Powerbank Project Overview
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Looking for "pin functions for VIN VBUS BAT VOUT1 VOUT2 VOUT1G VOUT2G VBUSG VING LX BST VSN VSP RSET NTC LIGHT KEY CC1 CC2 DPA1 DMA1 DPA2 DMA2 DMB DBP DMC DPC" in lcsc_datasheet_1810010414_INJOINIC-IP5328P_C188809.pdf
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
Looking for "supported USB PD profiles PPS and maximum output power" in lcsc_datasheet_1810010414_INJOINIC-IP5328P_C188809.pdf
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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.
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
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
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
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
Der Ausgang KEY von U1 zeigt laut Datenblatt den Schnelllademodus an. In der Schaltung hängt daran R5 mit D8.
Nach der aktuell sichtbaren Schaltung sind diese USB-Ports eingebunden:
Ports der aktuellen Schaltung
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
Das bedeutet:
- Q4 ist ein Eingangsschalter bzw. Schutz-/Power-Path-FET für den VIN-Pfad.
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:
Das bedeutet:
- Q2 schaltet bzw. schützt den VBUS-Eingang des USB-C-Ports.
Der Port J3 ist ein geregelter Ausgangsport.
Relevante Verbindungen:
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:
Das heißt:
- Q3 ist der Leistungsschalter für USB-A-Ausgang 1.
Der Port J4 ist ähnlich wie der erste Ausgang aufgebaut.
Relevante Verbindungen:
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:
Das heißt:
- Q1 schaltet den zweiten USB-A-Ausgang.
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:
Ein- und Ausgangskondensatoren
Viele Kondensatoren dienen der Stabilisierung und Filterung:
- Akku/Regler-nah: C1, C2
- VSYS-/Leistungspfad: C3, C4, C5, C15, C16, C17, C18, C19, C20, CP4, CP6, C12
- Ausgangsport 1: C7
- Ausgangsport 2: C9
- Eingänge: C13, CP10
Funktion:
- Stromspitzen puffern
- Ausgangsripple reduzieren
- den Schaltregler stabil halten
- Hot-Plug-Verhalten an USB-Ports verbessern
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
Der Akku hängt an:
- VBAT
- GND
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:
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
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.
Hier ist offenbar eine 4-LED-Ladezustandsanzeige umgesetzt.
Zusätzlich:
Was die Widerstände konfigurieren
Wichtige Widerstände
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
Vorteil:
Nachteil:
- mehr Bauteile
- mehr Platzbedarf
- mehr Verlust und mehr Komplexität
Vorteil:
- deutlich sicherer im Akku-Betrieb
- Schutz bei kaltem und heißem Akku
Nachteil:
- zusätzlicher Sensor und Abstimmung nötig
Auch wenn USB-C vorhanden ist, ist diese Schaltung laut Datenblatt von U1 auf 18 W ausgelegt.
Für 100 W USB-C bräuchtest du:
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
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
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
Kritische Bauteile markieren
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