор, по которому выбирается ток заряда: номинал берут из таблицы «ток — сопротивление» в паспорту, а не подбирают на глаз. Вывод NTC нельзя оставлять неподключённым: если контроля температуры нет, туда ставят резистор 51 кОм на землю, иначе заряд блокируется. При нормальном использовании ставится термистор 10 кОм с B = 3435 или 3950, прижатый к батарее.

Температурные пороги заданы жёстко: заряд идёт в диапазоне от 0 до 43 °C, при 43 °C ток уменьшается вдвое, при 45 °C заряд прекращается. Сама микросхема защищена отдельно: при 135 °C она останавливает заряд и возобновляет его после остывания до 85 °C. Дополнительно есть таймаут заряда 24 часа и таймаут постоянного напряжения 4 часа.

Чем отличается от IP5306

Выбор между ними определяется задачей, а не тем, что «свежее». Зарядка встраиваемого устройства, которое питается от USB и не отдаёт 5 В наружу, — это IP2312. Пауэрбанк, который отдаёт 5 В телефону, — это IP5306, потому что в нём есть повышающий преобразователь и power path. Собрать пауэрбанк на IP2312 можно, но тогда boost-преобразователь, индуктивность, диод и цепь питания нагрузки добавляются отдельными деталями, и выигрыш в BOM получается нулевой.

Что важно при включении

• Вход строго 5 В (рабочий диапазон 4,5–5,5 В, защита от пониженного входа срабатывает на 5,6 В).
• Вывод NTC не оставляют свободным: при отсутствии контроля температуры — резистор 51 кОм на землю.
• Ток заряда задаётся резистором на выводе ICHG по таблице из паспорта.
• Напряжение заряда выбирается артикулом: 4,20 / 4,30 / 4,35 / 4,40 В — обычная, VSET или 4V35.
• Тепловая площадка EPAD обязательна к заземлению и к пайке — без неё микросхема перегревается.
• При 750 кГц допускает индуктивность 1 мкГн, и индуктивность считают вместе с током заряда.
• Заряд полностью разряженной ячейки поддерживается, но тип батареи (Li-ion или Li-Po) перед подачей питания проверяют отдельно.

Что проверять при заказе

1. 01 Артикул: обычный IP2312 заряжает до 4,20 В, IP2312-4V35 — до 4,35 В, IP2312_VSET — с выбором типа батареи.
2. 02 Корпус: ESOP-8 с тепловой площадкой EPAD, площадку нужно запаять и подключить к земле.
3. 03 Ток заряда: до 3 А — и ячейка должна быть на него рассчитана.
4. 04 Наличие вывода NTC и его подключение в схеме заказчика.
5. 05 Входной источник: только 5 В, никакого 12 В.
6. 06 Для изделий с выходом 5 В — наличие отдельного boost-преобразователя, потому что в самой микросхеме его нет.

Частые вопросы

• Можно ли IP2312 использовать для пауэрбанка — только вместе с отдельным повышающим преобразователем.
• Чем отличается IP2312 от IP5306 — у IP2312 нет boost-преобразователя и индикации заряда, зато ток заряда выше.
• Как задать ток заряда — резистором на выводе ICHG по таблице из паспорта.
• Что делать с выводом NTC — резистор 51 кОм на землю, если контроля температуры нет; иначе термистор 10 кОм на батарею.
• Почему не заряжается батарея — проверяют вход 5 В, номинал резистора на ICHG, подключение NTC и версию микросхемы по напряжению заряда.
• Можно ли подать 12 В на вход — нет, абсолютный максимум по входу 6,5 В.