3A 充电 3.1A 放电集成 TYPE_C 协议移动电源 SOC 1 特性 同步开关充放电 3.1A 同步升压转换,3A 同步开关充电 升压效率高达 93% 充电效率高达 92% 内置电源路径管理, 支持边充边放 充电 自动调节充电电流, 匹配适配器输出能力 支持 TYPEC 口 3A MICRO B 口 2A 充电 输入 BC1.2 充电检测, 兼容主机 USB 充电 支持 4.20V 4.30V 4.35V 和 4.4V 电池 支持电池温度 NTC 保护 电量显示 支持 4 / 3/ 2/1 颗 LED 电量显示 电池电量曲线可 PIN 选, 显示灯更均匀 功能丰富 自动检测手机插入和拔出 集成 TYPE-C DRP 协议, 支持单口输入输出 支持负载大电流线补功能 集成双路手机充电电流智能识别 DCP 低功耗 智能识别负载, 自动进待机 BOM 极简 功率 MOS 内置, 单电感实现充放电 多重保护 高可靠性 输出过流 过压 短路保护 输入过压 过充 过放 过流放电保护 整机过温保护, 电池温度 NTC 保护 ESD 4KV, 瞬间耐压 11V 深度定制 I2C 接口, 可灵活 低成本定制方案 2 应用 移动电源 / 充电宝 手机 平板电脑等便携式设备 3 简介 IP5310 是一款集成升压转换器 锂电池充电管 理 电池电量指示和 TYPE_C 协议的多功能电源管 理 SOC, 为移动电源提供完整的电源解决方案 IP5310 的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 IP5310 只需一个电感实现降压与升压功能 DC-DC 转换器工作在 500KHz, 可以支持低成本电 感和电容 IP5310 的同步升压系统提供全程 3.1A 输出电 流, 转换效率高至 92% 空载时, 自动进入休眠状 态 IP5310 采用开关充电技术, 提供高达 3A 电流, 充电效率高至 90% 内置 IC 温度和输入电压智能 调节充电电流 IP5310 支持 I2C 接口读取芯片信息 ( 定制型号 IP5310_I2C), 可定制电池电量曲线, 可精准显示 电池电量 支持 1/2/3/4 颗 LED 电量显示和照明功 能 IP5310 采用 QFN32 5*5mm 封装 V1.2 1 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
VIN VIN AGND GND EPAD KEY LIGHT Micro-B GND DMB DPB RSET VSET TYPE-C VBUS CC1 CC2 GND VBUS CC1 CC2 VBUSG DMC DPC IP5310 L3 TYPE-A DM DP GND DMA DPA L1 L2 VTHS LX LX LX LX LX NTC 1UH 图 1 简化应用原理图 (4 LED 指示电量 ) 4 引脚定义 DMC DPC DMA DPA DMB DPB LIGHT L1 L2 L3 VSET VTHS RSET NTC AGND KEY 32 31 30 29 28 27 26 1 2 3 4 5 6 7 8 IP5310 QFN32 25 24 23 22 21 20 19 18 17 9 10 11 12 13 14 15 16 VIN VIN LX LX LX LX LX CC2 CC1 VBUSG VBUS 图 2 IP5310 引脚图 V1.2 2 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
引脚序号 引脚名称 描述 1 L2 电量灯驱动引脚 L2,I2C 功能时为 SDA 2 L3 电量灯驱动引脚 L3,I2C 功能时为 MCU 唤醒引脚 3 VSET 电池类型设置, 4.20V/4.35V/4.40V 4 VTHS 电池平台选择 5 RSET 电池内阻补偿, 可微调电量曲线 6 NTC 温敏电阻检测引脚 7 AGND 模拟地 8 KEY 按键输入引脚 9 电芯供电脚 10 VBUS VBUS 充电电源检测引脚 11 VBUSG VBUS 充电输入 PMOS 控制引脚 12 CC1 TYPE-C 检测引脚 CC1 13 CC2 TYPE-C 检测引脚 CC2 14~18 LX DCDC 开关节点, 连接电感 19~22 5V 输出引脚 23~24 VIN 5V 输入引脚 25 DMC 输出 DCP D1-26 DPC 输出 DCP D1+ 27 DMA 输出 DCP D0-28 DPA 输出 DCP D0+ 29 DMB NC 悬空 30 DPB NC 悬空 32 LIGHT 照明灯驱动引脚, 开漏输出 32 L1 电量灯驱动引脚 L1,I2C 功能时为 SCK 33 EPAD 功率地和散热地, 需要保持与 GND 良好接触 V1.2 3 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
5 内部框图 TypeC L=1uH VBUSG VBUS LX VIN V+ MicroB PMOS1 Bandgap OP(TH) PMOS2 LIGHT Boost/Charger driver Key SYSTEM CONTROL I2C LED driver VTHS RSET&VSET DCP/CC VTHS RSET VSET KEY 图 3 L3 L2 L1 /SDA /SCL DP IP5310 内部框图 DM CC1 CC2 V1.2 4 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
PIN2PIN PIN2PIN PIN2PIN PIN2PIN IP5310 6 IP 系列移动电源 IC 型号选择表 IC 型号 充放电主要特点封装 LED 放电充电照明灯按键 I2C DCP Type-C QC 认证规格兼容灯数 IP5303 1.0A 1.2A 1,2 - - - - esop8 IP5305 1.0A 1.2A 1,2,3,4 - - - - esop8 IP5306 2.4A 2.1A 1,2,3,4 - - - - esop8 IP5206 2A(Max) 1.5A 3,4,5 - - - - esop16 IP5108E 2.0A 1.0A 3,4,5 - - - - esop16 IP5108 2.0A 2.0A 3,4,5 - - - esop16 IP5207 1.2A 1.2A 3,4,5 - - - - QFN24 IP5207T 1.2A 1.2A 1,2,3,4 - - QFN24 IP5109 2.1A 2.1A 3,4,5 - - - QFN24 IP5209 2.4A 2.1A 3,4,5 - QFN24 IP5189T 2.1A 2.1A 1,2,3,4 - - - QFN24 IP5219 2.4A 2.1A 1,2,3,4 - QFN24 IP5310 3.1A 3.1A 1,2,3,4 - QFN32 IP5312 15W 4A 2,3,4,5 - - QFN32 IP5318Q 18W 4.8A 2,3,4,5 - QFN40 IP5318 18W 4.8A 2,3,4,5 QFN40 V1.2 5 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
7 极限参数 参数 符号 值 单位 端口输入电压范围 V IN -0.3 ~ 6.0 V 结温范围 T J -40 ~ 150 存储温度范围 Tstg -60 ~ 150 热阻 ( 结温到环境 ) θ JA 40 /W 人体模型 (HBM) ESD 4 KV * 高于绝对最大额定值部分所列数值的应力有可能对器件造成永久性的损害, 在任何绝对最大额定值条件下 暴露的时间过长都有可能影响器件的可靠性和使用寿命 8 推荐工作条件 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 输入电压 V IN 4.65 5 5.5 V 负载电流 I 0 3.1 4 A * 超出这些工作条件, 器件工作特性不能保证 9 电气特性 除特别说明,TA=25,L=1uH 参数符号测试条件 最小 值 典型 值 最大 值 单位 充电系统 输入电压 V IN V=3.7V 4.65 5 5.5 V 输入过压 V INOV 5.51 5.6 5.8 V 输入欠压保护 V INUV 4.3 4.4 4.65 V CV 4.2V VSET PIN 悬空 4.21 4.24 4.27 V CV 恒压充电电压 CV 4.35V VSET PIN 接地 4.36 4.38 4.42 V CV 4.4V VSET PIN 接 V 4.41 4.43 4.46 V 充电截止电流 I stop 输入 5V 200 300 500 ma 充电电流 I VIN VIN 口充电电流输入端电流, V=3.7V 1.8 2 2.2 A I vbus VBUS 口充电时电池端电流, V=3.7V 2.3 2.8 3.2 A 涓流充电电流 I TRKL VIN=5v,=2.7v 50 150 300 ma 涓流截止电压 V TRKL 2.9 3 3.1 V V1.2 6 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
再充电阈值 V RCH 4.08 4.1 4.13 V 充电截止时间 T END 20 24 27 Hour 升压系统电池工作电压 V 2.9 4.4 V 低电关机电压 V LOW IOUT=2A 2.85 2.95 3.1 V 开关工作电池输入 电流 I V=3.7V,=5.1V,fs=500KHz 2 5 20 ma DC 输出电压 V OUT V=3.7V @0A 5.0 5.12 5.25 V V=3.7V @3.1A 4.75 5 5.25 V 输出电压纹波 ΔV OUT V=3.7V,=5.0V,fs=375KHz 50 100 150 mv 升压系统供电电流 I vout 0 3.1 A 升压系统过流关断 电流 3.3 3.8 4.2 A 负载过流检测时间 T UVD 输出电压持续低于 4.2V 10 30 50 ms 负载短路检测时间 T OCD 输出电流持续大于 5A 100 150 200 us 控制系统 开关频率 PMOS 导通电阻 fs 放电开关频率 300 375 450 KHz 充电开关频率 450 500 550 KHz 15 20 25 mω NMOS 导通电阻 10 15 20 mω VIN 和 PMOS 导通电阻 r DSON VIN=5V 60 75 90 mω 电池输入待机电流 I STB VIN=0V,V=3.7V 50 100 150 ua LED 照明驱动电流 Ilight 20 30 40 ma LED 显示驱动电流 I L1 I L2 I L3 2 10 20 ma 负载自动检测时间 T loadd 负载电流持续小于 45mA 25 32 44 s 轻载关机电流 I plout V=3.7V 20 45 80 ma 短按键唤醒时间 T OnDebounce 50 60 300 ms 打开 light 时间 T Keylight 1.2 2 3 s 热关断结温 T OTP 上升温度 110 125 140 热关断接触迟滞 ΔT OTP 30 40 50 V1.2 7 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
10 功能描述 升压 IP5310 集成一个输出 5V, 负载能力 3.1A 的升压 DCDC 转换器 开关频率 375KHz,3.7V 输入,5V/2.1A 时效率为 95%;3.7V 输入,5V/3.1A 效率为 92.5% 内置软启动功能, 防止在启动时的冲击电流过大引起故障, 集成输出过流, 短路, 过压, 过温等保护功能, 确保系统稳定可靠的工作 升压系统输出电流可随温度自动调节, 确保 IC 温度在设定温度以下 IP5310 效率曲线如下图 图 4 IP5310 升压效率图 充电 IP5310 拥有一个同步开关结构的恒流 恒压锂电池充电器 当电池电压小于 3V 时, 采用 100mA 涓流 充电 ; 当电池电压大于 3V, 进入恒流充电 ; 当电池电压大于 4.2V/4.35V/4.4V, 进入恒压充电 充电完成 后, 若电池电压低于 4.1V 后, 重新开启电池充电 IP5310 支持 TYPEC 口最大电池端 3A 充电,MIRCO 口 2A 充电,IP5310 充电会自动调节充电电流 大小, 来适应不同负载能力的适配器, 确保不拉挂适配器 IP5310 支持输入 BC1.2 充电检测, 兼容主机 USB 充电 ; V1.2 8 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
状态转换图 工作状态 充电器插入 长按 Key 短按 KEY 负载设备连接到输出 OR 无充电设备 & 输出轻载 32S VABT<3V OR 无充电设备 &KEY 双击按键关机 待机状态 TYPE-C 放电属性 带有 Try.SRC 功能, 当连接到对方为 DRP 设备时, 可优先给对方充电 当作为 DFP 工作时, 对外输出可以设置 Default 1.5A 3A 三种电流能力信息 ( 三选 1, 默认 3A); 当作为 UFP 工作时, 可识别出对方的输出电流能力 VREG VREF1 Rp_DF Rp_1P5 Rp_3P0 VREF2 CC1/CC2 Rd VREF3 V1.2 9 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
上下拉电阻值 电阻名称 电阻值 Rp_DF 33k Rp_1P5 11k Rp_3P0 4.2k Rd 5.1K 上拉电阻 Rp 使能时的比较器阈值 下拉电阻 Rd 使能时的比较器阈值 V1.2 10 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
TYPE-C 检测周期 TYPE-C 检测状态转换 V1.2 11 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
按键 10K/NC KEY 图 5 KEY 按键 按键连接方式如图 5 所示, 可识别长按键和短按键操作当按键 PIN 不通过 10 电阻上拉到 时 : 按键持续时间长于 60ms, 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 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 小于 60ms 的按键动作不会有任何响应 V1.2 12 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
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 当按键 PIN 通过 10K 电阻上拉到 时 : 按键持续时间长于 60ms, 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 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 小于 60ms 的按键动作不会有任何响应 在 1s 内连续两次短按键, 系统不做任何反应 V1.2 13 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
灯显模式 四颗灯 L1 L2 D4 D3 D2 D1 L3 三颗灯 L1 L2 D3 D2 D1 L3 1K 二颗灯 L1 L2 1K D1 L3 D2 D1 一颗灯 L1 L2 L3 1K V1.2 14 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
4 灯模式放电 电量 C(%) D1 D2 D3 D4 C 75% 亮 亮 亮 亮 50% C<75% 亮 亮 亮 灭 25% C<50% 亮 亮 灭 灭 3% C<25% 亮 灭 灭 灭 0%<C<3% 1Hz 闪烁 灭 灭 灭 充电 电量 C(%) D1 D2 D3 D4 充满 亮 亮 亮 亮 75% C 亮 亮 亮 0.5Hz 闪烁 50% C<75% 亮 亮 0.5Hz 闪烁 灭 25% C<50% 亮 0.5Hz 闪烁 灭 灭 C<25% 0.5Hz 闪烁 灭 灭 灭 3 灯模式三灯显示方式和四灯类似, 每颗灯对应的电池电量如下表 D1 D2 D3 D4 三颗灯 33% 66% 100% 无 四颗灯 25% 50% 75% 100% 2 灯模式 状态 D1 D2 充电 充电过程 0.5Hz 闪烁 灭 充满 亮 灭 放电 正常放电 灭 亮 低电 灭 1Hz 闪烁 1 灯模式 状态 D1 充电 充电过程 0.5HZ 闪烁 充饱 亮 放电 正常放电 亮 低电 1HZ 闪烁 V1.2 15 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
电池内阻设定 IP5310 可以通过 RSET 引脚设定电池内阻, 从而调节 LED 电量显示的均匀特性 RSET 电阻大小和 设定的电池内阻如下表所示 RSET 端电阻 Kohm 对应电池设定内阻 (mohm) 10K 45 33K 67.5 68K 90 100K 30 NC 22.5 手机插入自动检测 IP5310 自动检测手机插入, 即刻从待机态唤醒, 打开升压 5V 给手机充电, 省去按键操作, 支持无按键模具方案 手机充电电流智能识别 IP5310 集成两路手机充电电流智能识别功能, 自动为连接上的手机设备切换 D+ 和 D- 线路连接, 使得手机充电电流适配到最大值, 加快手机的充电速度 IP5310 支持苹果, 三星以及 BC1.2 接口规范的 D+,D- 切换 支持 D+D- 短接的 USB 专用充电端口支持 D+ 应用 2.0V 电压,D- 应用 2.7V 电压的苹果 1.0A 充电端口支持 D+ 应用 2.7V 电压,D- 应用 2.0V 电压的苹果 2.0A 充电端口支持 D+ 应用 2.7V 电压,D- 应用 2.7V 电压的苹果 2.4A 充电端口支持 D+ 应用 1.2V 电压,D- 应用 1.2V 电压的三星 2.0A 充电端口 电池类型选择 IP5310 可以通过 VSET 引脚设定电池类型 当 VSET 悬空时, 设定为 4.2V 电池 ;VSET 接 GND 时, 设定为 4.35V 电池 ;VSET 接 时, 设定为 4.4V 电池 V1.2 16 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
电池平台选择 IP5310 可以通过 VTHS 引脚拉高 悬空 接地设定电池曲线, 具体对应 IC 内部转灯电压点如下 VTHS 内部转灯阈值 4.2V 电芯 高压电芯 (4.3V 以上 ) 4 灯转 3 灯 4.02V 4.02V 接 3 灯转 2 灯 3.9V 3.84V 2 灯转 1 灯 3.78V 3.78V 4 灯转 3 灯 3.96V 4.02V 悬空 3 灯转 2 灯 3.78V 3.84V 2 灯转 1 灯 3.6V 3.66V 4 灯转 3 灯 3.96V 4.02V 接地 3 灯转 2 灯 3.72V 3.78V 2 灯转 1 灯 3.6V 3.6V NTC 功能 IP5310 集成 NTC 功能, 可检测电池温度 ;IP5310 在工作的时候 NTC PIN 输出 20uA 的 电流, 同时检测 NTC PIN 脚的电压来判断当前电池的温度 V=20uA*(R1//RNTC) R1=82K NTC RNTC=100K B=4100 COMP HT MT LT VH=0.43V/0.49V VL=0.56V VL=1.32V/1.44V 图 5 电池 NTC 比较在充电状态下 : NTC PIN 检测到电压为 1.32V 时代表电池低温 0 度, 停止对电池充电 ; NTC PIN 检测到电压为 0.56V 时代表电池中温 45 度, 充电电流减小一半 ; NTC PIN 检测到电压为 0.49V 时代表电池中温 50 度, 停止对电池充电 ; 在放电状态下 : NTC PIN 检测到电压为 1.44V 时代表电池低温 -10 度, 停充对对外放电 ; NTC PIN 检测到电压为 0.43V 时代表电池高温 55 度, 停止对对外放电 ; 如果方案不需要 NTC, 需要把 NTC 引脚接 51K 到 GND. NTC 引脚不能浮空, 否则可能导致充放电异常. LIGHT 照明 IP5310 内置 MOS 管, LIGHT PIN 可直接驱动照明 LED, 最大驱动电流 30mA 当长按 KEY 键超过 2s 时, 可开启或者关闭 LED 照明 当不需要 LIGHT 功能时, 将 LIGHT 接到 GND,IP5310 会自动检测到没有 LIGHT 照明功能 V1.2 17 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
I2C I2C 连接方式 2.2k 2.2k L1 SCK L2 SDA L3 Wake_up I2C 模式最高支持 400Kbps,8bit 寄存器地址,8bit 寄存器数据, 发送和接收都是高位在前 (MSB), I2C 设备地址 : 写为 0xEA, 读为 0xEB 例如 : 往 0x05 寄存器写入数据 0x5A SCLK SDA Start Slave address 0xEA sack Register address 0x05 sack Data 0x5A sack Stop I2C WRITE 从 0x05 寄存器读回数据 SCLK SDA Start Slave address 0xEA sack Register address 0x05 sack Restart Slave address 0xEB sack Data 0x5A mnack Stop I2C Read 在 I2C 模式下,IP5310 关机时 L3 为低电平,IP5310 开机时 L3 为高电平, 可以用 L3 来作为 MCU 的唤 醒控制 使用 IP5310 的 I2C 需要申请定制 I2C 功能的 IC, 申请编号 IP5310_I2C V1.2 18 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
10 典型应用原理图 IP5310 只需要电感 电容 电阻, 即可实现完整功能的移动电源方案 7 33 Micro-B TYPE-A TYPE-A2 VIN GND DMA DPA GND DMC DPC GND 10uF 10uF 2R 10uF 22uF 22uF 22uF 22uF 23 24 29 30 DMB 和 DPB 引脚悬空, 不能和输入 / 输出 USB 连接 10 12 13 11 25 26 19 20 21 22 27 28 VIN VIN DMB DPB VBUS CC1 CC2 VBUSG DMC DPC DMA DPA AGND GND KEY EPAD LIGHT RSET VSET IP5310 L3 L1 L2 VTHS 8 31 5 3 2 32 1 4 20R NC 0R/NC 0R/NC D4 100% D3 75% D2 50% D1 25% 0R/NC 0R/NC NTC 6 82K 9 LX LX LX LX LX 14 15 16 17 18 RNTC 100K 0R 1UH 22uF 22uF 图 7 AAB 典型应用原理图 (4 LED 指示电量 ) V1.2 19 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
7 33 Micro-B TYPE-C TYPE-A VBUS DMC DPC CC1 CC2 GND VIN GND DMA DPA GND 1K 10K 5.6V PNP 10uF PMOS 1nF 100K 10K 2R 10uF 2R 10uF 10uF PMOS 10k 23 24 29 30 DMB 和 DPB 引脚悬空, 不能和输入 / 输出 USB 连接 1uF 10 12 13 11 25 26 19 20 21 22 27 28 22uF 22uF 22uF 22uF VIN VIN DMB DPB VBUS CC1 CC2 VBUSG DMC DPC DMA DPA AGND GND KEY EPAD LIGHT RSET VSET IP5310 L3 L1 L2 VTHS 8 31 5 3 2 32 1 4 20R NC 0R/NC 0R/NC D4 100% D3 75% D2 50% D1 25% 0R/NC 0R/NC TYPE-A2 DM DP GND 10uF 9 NTC LX LX LX LX LX 14 15 16 17 18 6 82K RNTC 100K 0R 1UH 22uF 22uF 图 8 AABC 典型应用原理图 (4 LED 指示电量 ) 电感推荐型号 SPM70701R0 DARFON PIN SPM10101R0MEC N Heat Rating Saturation DC Resistance Inductance Current Current Tolerance (mω) (uh) DC Amp. DC Amps. Typ. Max. Idc(A)Max. Isat(A)Max. 1.0 ±20% 3.0 3.3 18 36 Measuring Condition V1.2 20 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
11 封装信息 V1.2 21 / 22 Copyright 2016, Injoinic Corp.
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