IP2312U_VSET验证板（改进指示灯） - 嘉立创EDA开源硬件平台

在参阅立创开源的所有IP2312的设计后，基于一些设计痛点和问题，重新设计并验证。

目前存在缺陷：充电过程中若电池取下（或断掉），指示灯不会正常转灯，若输入重新上电，则恢复正常指示。

一、设计要点

1、在公版的基础上，基于最小改动原则，新增双NMOS管+PMOS管，使用电池电压做控制信号，用来区分接与不接电池的状态。改动后，充电时移除电池，PMOS会持续导通，灯不会转红，属于改动设计缺陷。暂时的解决办法：（1）、C口输入增加电流监控；（2）、重新上电，若转红灯，则电池已断开；

2、输入输出加入TVS管，用于保护芯片；

3、NTC电阻建议预留焊盘位，用于焊接外置NTC，或者下拉电阻，禁用NTC功能，使得NTC引脚电压落在1.32-0.6V区间内，对应温度0℃-43℃，若板上焊接NTC电阻，则会出现在大电流充电时板子温度较高，导致充电异常；

4、C口的CC1和CC2要接5.1K下拉电阻；

5、布局上，输入电压要先经过RC串联吸收电路和TVS管，再到大容量MLCC，100nF靠近引脚放置，输入VIN、GND要和芯片连接路径最短；

6、恒流充电电流设置电阻要远离热源，同时与芯片引脚连接要尽可能短，避免产生温漂和走线寄生参数影响充电电流精度。

 

二、测试数据

1、4档充电电流大小和充电精度

在3A档位，手册计算出要连接45K电阻，实测要连接48.7K电阻充电电流接近3A。

器件充电电流设置精度是10%，实测数据符合描述。

恒流充电电流（A）
	1A档	1.5A档	2.1A档	3A档
1#	0.989	1.529	2.106	2.956
2#	1.012	1.556	2.155	2.985
3#	1.006	1.565	2.149	2.962
测试条件：焊接3块板子，使用相同的器件，分别以4档电流充电压为3.7V的18650电池，10s后记录电流值。

 

充电电流精度（%）
	1A档	1.5A档	2.1A档	3A档
1#	-1.10%	3.03%	0.29%	6.64%
2#	1.20%	4.85%	2.62%	7.68%
3#	0.60%	5.46%	2.33%	6.85%
1、1A档位135K电阻，理论电流1A； 2、1.5A档位91K电阻，理论电流1.484A； 3、3A档位48.7K电阻，理论电流2.772A，实际电流3A左右。

 

2、连接电池充电时纹波表现

纹波值＜输出电压*1%，2.1A电流下纹波很小，3A时略微增大。

纹波（mV）
	1A档	1.5A档	2.1A档	3A档
1#	5.490	7.865	7.854	12.115
2#	6.563	5.688	7.823	14.469
3#	6.396	5.708	5.354	15.125
测试条件：各档位下恒流充电时，使用示波器配合接地弹针，测量电容C13两端。

 

3、充满电压

测试发现不同充电电流下，充满电电压基本一致，故只记录单一档位的满电电压

电压较低的3#可认定为器件差异导致，按照电压百分比计算，3个板都可以把电池充到95%以上。

充满电压（V）
	1#	2#	3#
电压	4.1538	4.1492	4.1154
1、恒流充电设置为3A，充电电池无漏电缺陷； 2、充满转灯后电池静置30min后测量。

 

4、涓流充电电流

手册参数最大值为300mA，实测数据符合描述。

涓流充电电流（mA）
	1#	2#	3#
电流	242	248	237
1、电池电压2.7V时充电。

 

4、温度

充电时温度最高点在IC上，在3A充电电流下，温度最高63℃（室温20℃）。

温度表现取决于不同的布局布线，与板子的面积成正比。

 

5、充电时长

取决于电池容量和充电电流，实测2组数据如下，电池亿纬20P充到转灯后取下：

（1）、初始电压：3.7109V，充电电流：3A，充电时长：25：03，充满电压：4.1538V

（1）、初始电压：3.6557V，充电电流：2.1A，充电时长：38：30，充满电压：4.1615V

 

三、一些问题及可能的原因

1、烧MOS，体现在5V输入，空载输出为5V

（1）、缺少RC串联吸收电路；

（2）、不合理的布局；

（3）、芯片焊接温度过高。

 

2、不接电池，给芯片上电，输出只有2.5V

（1）、检查电路焊接，检查焊接的物料是否正确；

（2）、IC已损坏。

 

3、带载充电异常

未测试，尽量避免电路设计成充放电同时进行，若有此应用，最好换成移动电源IC方案。

 

4、并联电池进行充电，电流达不到设定值

（1）、检查电流设定电阻是否正确；

（2）、尝试单串充电是否正常；

（3）、输入电源是否限流。

 

5、输出纹波较大

（1）、使用的输入输出MLCC容值是否正确，使用的耐压值是否正确，X5R推荐降半压，X7R推荐75%，即X5R电容要10V耐压以上，X7R要6.3V以上；

（2）、大电流充电时适当增大MLCC容量；

（3）、电感是否磁饱和，适当加大电感体积。

 

6、NC pin6脚电流1.6A，接45K到2.3A

从电流值来看，是不是把输入电流当成充电电流了，看电流要在芯片输出和电池之间串接电流表。

 

7、充满不转灯

（1）、IC的型号是否正确；

（2）、是否设置正确的充满电压；

（3）、确定电池仅在充电，没有接负载对外放电。

 

8、充电电流上不去

（1）、电池接近满电；

（2）、C口充电，CC1、CC2有没有下拉电阻；

（3）、用直流电源直接供电试试。

 

9、怎么样调节电阻，电流都是1A

（1）、检查电流设定电阻是否正确；

（2）、输入电源是否限流；

（3）、C口的CC1/CC2是否下拉。

 

10、VBAT输出4.35V

（1）、确认型号是否是VSET版本；

（2）、检查D1引脚的下拉电阻是否为NC。

 

四、其他

1、拨码开关不好用手调整，可以更改成2.54间距、琴键突出型；

2、电池连接板为XT30+对应的电池座；

3、没有设计电池保护电路，连接电池请注意正反；

4、不需要那么多功能可以删除器件，进一步减小体积，但是同时请注意大电流充电时的散热；

5、芯片热风焊盘务必加过孔到地，同时板子背面适当开窗，改善散热情况；

6、双N管可以用2N7002型；

7、电池充电时请确保有人值守。