|
|
同事的坏充电宝，其中有两个是烧了IP5407，正好找了些不同方案的充电宝，一并整理一下，汇总成此帖。
主要分三部分汇报一下：
一、BUCK电路和BOOST电路的基本介绍
（一）BUCK降压电路
（二）BOOST升压电路
（三）可升降压的(四开关BUCKBOOST)电路
（四）同步双向 Buck/Boost 变换器
二、普通单芯片方案充电宝的拆解
（一）IP5407方案
（二）IP5306方案
（三）MP5016方案
（四）IP5506方案
三、单芯片快充方案的充电宝拆解
（一）IP5332方案
（二）IP5356方案
（三）XPM6325方案
一、BUCK电路与BOOST电路
BUCK降压电路与BOOST升压电路在一个系统电路中使用的是最多的，就简单原理做一个介绍。
（一）BUCK降压电路
1、电路中元件有：
开关K：高频周期性通断，通过控制导通时长调节输出电压；
电感L：储能元件，开关闭合时电能转化为磁能储存；开关断开时释放磁能转化为电能；
二极管D：开关断开阶段，为电感提供续流放电回路；
电容C：滤除输出电流纹波，平滑负载两端直流电压；
负载RL：后端用电负载。
2、工作阶段（CCM 连续导通模式）
阶段1：开关K闭合导通（Ton阶段）
电流通路：Vin→K→L→C与RL→地
二极管D阴极电位等于Vin，阳极接地，二极管反向截止，无电流。
电感两端电压：VL=Vin−Vout＞0，电感电流线性上升；
能量变化：输入电源向电感充电，电能转化为磁场能储存在电感，同时为电容、负载供电。
阶段2：开关K断开（Toff 阶段）
电感电流无法突变，产生反向感应电动势，二极管正向导通形成续流回路：
电感L右端→电容C、RL→地→极管D→电感L左端。
电感两端电压：VL=−Vout，电感电流线性下降；
能量变化：电感释放储存的磁场能，持续给负载、电容供电，二极管承担电感续流电流，避免高压尖峰损坏器件。
动图如下：
现实中一般使用开关管代替开关K，如下图：
这就是非同步Buck电路的拓扑。
PWM为高电平时，MOS管QK导通（Ton）
电流通路：Vin→ MOS管QK→电感L→C//RL→地；
二极管 D 反向截止，无电流；
电感电压 VL=Vin−Vout＞0，电流线性上升，电源向电感储能，同时给负载供电。
PWM为低电平时，MOS管QK关断（Toff）
电感电流无法突变，产生反向电动势，续流二极管D正向导通；
续流通路：电感L→C//RL→地→二极管D→电感左端；
电感电压VL=−Vout，电流线性下降，电感释放磁场能维持负载供电。
3、PWM调压原理
伏秒积平衡：稳态工作时，一个开关周期内电感储能与释能相等
(Vin−Vout)*Ton=Vout*Toff
开关总周期Ts=Ton+Toff，定义占空比D=Ton/Ts，化简得Buck电路核心公式：
Vout=D*Vin
因占空比范围0<D<1，因此输出电压必然小于输入电压，实现降压。
想提升Vout：则加宽PWM高电平，增大Ton，就是提高占空比D；
想降低Vout：收窄PWM高电平，减小Ton，则是降低占空比D。
4、同步Buck电路拓扑
将非同步Buck电路中的续流二极管D替换为同步整流MOS管QD，形成同步降压变换器。
这样，拓扑中包含上下两颗功率MOS管：
上管QK：主开关MOS，正向PWM驱动；
下管QD：同步整流MOS，与QK使用互补反向PWM驱动；
驱动要求：两路PWM增加死区时间，保证上管完全关断后下管再导通，防止Vin对地短路。
效率提升：
非同步Buck电路依靠二极管续流，二极管存在0.7~1.5V正向压降，大电流下损耗P=IL*Vf；
同步MOS管QD仅存在导通电阻损耗P=IL*Rds(on)，导通压降仅几十毫伏，续流损耗大幅降低，大电流输出场景下，整机发热减少、转换效率提升。
同步Buck电路工作示意动图如下：
（二）BOOST升压电路
1、电路中元件有：
开关K：高频周期性通断，控制导通时长调节输出电压；
电感L：储能元件，开关闭合时储存磁能，开关断开时释放能量抬升电压；
二极管D：开关断开时导通，将电感能量输送至输出电容与负载；开关导通时反向截止，隔离输出侧；
电容C：储能滤波，维持负载稳定电压，抵消电感电流纹波；
负载RL：后端用电设备。
2、工作阶段（CCM连续导通模式）
阶段1：开关K闭合导通（Ton）
电流通路：Vin→电感L→导通开关K→地
二极管状态：二极管阳极电位等于地电位，阴极电位为Vout，反向截止，输出侧与输入侧断开。
电感工作：电感两端电压VL=Vin>0，电感电流线性上升；
能量变化：输入电源对电感充电，电能转化为磁场能储存在电感L中；此时仅靠输出电容C 独为负载RL供电。
阶段2：开关K断开（Toff）
电感特性：电感电流不能突变，产生左正右负的反向感应电动势，叠加输入电压Vin抬升节点电位。
电流通路：Vin→L→导通二极管D→电容C、负载RL→地。
电感工作：电感两端电压VL=Vin−Vout<0，电感电流线性下降；
能量变化：电感释放全部储存的磁场能，和输入电源一同向电容C充电、向负载RL供电，电容补充储存电荷，维持输出高压。
动图如下：
现实中一般使用MOS开关管代替开关K，如下图：
这就是非同步BOOST电路的拓扑。
当PWM为高电平时，MOS管QK导通（Ton）
通路为：Vin→L→QK→地；二极管D反偏截止；
电感电流线性上升，电源向电感储能，电容单独给负载供电。
当PWM为低电平时，MOS管QK关断（Toff）
电感产生升压感应电动势，二极管正向导通；
通路为Vin+L感应电动势→D→C//RL→地；
电感释放磁场能，与输入电源共同给电容、负载供电，输出电压抬升。
3、PWM调压原理
伏秒积平衡：Vin*Ton=(Vout−Vin)*Toff
总开关周期Ts=Ton+Toff，占空比D=Ton/Ts，化简得Boost电路核心公式：
Vout=Vin/(1−D)
占空比0<D<1，因此1/(1−D)>1，必然满足Vout>Vin，实现升压。
想提升Vout：则加宽PWM高电平，D增大，Vout升高；
想降低Vout：收窄PWM高电平，D减小，Vout回落。
4、同步BOOST电路拓扑
将非同步Boost的续流二极管D替换为同步整流MOS管QD，构成同步Boost升压变换器：
下管QK：主开关MOS，正向PWM驱动；
上管QD：同步整流MOS，与QK使用互补反向PWM驱动；
驱动要求：两路PWM增加死区时间，避免QK、QD同时导通造成输入电源短路。
核心优势：MOS导通电阻Rds(on)极小，导通损耗远低于二极管0.7~1.5V正向压降，大幅提升转换效率，适合大电流升压场景。
同步BOOST电路工作示意动图如下：
（三）可升降压的电路
从电路结构上看，在BUCK电路的输出端，再接一个BOOST电路，共用一个电感，
就可以使输出电压既可以低于输入电压，也可以高于输入电路，
这就是：四开关BUCKBOOST电路
从电感往左边看就是一个BUCK电路，往右边看就是一个BOOST电路，
通过控制四个开关的不同状态，就可以实现升降压。
下面是四开关BUCKBOOST电路的拓扑：
电路中的四个开关M1, M2,M3,M4（通常为MOS）会以不同的组合方式工作。
降压 (Buck) 模式：当Vin>Vout时，M3保持断开，M4保持导通。此时，M1和M2会像标准的同步整流BUCK电路一样，通过高频开关来降低电压。
升压 (Boost) 模式：当Vin<Vout时，M1保持导通，M2保持断开。此时，M3和M4会像标准的BOOST电路一样工作，通过开关动作来提升电压。
过渡模式 (Transition Mode)：当输入电压非常接近输出电压时，电路会进入一个平滑的过渡区域，通过更复杂的控制策略（如移相控制）来实现无缝切换，避免模式频繁跳变带来的不稳定。
由于使用国MOS管进行同步整流，能显著减少能量损耗，大幅提升转换效率，尤其适合大电流应用。
工作动图如下：
（四）同步双向 Buck/Boost 变换器
这个电路，从左向右看是一个同步BUCK电路，可以实现降压；从右向左看是一个同步BOOST电路，可以进行升压。所以，其可以实现双向能量流动。
左进右出时：QH、QL按 同步Buck 降压逻辑 PWM 控制，把电压降低；
右进左出时：QH、QL切换为同步Boost 升压控制逻辑，升高电压。
这就是充电宝的概念：
单芯片充电宝的充放电示意图如下：
Qi1与Q12是输入通路关断，隔离 Vin 充电口，防止电流倒灌损坏充电器。
以下图为例说明：
充电时：Qi1、Qi2 两只MOS都打开，Vin电压直通到Vbus，QH、QL按Buck时序PWM开关，把Vbus的5V降压给锂电池BAT充电；
放电时：Qi1、Qi2 全部关闭，隔离Vin充电口，锂电池 BAT电压，通过 L、QH、QL升压稳定到5V 输出到 Vbus。
在实际应用中，充电时，芯片闭环调节占空比，实现恒流恒压（CC/CV）充电控制逻辑：先恒流快充，电池到 4.2V 后转为恒压，充满自动停充，避免过充损坏电池；
放电升压时，芯片实时调节 PWM 占空比，无论电池电压从4.2V 降到3V，Vbus 始终稳压5V，满足USB规范。
工作动图如下：
现在单芯片移动电源经典架构就是共用一套 L/C 电感电容功率回路，一套 QH/QL 同步 MOS 管实现双向能量流动，集成输入隔离管Qi1/Qi2。
最简单的单芯片充电宝方案使用的类似IP5407等8脚芯片。
IP5407是英集芯移动电源管理SOC芯片支持2.1A充电和2.4A放电：
还有MP2636等
二、早期一些充电宝
最早的充电宝电路复杂，还有单片机支持，能做到10W左右很不错了，后出现了一些单芯片方案10W（5V@2A）芯片，使充电宝的门槛低些。
（一）IP5407方案
IP5407是英集芯的2A充电，2.1A/2.4A放电，集成DCP功能的芯片，也集成了NTC功能来检测电池温度。
官方给出的的内部框图如下：
应用示意图如下：
两个管脚配合电源和地，控制4个LED指示电量
1、蓝途移动电源T203
两块10000mAh的刀片电池，接口丰富
标签表明是2025-09-05生产的
主板很寒酸
图中可见IP5407已经烧起包了。
电池保护由原来喜闻乐见的DW01+8205进化到单芯片的XB4908了。
电路图如下：
只有主板上的TYPEA母座（Output4）接了DCP充电协议,
其他三个输出口都是自带线的，是两线输出，并联使用的。
输入除了板上的MicroUSB口，还有一个自带线的USB公头，并联使用的。
看主板上的板号，主板似乎是2023年12月生产的。
2、Power Bank DK02，单块10000mAh的刀片电池。
主板中规中矩，
这个也是IP5407坏了，是7脚(SW)与9脚(GND)短路了。
电路图如下：
应该是2023年10月生产的。
3、一个不知名的充电宝，只剩主板了
从主板标识可知，应该是2018年11月生产的，
电路如下：
无字的主控应该是IP5407，电池保护还是经典的DW01+8205。
其实现在网商上的充电宝套件都是使用的IP5407的，如下面这个，电池免焊接的。
（二）IP5306方案
这个主板原来是单块刀片电池，10000mA使用的，好像是疫情前，电池坏了，就留下了主板
主要元件
IP5306 是一款集成升压转换器、 锂电池充电管理、电池电量指示的多功能电源管理SOC，2.1A充电、2.4A放电，为移动电源提供完整的电源解决方案。
XB8089D是一款专为单节锂离子聚合物电池设计的保护IC，具有过充保护、过放保护、过电流保护等多重保护功能，采用SOP8-PP封装。
电路图如下：
Q1是给分压电阻供电的开关，
D-分压为2V；D+分压为2.7，应该2.1A输出的协议。
（三）T.World 充电宝 X-100Q
这个也是单片10000mAh电池的充电宝，比较早了，表面的类肤涂层已经粘手了，
主板情况
使用了MP5016方案，最大充电电流可达到2A，同步升压输出电流最大可达到2.4A。
电感的贴纸上依稀可见是2018年生产的。目前MP5016已经停产了。
MP5016功能图如下
应用电路如下
主板电路如下：
电池保护使用经典的DW01+8205.
（四）Power Bank DX280
很卡通的一款充电宝
内部使用了两节21700电池
主板
主要元件
主控是IP5506，一款集成升压转换器、 锂电池充电管理、电池电量指示的多功能电源管理 SOC，为数码管显示移动电源提供完整的电源解决方案。其16脚的封装，功能较前面的8脚封装的主控功能要多一些。如可设定不同的按键方式、可设定电芯容量、可设定不同电池类型等等。
IP5506 内部系统框图
IP5506由于内置了14bit的ADC及库仑计算法，可精确测量电池电压和电流，准确计算出电池电量信息。
充电电路径示意如下
IP5506 数码管应用的典型应用原理图
主板电路图如下：
似乎是2024年12月生产的。
值得注意的是：电路中IP5506的6脚与11脚似乎与手册中反了，但工作正常。
三、单芯片快充方案的充电宝拆解
（一）Benks邦克仕18W快充移动电源PBM01
参数
使用了刀片电池10000mAh 3.85V 38.5Wh，
主板
主要元件
丝印W332芯片，是英集芯的IP5332多合一SOC芯片。
可同时支持多个USB口，并且均支持多种快充协议，集成双向PD功能，且支持多种电压电池，最大充电电流5A，最大支持18W输出，同时内置电量计功能，内置功率管，芯片支持锂电池NTC温度检测，确保使用安全。
丝印303A是锂电池保护芯片，HYCON宏康的HY2116-OB6A，高压锂电池保护IC。电池保护是HY2116+8205(3并）。
IP5332应用如下：
主板上的TYPEC口不支持PD快充
Lightning线接口接好线，使用PDO和PPS的快充头可以激活快充，
画了一下电路图
发现主板上的C口实际是芯片的Micro-B口；
Lightning线接口实际是芯片的TYPE-C口；
芯片的TYPE-A是没有使用的。
这就解释了上面的测试结果。
协议测试主板C口（实际是芯片的Micro-B口，只能充电）如下
主板的Lightning接口（实际是芯片的TYPE-C口，可以充放电）如下
这块板上可以引出TYPE-A口，支持QC快充的，没有拍照片。
（二）使用IP5356方案的快充充电宝
1、使用LED作电量指示的
IP5356 是一款集成 QC2.0 / QC3.0/SCP 输出快充协议、FCP/AFC/SFCP 输入输出快充协议、MTK PE+ 1.1&2.0 输出快充协议、USB C/PD2.0/PD3.0 输入输出协议、
USB C PD3.0 PPS 输出协议、兼容 BC1.2/苹果/三星手机、同步升/降压转换器、
锂电池充电管理、电池电量指示等多功能的电源管理 SOC，
为快充移动电源提供完整的电源解决方案。
IP5356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，
在应用时仅需极少的外围器件，有效减小整体方案的尺寸。
主板如下
C口支持协议
A口支持协议
内部功能框图如下
电路如下
电路没有使用NTC功能，
电池保护使用两个类XB4908并联。
2、使用188数码管作电量指示的
主板如下：
只有一个C口，协议如下：
纹波如下：
数码管指示情况
应用原理图如下：
从标有USB1的接口，引出带CC线的TYPEC头，进行测试
好像只能QC快充。
原理图如下：
（三）使用XPM6325方案的快充充电宝
XPM6325 是一款集成度高，性能卓越，应用灵活的电源管理芯片，适用于锂离子电池和锂聚合物电池的充电管理和电源路径管理系统。
应用图如下：
主板如下：
C口协议
输出纹波
XPM6329 内置同步开关架构的锂电池充电管理系统。由5套独立的控制环路组成，
通过采样输入电压、输入电流、电池电压、电池充电电流和芯片温度共5 参数对功率开关管进行 PWM 调制，从而形成高性能的充电系统。
开关充电系统工作在 500KHz 频率，采用电流模控制，具有快速的响应速度，此外还有逐周期过流过压保护功能。
XPM6325集成开关mos管，High-side/Low-side开关管采用20mΩ 通电阻NMOS，00KHz工作频率的同步开关升压转换系统，采用电流模控制环路，具有快速的响应速度和低输出电压纹波特性。转换效率保持89%以上。
电路图如下：
芯片资料的PDF，小心避坑。
充电宝电路图：
快充充电宝电路图：
2026年第9号台风“巴威”的中心已于11日23时20分前后在浙江台州玉环坎门登陆，台风无情人有情，防汛防台共抗风。
谢谢观赏！！
祝坛友们天天开心！
|
本帖子中包含更多资源
您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？立即注册
x
打赏
-
查看全部打赏
|
[复制链接]
IP归属地
雷达卡
发表于 2026-7-12 00:00:05
提帖卡
置顶卡
锁帖卡
解锁卡
显目卡
千斤顶
发表于 2026-7-12 00:08:34
