3A 充电 15W 放电 集成快充输入输出功能移动电源 SOC 特性 快充规格 集成 QC2.0( 兼容 DCP) 输出快充协议 充电规格 电池端充电电流可达 3A(VIN=9V/12V 时 ) 同步开关充电效率最高达 97% 自适应充电电流调节, 匹配所有适配器 充电电压精度 :±0.5% 支持 4.20V 4.30V 4.35V 4.40V 电池 放电规格 输出电流能力 : 5V:3.1 A 9V:1.6A 12V:1.25A 同步开关放电效率最高达 96% 电量显示 内置 14bit ADC 和电量计 支持 5 / 4 / 3 / 2 颗 LED 电量显示 智能识别 LED 电量显示灯数目 电池电量曲线可设置, 显示灯更均匀 其他功能 内置照明灯驱动 自动检测手机插入和拔出 支持按键 智能识别负载, 轻负载自动进待机 多重保护 高可靠性 输入过压 欠压保护 输出过流 过压 短路保护 IC 过温保护 充放电电池温度 NTC 保护 ESD 4KV, 耐压 25V BOM 极简 内置开关功率 MOS 单电感实现快充 快放 深度定制 I2C 接口, 可灵活 低成本定制方案 低功耗 待机平均电流小于 100uA 封装 5 mm 5 mm 0.5pitch QFN32 概述 IP5312 是一款集成 QC2.0 输出快充协议 ( 兼 容 DCP 识别功能, 兼容 BC1.2 苹果和三星手机 ) 同步升压转换器 锂电池充电管理 电池电量指示 等多功能的电源管理 SOC, 为移动电源提供完整的 电源解决方案 IP5312 的高集成度与丰富功能, 只需一个电感 实现降压与升压功能, 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 IP5312 的同步开关升压系统支持 QC2.0 快充, 提供最大 15W 输出能力, 转换效率高至 96% 空 载时, 自动进入休眠状态, 静态电流降至 100uA 以 下 IP5312 的同步开关充电系统可提供高达 3A 充 电电流, 充电效率高至 97% 内置 IC 温度 电池 温度和输入电压控制环路, 智能调节充电电流 IP5312 内置 14bit ADC, 精确测量电池电压和 电流, 可通过 I2C 访问 ADC 数据 IP5312 内置电 量计算法, 可以准确获取电池电量信息 可定制电 池电量曲线, 以精准显示电池电量 IP5312 支持 2/3/4/5 颗 LED 电量显示, 智能识 别电量显示模式 ; 支持照明功能 ; 支持按键 应用产品 移动电源 充电宝 手机 平板电脑等便携设备 Email: service@injoinic.com 1 / 17 Version 1.0
典型应用 IP5312 VOUT2 AGND GND PGND PGND KEY TYPE-A GND LIGHT BAT VOUT2D VOUT2G RSET VSET VIN L4 Micro-B GND VING VIN TYPE-A VOUT DM DP GND VOUTG IP5312 L3 VOUT L2 DM DP L1 10mOhm VSN VSP VSYS VSYS VSYS VSYS LX BAT NTC 2.2uH 图 1 TYPE-A +Micro-B +TYPE-A 简化应用原理图 (4 LED 指示电量 ) V1.0 Email: service@injoinic.com 2 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
1. 引脚定义 VSYS VSYS VSYS VSP VSN SVCC CHGS AGND VIN VING VOUT VOUTG KEY NTC RSET VSET 24 23 22 21 20 19 18 17 25 16 26 27 28 29 30 31 IP5312 QFN32 32 1 2 3 4 5 6 15 14 13 12 11 10 9 7 8 VSYS LX LX LX LX LIGHT L4 PGND PGND L3 L2 L1 VOUT2G VOUT2D DM DP 图 2 IP5312 引脚图 引脚 描述 序号 名称 1 DP 手机快充智能识别 HVDCP:DP 2 DM 手机快充智能识别 HVDCP:DM 3 VOUT2D VOUT2 输出口手机插入检测 4 VOUT2G VOUT2 输出口 MOS 驱动 5 L1 电量灯驱动引脚 L1,I2C 功能时为 SCK 6 L2 电量灯驱动引脚 L2,I2C 功能时为 SDA 7 L3 电量灯驱动引脚 L3,I2C 功能时为 MCU 唤醒引脚 8/9 PGND 功率地 10 L4 电量灯驱动引脚 L4 11 LIGHT 照明灯驱动引脚, 开漏输出 12/13/14/15 LX DCDC 开关节点, 连接电感 16/17/18/19 VSYS 系统输入输出公共节点 20 VSP VSYS 电流采样正端, 需要与 VSYS 分开走线 21 VSN VSYS 电流采样负端 22 芯片 3.1V 电压输出 23 BAT 电池供电节点 24 AGND 模拟地 25 VIN VIN 充电电源检测引脚 26 VING VIN 充电输入 PMOS 控制引脚 V1.0 Email: service@injoinic.com 3 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
PIN2PIN PIN2PIN PIN2PIN 27 VOUT VOUT 放电负载智能检测引脚 28 VOUTG VOUT 放电输出 PMOS 控制引脚 29 KEY 按键检测引脚 30 NTC 温敏电阻检测引脚 31 RSET 电池内阻补偿, 可微调电量曲线 32 VSET 电池类型设置 33(EPAD) GND 功率地和散热地, 需要保持与 GND 良好接触 2. IP 系列移动电源 IC 型号选择表 IP5312 充放电 主要特点 封装 IC 型号 LED 放电充电灯数 照明灯按键 I2C DCP Type-C QC 输出 规格 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 IP5109 2.1A 2.1A 3,4,5 - - - QFN24 IP5209 2.4A 2.1A 3,4,5 - - QFN24 IP5219 2.4A 2.1A 3,4,5 - QFN24 IP5312 15W 3A 2,3,4,5 - QFN32 IP5318 18W 4.8A 2,3,4,5 QFN40 兼 容 V1.0 Email: service@injoinic.com 4 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
3. 极限参数 参数 符号 值 单位 端口输入电压范围 V IN -0.3 ~ 16 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 4. 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 4.5 5 / 7 / 9 / 12 14 V 输出负载电流 I 0 3.1/2.1/1.6/1.25 3.6 A * 超出这些工作条件, 器件工作特性不能保证 5. 电气特性 除特别说明,TA=25,L=2.2uH 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 供电条件为 5V 4.5 5 6.3 V 供电条件为 7V 6.3 7 8.2 V 供电条件为 9V 8.2 9 11 V 供电条件为 12V 11 12 13.5 V VIN=5V,fs=0.5MHz 1 3 5 ma 输入工作电流 I VIN 输入静态电流 VIN=5V,Device not switching 45 75 100 ua R VSET = NC 4.16 4.2 4.24 V 充电目标电压 V TRGT R VSET = 120k 4.26 4.3 4.34 V R VSET = 68k 4.31 4.35 4.39 V R VSET = 0 4.36 4.4 4.44 V V1.0 Email: service@injoinic.com 5 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
充电电流 涓流充电电流 I CHRG I TRKL IP5312 VIN =5V 2.1 2.3 A VIN >=7V 3.0 3.2 A VIN=5v,BAT<1.0v 50 100 150 ma VIN=5v,1.0V<=BAT<3.0v 300 400 500 ma 涓流截止电压 V TRKL 2.9 3 3.1 V 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 BAT 3.0 4.4 V 开关工作电池输 入电流 DC 输出电压 I BAT V OUT VBAT=3.7V,VOUT=5.1V,fs=375KHz 2 3 5 ma VIN=5V,Device not switching 45 75 100 ua V OUT =5V@1A 4.95 5.12 5.23 V V OUT =9V@1A 8.75 9 9.25 V OUT =12V@1A 11.75 12 12.25 V 输出电压纹波 ΔV OUT VBAT=3.7V,VOUT=5.0V,fs=375KHz 50 100 150 mv V OUT =5V 3.1 A 升压系统供电电 流 I vout V OUT =7V 2.4 A V OUT =9V 1.6 A V OUT =12V 1.25 A 升压系统过流关断电流负载过流检测时间负载短路检测时间控制系统 I shut 3.4 3.6 3.8 A T UVD 输出电压持续低于 4.4V 30 ms T OCD 输出电流持续大于 4A 150 200 us 开关频率 fs 放电开关频率 250 375 750 KHz 充电开关频率 375 500 1000 KHz PMOS 导通电阻 r DSON 25 30 35 mω NMOS 导通电阻 13 15 18 mω 输出电压 V REG VBAT=3.5V 3.0 3.1 3.2 V 电池输入待机电流 I STB VIN=0V,VBAT=3.7V 80 90 100 ua V1.0 Email: service@injoinic.com 6 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
LDO 输出电流 I LDO 30 50 80 ma LED 照明驱动电流 I light 20 30 40 ma LED 显示驱动电 流 I L1 I L2 I L3 2 4 5 ma I L4 轻载自动检测时间 T loadd 负载电流持续小于 60mA 25 32 44 s 短按键唤醒时间 T OnDebounce 30 50 500 ms 打开 light 时间 T Keylight 1.2 2 3 s 热关断温度 T OTP 上升温度 110 125 140 热关断温度迟滞 ΔT OTP 40 6. 功能描述 充电 IP5312 拥有一个支持高压充电的同步开关结构的恒流 恒压锂电池充电管理系统 专门针对 5V 7V 9V 12V 充电电压进行优化设计, 可以自动匹配不同的充电电压规格 当 5V 输入时, 电池端充电电流设定为 2A; 当 9V/12 输入时, 电池端充电电流为 3A 当电池电压小于 3V 时, 采用 400mA 涓流充电 ; 当电池电压大于 3V, 进入恒流充电, 恒流最大充电电流 3A; 当电池电压接近设定的电池电压时, 进入恒压充电 充电完成后, 若电池电压低于设定的电池电压 0.1V 后, 重新开启电池充电 IP5312 采用开关充电技术, 开关频率 500kHz, 最大充电电流 3A, 充电效率最高到 97%, 能缩短 3/4 的充电时间 IP5312 charger 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 IP5312 不支持同充同放, 在充电过程中会关闭输出放电端口, 防止输入的高压损坏被充电设备 升压 IP5312 集成一个支持高压输出的同步开关转换器系统, 支持输出 5V 7V 9V 12V 等不同电压, 负载能力分别为 5V 3.1A,7V 2.4A,9V 1.6A,12V 1.25A 开关频率 375KHz 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 V1.0 Email: service@injoinic.com 7 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
快充功能 IP5312 支持多种规格的快充输入 输出形式 : QC2.0 DCP QC2.0 与 DCP 给移动电源充电无 QC2.0 功能, 如需要支持 QC2.0 功能, 可以在充电输入口上自行增加 QC2.0 协议 IC 充电管理系统针对高压充电有进行过专门的优化, 可以智能识别充电器的输出电压, 确保不会将高压输出的适配器拉到保护 移动电源给手机充电时 : 进入放电模式之后, 自动检测 DP DM 引脚上的快充时序, 智能识别手机类型, 可支持苹果手机 2.4A 模式 三星手机 2A 模式 BC1.2 普通 Android 手机 1A 模式 以及 QC2.0 的手机 支持苹果手机时 :DP=DM=2.7V 支持三星手机时 :DP=DM=1.2V 支持 BC1.2 时 :DP 与 DM 短接在 BC1.2 模式下, 当检测到 DP 电压大于 0.325V 且小于 2V 持续 1.25s 时, 初判为有快充请求, 这时将会断开 DP 与 DM 之间的短接通路, 同时在 DM 下拉 20k 到地, 如果持续 2ms 满足 DP 电压大于 0.325V 且小于 2V DM 电压小于 0.325V, 则认为快充连接成功, 之后就可以按照 QC2.0 需求输出请求的电压 任何时候当 DP 电压小于 0.325V, 则强制退出快充模式, 输出电压立即回到默认 5V QC2.0 电压请求规则 DP DM Result 0.6V GND 5V 3.3V 0.6V 9V 0.6V 0.6V 12V 3.3V 3.3V 保持 充放电路径管理 待机时 : 如果 VIN 插入充电电源可直接启动充电 如果 VOUT 或者 VOUT2 上插入用电设备, 可自动开启放电功能 放电时 : 只要进入放电状态,VOUT 路径就会打开,VOUT 上就会一直有电源电压输出, 插入设备即可开启充电 而 VOUT2 口在未插入设备时是不会开启的,VOUT2 一旦检测到有设备插入并且开启之后, 只能等到轻载关机, 或者充放电状态转换时才有可能关闭 QC2.0 快充输出功能都只能在 VOUT 上实现 为了安全考虑, 一旦 VOUT2 上有设备插入, 在开启 VOUT2 通路之前就会强制将快充关闭, 在确保输出电压只有 5V 时再开启 VOUT2 通路 在放电过程中插入 VIN 电源, 会立即关闭放电通路, 然后开启充电通路 充电时 : 只要进入充电状态, 放电路径都会一直关闭, 不支持同充同放 V1.0 Email: service@injoinic.com 8 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
手机自动检测 手机插入自动检测功能 : IP5312 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 手机充满自动检测功能 : IP5312 通过片外的 10mOhm 电阻来检测输出的电流, 当电流小于 60mA 时, 认为手机已经充满或者 拔出, 会自动关闭升压输出 按键 KEY 图 3 KEY 按键 按键连接方式如图 3 所示, 可识别长按键和短按键操作 按键持续时间长于 30ms, 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 30ms 的按键动作不会有任何响应 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 电量计和电量显示 IP5312 内置电量计功能, 无需直接检测 BAT 上的电流可实现准确的电池电量计算 IP5312 可灵活支持两颗 三颗 四颗 五颗电量显示灯方案, 通过内置智能识别算法, 可 自动识别外挂几颗电量显示灯 V1.0 Email: service@injoinic.com 9 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
L4 五颗灯 L3 D1 D2 D3 D4 D5 L2 L1 四颗灯 L4 L3 D1 D2 D3 D4 L2 L1 L4 三颗灯 L3 D1 D2 D3 L2 L1 L4 D2 两颗灯 L3 D1 L2 L1 图 4 四颗 五颗 三颗 两颗灯 LED PIN 连接方式 放电模式 4 颗 LED 显示电量 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% 1.5Hz 闪烁 灭 灭 灭 V1.0 Email: service@injoinic.com 10 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
C=0% 灭灭灭灭 IP5312 充电模式 4 颗 LED 显示电量 C(%) D1 D2 D3 D4 充满 亮 亮 亮 亮 75% C 亮 亮 亮 1.5Hz 闪烁 50% C<75% 亮 亮 1.5Hz 闪烁 灭 25% C<50% 亮 1.5Hz 闪烁 灭 灭 C<25% 1.5Hz 闪烁 灭 灭 灭 三灯 五灯的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 D5 三颗灯 33% 66% 100% 无 无 四颗灯 25% 50% 75% 100% 无 五颗灯 20% 40% 60% 80% 100% 两灯的显示方式为双色灯 : 充电时 电量 C(%) D1 D2 充满 亮 亮 66% C<100% 灭 1.5Hz 闪烁 33% C<66% 1.5Hz 闪烁 1.5Hz 闪烁 C<33% 1.5Hz 闪烁 灭 放电时 : 电量 C(%) D1 D2 66% C<100% 灭 亮 33% C<66% 亮 亮 C<33% 亮 灭 C<3% 1.5Hz 闪烁 灭 RSET( 电池内阻设定 ) IP5312 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) V1.0 Email: service@injoinic.com 11 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
184 187.5 174 175 164 162.5 154 150 144 137.5 134 125 124 112.5 114 100 104 87.5 94 75 84 62.5 74 50 64 37.5 54 25 44 12.5 33 0 VSET( 电池类型设定 ) IP5312 可以通过 VSET 引脚设定电池类型, 从而改变电量显示阈值 给电池充电的恒压电压以及保护电压 VSET 电阻大小和设定的电池类型如下表所示 VSET 端电阻 Kohm 对应电池类型 NC 4.2V 120 4.3V 68 4.35V 0 4.4V NTC 功能 IP5312 集成 NTC 功能, 可检测电池温度 V1.0 Email: service@injoinic.com 12 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
120k 170k NTC RNTC=100k 比较器 SC HT MT LT VH=0.1V VH=0.5V VM=0.65V VL=1.5V 如果测量到 NTC pin 上电压低于 0.1v, 则表示关闭 NTC 功能如果测量到 NTC pin 上电压低于 0.5v, 则表示温度高于 55 度如果测量到 NTC pin 上电压低于 0.65v, 则表示温度高于 45 度如果测量到 NTC pin 上电压高于 1.5v, 则表示温度低于 0 度 图 5 电池 NTC 比较 NTC 功能可以通过外部将 NTC 引脚短接到地来进行关闭 充电时 : 当 NTC 检测到温度在 0~45 度范围内正常充电 当温度高于 45 度时, 充电电流减小一半, 当温度高于 55 度时, 停止充电 放电时 : 当 NTC 检测到温度高于 55 度时, 停止充电 LIGHT 照明 IP5312 内置 MOS 管, LIGHT PIN 可直接驱动照明 LED, 最大驱动电流 100mA 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,IP5312 会自动检测 到没有 LIGHT 照明功能 是一个常开的 3.1V LDO, 负载能力 50mA I2C I2C 连接方式 V1.0 Email: service@injoinic.com 13 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
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 控制 在 I2C 模式下,IP5312 关机时 L3 为低电平,IP5312 开机时 L3 为高电平, 可以用 L3 来作为 MCU 的唤醒 V1.0 Email: service@injoinic.com 14 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
7. 典型应用原理图 IP5312 只需要 MOS 管 电感 电容 电阻等少了无源器件, 即可实现完整功能的快充移动电源方案 TYPE-A + Micro-B + TYPE-A 图 6 4LED 电量显示典型应用原理图 V1.0 Email: service@injoinic.com 15 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
BOM 表 序号 元件名称 型号 & 规格 位置 用量 备注 1 贴片 IC QFN32 IP5312 U1 1 2 贴片电容 0603 100nF 10% 25V C2 C3 C4 3 3 贴片电容 0603 1uF 10% 25V C5 1 4 贴片电容 0603 2.2uF 10% 16V C1 1 5 贴片电容 0805 22uF 10% 16V CP1 CP2 CP3 CP12 4 6 贴片电容 0805 22uF 10% 25V CP4 CP5 CP6 3 7 贴片电容 0805 10uF 10% 25V CP7 CP8 CP9 3 8 电解电容 220uF 10% 25V CP10 1 9 贴片电阻 1206R 0.01R 1% R1 1 10 贴片电阻 0603R 2R 5% R3 1 11 贴片电阻 0603R 20R 5% R4 1 此电阻可以调节灯的亮度 12 贴片电阻 0603R 100R 5% R5 R6 2 13 贴片电阻 0603R 10K 5% R7 R8 R9 3 14 贴片电阻 0603R 82K 5% R10 1 15 贴片电阻 0603R 100K 5% R15 1 16 贴片电阻 0603R 300K 5% R10 1 17 贴片电阻 0603R 120K 1% R13 1 18 贴片电阻 0603R 169K 1% R12 1 NTC 电路需添加的物料 19 NTC 热敏电阻 100K@25 B=4200 RNTC 1 20 贴片 LED 0603 蓝灯 D1 D2 D3 D4 4 21 LED 手电灯 5MM LED D7 1 22 一体成型电感 2.2UH 10*10 L1 1 23 肖特基二极管 DO-214AB SS24 D5 D6 2 24 贴片三极管 SOT23-3 8050 N1 1 25 贴片三极管 SOT23-3 8550 Q4 1 26 贴片 MOS SOT23-3 VS3407A Q1 Q2 Q3 3 Rds(on)<20m ohm I>=3A 27 按键 SMT 3*6 按键 SW1 1 28 输出 USB AF10 8 脚插件 USB USB1 USB3 2 29 输入 USB MICRO-7-DIP-5.9 USB2 1 电感推荐型号 DC Heat Rating Saturation DARFON PIN Thickness (mm) Inductance (uh) Tolerance Resistance (mω) Current DC Amp. Current DC Amps. Measuring Condition Typ. Max. Idc(A)Max. Isat(A)Max. SPM70702R2MESQ 5 2.2 ±20% 9 10.2 10.5 13.5 100kHz/1.0V SPM10102R2MESN 4 2.2 ±20% 6 7 12 18 100kHz/1.0V SHC1004-2R2M 4 2.2 ±20% 7 9 12 24 V1.0 Email: service@injoinic.com 16 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.
8. 封装信息 V1.0 Email: service@injoinic.com 17 / 17 Copyright 2014, Injoinic Corp.