Powerbank Project Overview

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Looking for "supported USB PD profiles PPS and maximum output power" in lcsc_datasheet_1810010414_INJOINIC-IP5328P_C188809.pdf

Looking for "battery charging current and operating modes" in lcsc_datasheet_1810010414_INJOINIC-IP5328P_C188809.pdf

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Looking for "functional description power path battery charge discharge boost buck indications key light ntc rset" in lcsc_datasheet_1810010414_INJOINIC-IP5328P_C188809.pdf

Looking for "pin description VIN VBUS BAT LX BST VOUT1 VOUT2 VOUT1G VOUT2G VBUSG VING VSN VSP RSET NTC LIGHT KEY CC1 CC2 DPA1 DMA1 DPA2 DMA2 DMB DBP DMC DPC" in lcsc_datasheet_1810010414_INJOINIC-IP5328P_C188809.pdf

Gerne. Hier ist eine verständliche Erklärung auf Deutsch, was die aktuelle Schaltung macht und wie die Baugruppen zusammenarbeiten.
Überblick
Diese Platine ist eine Powerbank-Hauptplatine für ein 1-zelliges Li-Ion/Li-Po-Akkusystem.
Die zentrale Steuerung übernimmt U1, ein integrierter Powerbank-/USB-PD-Controller.
Nach Datenblatt von U1 kann die Schaltung:
  • den Akku laden
  • aus dem Akku wieder USB-Ausgangsspannung erzeugen
  • USB PD2.0 / PD3.0 bidirektional unterstützen
  • PPS unterstützen
  • feste Profile 5 V, 9 V, 12 V ausgeben
  • maximal 18 W liefern
  • Schnellladeerkennung über D+/D- und USB-C-CC-Leitungen machen
Wichtig: Diese Schaltung ist nicht 100 W, sondern laut Datenblatt von U1 eine 18-W-Klasse.
Hauptfunktion der Platine
Die Platine hat drei Kernaufgaben:
1. Akku laden
Wenn an einem Eingangsport Spannung anliegt, lädt U1 den Akku über den Anschluss VBAT .
Laut Datenblatt von U1:
  • bei Akkuspannung unter 3 V: Trickle-Charge mit 250 mA
  • danach Konstantstromladung
  • maximaler Batterieladestrom: 5.0 A
  • bei normalem 5 V Eingang: max. 10 W Ladeleistung
  • bei Schnelllade-Eingang: max. 18 W
  • Ladeschaltfrequenz: 500 kHz
2. Aus Akku USB-Ausgang erzeugen
Wenn kein Ladebetrieb aktiv ist, kann U1 aus der Akkuspannung wieder geregelte USB-Ausgänge erzeugen.
Laut Datenblatt von U1:
  • Ausgangsspannung: 5 V bis 12 V
  • Leistungsprofile:
    • 5 V / 3.1 A
    • 9 V / 2.0 A
    • 12 V / 1.5 A
  • maximale Ausgangsleistung: 18 W
  • Boost-Schaltfrequenz: 375 kHz
3. Ladezustand und Betriebsstatus anzeigen
Die LEDs D1, D2, D3, D4 dienen als Akkustandsanzeige.
Der Ausgang KEY von U1 zeigt laut Datenblatt den Schnelllademodus an. In der Schaltung hängt daran R5 mit D8.
Welche Ports aktuell vorhanden sind
Nach der aktuell sichtbaren Schaltung sind diese USB-Ports eingebunden:

Ports der aktuellen Schaltung

PortTypRolle
J1Micro-USBLadeeingang
J2USB-Cbidirektionaler Schnelllade-/PD-Port
J3USB-AAusgang 1
J4USB-AAusgang 2
Was jeder Port genau macht 1. Micro-USB-Eingang
Der Port J1 ist als klassischer 5-V-Ladeeingang eingebunden.
Relevante Verbindungen:
Laut Datenblatt:
  • VIN ist der Eingangserkennungspin für den Ladepfad
  • DMB/DPB werden für Schnelllade-/Porterkennung am Micro-USB-Port verwendet
Zusätzlich steuert U1 über Q4 den Eingangspfad:
  • U1:VING -> Gate von Q4
Das bedeutet:
  • Q4 ist ein Eingangsschalter bzw. Schutz-/Power-Path-FET für den VIN-Pfad.
2. USB-C-Port
Der Port J2 ist der wichtigste und modernste Anschluss der Schaltung.
Relevante Verbindungen:
Laut Datenblatt:
  • CC1/CC2 sind die USB-Type-C-Erkennungspins
  • VBUS ist der Ladeversorgungserkennungspin
  • DPC/DMC dienen der Schnelllade-/Porterkennung am USB-C-Port
Zusätzlich wird der USB-C-Eingangspfad über Q2 gesteuert:
  • U1:VBUSG -> Gate von Q2
Das bedeutet:
  • Q2 schaltet bzw. schützt den VBUS-Eingang des USB-C-Ports.
3. USB-A-Ausgang 1
Der Port J3 ist ein geregelter Ausgangsport.
Relevante Verbindungen:
  • J3:VBUS -> über Q3 an den Ausgangspfad von U1
  • J3:D+ -> U1:DPA1
  • J3:D- -> U1:DMA1
Laut Datenblatt:
  • DPA1/DMA1 sind die D+/D--Pins für Schnellladeerkennung am Ausgangsport 1
  • VOUT1G ist das NMOS-Steuersignal für den Ausgangsport 1
  • VOUT1 ist die Last-/Port-Erkennung für Ausgangsport 1
In deiner Schaltung:
  • U1:VOUT1G -> Gate von Q3
Das heißt:
  • Q3 ist der Leistungsschalter für USB-A-Ausgang 1.
4. USB-A-Ausgang 2
Der Port J4 ist ähnlich wie der erste Ausgang aufgebaut.
Relevante Verbindungen:
  • J4:VBUS -> über Q1 an den zweiten Ausgangspfad
  • J4:D+ -> U1:DMA2
  • J4:D- -> U1:DPA2
Laut Datenblatt:
  • DPA2/DMA2 sind die D+/D--Pins für Schnellladeerkennung am Ausgangsport 2
  • VOUT2G ist das NMOS-Steuersignal für Ausgangsport 2
  • VOUT2 ist die Last-/Port-Erkennung für Ausgangsport 2
In der Schaltung:
  • U1:VOUT2G -> Gate von Q1
Das heißt:
  • Q1 schaltet den zweiten USB-A-Ausgang.
Wie die Leistungsstufe arbeitet Schaltregler-Kern
Der eigentliche Wandler sitzt um U1, L1 und C6.
Laut Datenblatt:
  • LX ist der Schaltknoten des DC/DC-Wandlers
  • BST ist der Bootstrap-Treiberanschluss
  • zwischen BST und LX gehört ein Kondensator
In der Schaltung:
Damit bildet:
  • L1 den Energiespeicher des Wandlers
  • C6 die Bootstrap-Beschaltung des High-Side-Treibers
Ein- und Ausgangskondensatoren
Viele Kondensatoren dienen der Stabilisierung und Filterung:
Funktion:
  • Stromspitzen puffern
  • Ausgangsripple reduzieren
  • den Schaltregler stabil halten
  • Hot-Plug-Verhalten an USB-Ports verbessern
Strommessung und Leistungsregelung
U1 besitzt laut Datenblatt die Sense-Pins:
  • VSP = positive VSYS current sense
  • VSN = negative VSYS current sense
In der Schaltung hängen diese Signale am Leistungspfad mit:
Das deutet auf:
  • Strom-/Spannungsüberwachung im Systempfad
  • Regelung und Schutz des Ausgangs
Akkuanschluss und Temperaturüberwachung Akku
Der Akku hängt an:
Direkt am BAT-Pfad liegt:
Temperaturüberwachung
Laut Datenblatt besitzt U1 einen NTC-Pin.
In der Schaltung:
Laut Datenblatt:
  • der NTC-Pin speist 20 uA
  • bei zu kalt oder zu heiß wird Laden bzw. Entladen begrenzt oder gestoppt
  • ohne NTC soll ein 51 kOhm Widerstand nach GND verwendet werden, der Pin darf nicht floaten
Das heißt:
  • RNTC1 schützt den Akku thermisch
  • R12 bildet mit dem NTC die Auswerteschaltung
Taster und Anzeige Taster
Der Taster SW1 geht auf:
Laut Datenblatt von U1:
  • kurzer Tastendruck > 60 ms und 2 s: Lichtfunktion umschalten
  • Doppelklick innerhalb 1 s: Ausgang und Anzeige aus
  • sehr langer Druck 10 s: Reset
LED-Anzeige
Die vier LEDs:
sind mit:
verbunden.
Laut Datenblatt unterstützt U1 1/2/3/4 LED-Anzeigen automatisch.
Hier ist offenbar eine 4-LED-Ladezustandsanzeige umgesetzt.
Zusätzlich:
  • D8 mit R5 zeigt wahrscheinlich den Fast-Charge-Status über den LIGHT-Pin an.
Was die Widerstände konfigurieren

Wichtige Widerstände

BauteilFunktion
R10an RSET von U1, kalibriert laut Datenblatt den internen Akkuwiderstandsparameter und damit die LED-Kennlinie
R12Teil der NTC-Messschaltung
R5Strombegrenzung für D8
R6Tasterpfad zu SW1
R2, R7, R14Teil der LED-Ansteuerung
R1, R8, R9Teil der Pfadsteuerung / Sense- und Gate-Netze
Wichtige Designentscheidungen in dieser Schaltung 1. Ein hochintegrierter Controller
Vorteil:
  • wenig externe Logik
  • kompakte Schaltung
  • USB-C, Schnellladen, Anzeige und Ladefunktion in einem IC
Nachteil:
  • starke Abhängigkeit von U1
  • Leistungsgrenze klar auf 18 W begrenzt
2. Zwei getrennte USB-A-Ausgänge
Vorteil:
  • zwei Verbraucher können angeschlossen werden
  • getrennte Portsteuerung über Q1 und Q3
Nachteil:
  • mehr Bauteile
  • mehr Platzbedarf
  • mehr Verlust und mehr Komplexität
3. Temperaturüberwachung per NTC
Vorteil:
  • deutlich sicherer im Akku-Betrieb
  • Schutz bei kaltem und heißem Akku
Nachteil:
  • zusätzlicher Sensor und Abstimmung nötig
Einschränkungen und wichtige Punkte Kein echter 100-W-USB-C-Aufbau
Auch wenn USB-C vorhanden ist, ist diese Schaltung laut Datenblatt von U1 auf 18 W ausgelegt.
Für 100 W USB-C bräuchtest du:
  • einen anderen PD-Controller
  • einen deutlich stärkeren Leistungspfad
  • andere MOSFETs
  • stärkeren Wandler
  • 20-V-/5-A-fähige Auslegung
  • deutlich strengeres Thermo- und Layoutdesign
Kein voller Parallelbetrieb von Laden und Entladen im Standardmodus
Laut Datenblatt von U1:
  • gleichzeitiges Laden und Entladen wird standardmäßig nicht unterstützt
  • im Ladezustand werden Entladeports deaktiviert, um angeschlossene Geräte zu schützen
  • ein spezieller pass-through/power-path-Modus ist nur als Sonderausführung beschrieben
Das ist sehr wichtig für das reale Verhalten.
Kurz gesagt: Was macht die Platine jetzt?
Die aktuelle Platine macht im Wesentlichen Folgendes:

Systemfunktion

BereichAufgabe
U1zentrales Powerbank-Management
J15-V-Micro-USB-Ladeeingang
J2USB-C-PD Ein-/Ausgang
J3USB-A-Ausgang 1
J4USB-A-Ausgang 2
L1 + C6Schaltregler-Leistungsstufe
Q1, Q2, Q3, Q4Port- und Power-Path-Schalter
RNTC1 + R12Akkutemperaturüberwachung
D1 bis D4Ladezustandsanzeige
D8Schnellladeanzeige
Wenn du möchtest, kann ich dir als Nächstes auch noch eine Block-für-Block-Erklärung mit Energiefluss machen, also:
  • Was passiert beim Laden
  • Was passiert beim Entladen
  • Was passiert bei USB-C PD
  • Welche Bauteile dafür jeweils aktiv sind
Dann gehe ich den kompletten Ablauf Schritt für Schritt durch.
Energiefluss erklären
Blockdiagramm geben
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which component is this
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C19
Capacitance
22uF
C18
Capacitance
22uF
CP6
Capacitance
22uF
CP3
Capacitance
22uF
C3
Capacitance
100nF
C15
Capacitance
22uF
CP1
Capacitance
22uF
CP4
Capacitance
22uF
C8
Capacitance
25uF
C16
Capacitance
22uF
C1
Capacitance
2.2uF
C17
Capacitance
22uF
C6
Capacitance
100nF
C20
Capacitance
22uF
C5
Capacitance
22uF
CP14
Capacitance
22uF
CP2
Capacitance
22uF
C4
Capacitance
100nF
C2
Capacitance
2.2uF
DMA2
CC1
DMB
DMC
KEY
DMA1
DPA1
VSYS
VSYS
VOUT2
DPA2
KEY
DPC
VMID
VIN
DBP
CC2
VOUT1
DPA2
R5
Resistance
100 Ω
GND
VBAT+
L1
Inductance
2.2uH
R14
Resistance
120KΩ
R6
Resistance
1KΩ
R7
Resistance
100 Ω
R2
Resistance
100 Ω
R1
Resistance
0.01 Ω
R10
Resistance
114KΩ
R12
Resistance
82KΩ
D3
D8
RNTC1
Resistance
100KΩ
J3
D4
J4
D2
D1
C12
Capacitance
100uF
U1
Manufacturer Part Number
IP5328P
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  • Generic Capacitor
    Generic Capacitor
    A generic fixed capacitor ideal for rapid circuit topology development. You can choose between polarized and non-polarized types, its symbol and the footprint will automatically adapt based on your selection. Supported options include standard SMD sizes for ceramic capacitors (e.g., 0402, 0603, 0805), SMD sizes for aluminum electrolytic capacitors, and through-hole footprints for polarized capacitors. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard capacitor values: 1.0pF, 10pF, 100pF, 1000pF, 0.01uF, 0.1uF, 1.0uF, 10uF, 100uF, 1000uF, 10000uF 1.1pF, 11pF, 110pF, 1100pF 1.2pF, 12pF, 120pF, 1200pF 1.3pF, 13pF, 130pF, 1300pF 1.5pF, 15pF, 150pF, 1500pF, 0.015uF, 0.15uF, 1.5uF, 15uF, 150uF, 1500uF 1.6pF, 16pF, 160pF, 1600pF 1.8pF, 18pF, 180pF, 1800pF 2.0pF, 20pF, 200pF, 2000pF 2.2pF, 22pF, 220pF, 2200pF, 0.022uF, 0.22uF, 2.2uF, 22uF, 220uF, 2200uF 2.4pF, 24pF, 240pF, 2400pF 2.7pF, 27pF, 270pF, 2700pF 3.0pF, 30pF, 300pF, 3000pF 3.3pF, 33pF, 330pF, 3300pF, 0.033uF, 0.33uF, 3.3uF, 33uF, 330uF, 3300uF 3.6pF, 36pF, 360pF, 3600pF 3.9pF, 39pF, 390pF, 3900pF 4.3pF, 43pF, 430pF, 4300pF 4.7pF, 47pF, 470pF, 4700pF, 0.047uF, 0.47uF, 4.7uF, 47uF, 470uF, 4700uF 5.1pF, 51pF, 510pF, 5100pF 5.6pF, 56pF, 560pF, 5600pF 6.2pF, 62pF, 620pF, 6200pF 6.8pF, 68pF, 680pF, 6800pF, 0.068uF, 0.68uF, 6.8uF, 68uF, 680uF, 6800uF 7.5pF, 75pF, 750pF, 7500pF 8.2pF, 82pF, 820pF, 8200pF 9.1pF, 91pF, 910pF, 9100pF #generics #CommonPartsLibrary
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    15.8k
  • Terminal
    Terminal
    An electrical connector acting as reusable interface to a conductor and creating a point where external circuits can be connected.
    natarius
  • RMCF0805JT47K0
    RMCF0805JT47K0
    47 kOhms ±5% 0.125W, 1/8W Chip Resistor 0805 (2012 Metric) Automotive AEC-Q200 Thick Film #forLedBlink
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    1.2M
  • 875105359001
    875105359001
    10uF Capacitor Aluminum Polymer 20% 16V SMD 5x5.3mm #forLedBlink #commonpartslibrary #capacitor #aluminumpolymer #radialcan
    jharwinbarrozo
    1.2M
  • CTL1206FYW1T
    CTL1206FYW1T
    Yellow 595nm LED Indication - Discrete 1.7V 1206 (3216 Metric) #forLedBlink
    jharwinbarrozo
    1.1M

Powerbank board

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Fully-Integrated Bi-directional PD3.0 and Fast Charge Power Bank SOC with Multiple Input and Output Ports based on IP5328P

Properties

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Pricing & Availability

Distributor

Qty 1

Arrow

$0.07

Digi-Key

$3.15–$5.10

LCSC

$7.15

Mouser

$6.27

TME

$0.64

Verical

$0.32–$0.44

Controls