معرفی چیپ IP2369

IP2369 یک تراشه مدیریت شارژ و دشارژ لیتیوم با معماری Buck-Boost است که MOSFETهای توان را درون خودش یکپارچه کرده و تا ۴۵ وات توان شارژ و دشارژ را پوشش می‌دهد. این آی‌سی برای پک‌های ۲ تا ۶ سل سری طراحی شده و به کمک انتخاب مقاومت خارجی، می‌توان تعداد سل‌ها و توان ماکسیمم شارژ را تنظیم کرد.

این چیپ علاوه بر بخش قدرت، بلوک‌های اندازه‌گیری، منطق کنترل و مدیریت پروتکل‌های فست‌شارژ را هم در خود دارد، بنابراین کافی است فقط یک سلف و چند المان پاسیو دور آن قرار بگیرد تا یک منبع Buck-Boost کامل ساخته شود. به‌خاطر همین یکپارچگی، سازنده‌ها می‌توانند بردهای پاوربانک چندسل کوچک بسازند که با یک پورت Type‑C و شاید یک USB‑A، هم شارژر پک و هم خروجی پاوربانک را روی همان برد داشته باشند.

ویژگی‌های فنی کلیدی

مهم‌ترین ویژگی IP2369 توان بالای آن است؛ طبق دیتاشیت، حداکثر توان شارژ و دشارژ ۴۵ وات تعریف شده که برای پاوربانک‌های چندسل، ابزار‌های پرتابل و رباتیک نیمه‌سنگین کاملاً کافی است. این توان از طریق یک مبدل Buck‑Boost سینک/سورس با فقط یک سلف قدرت تأمین می‌شود و آی‌سی خودش به صورت همگام ولتاژ را کاهش یا افزایش می‌دهد.

از نظر پروتکل، IP2369 از مجموعه‌ای از استانداردهای ورودی و خروجی سریع مثل PD3.0/PD3.1، QC2.0/QC3.0 و برخی پروتکل‌های اختصاصی دیگر پشتیبانی می‌کند که آن را برای کار با شارژرهای مدرن Type‑C PD ایده‌آل می‌کند. همچنین این چیپ قابلیت شارژ باتری ۰ ولت، نمایش سطح شارژ با LED و در برخی نسخه‌ها امکان سفارشی‌سازی و مانیتورینگ از طریق I2C را ارائه می‌دهد.

مدیریت باتری ۲ تا ۶ سل

برخلاف آی‌سی‌های ساده تک‌سل، IP2369 برای پک‌های ۲S تا ۶S طراحی شده و با انتخاب مقاومت‌های پیکربندی، تعداد سل‌ها و پارامترهای شارژ تنظیم می‌شود. در ماژول‌های آماده مبتنی بر این تراشه، معمولاً جامپر یا سلکتور روی برد وجود دارد که با تغییر وضعیت آن، می‌توان بین ۲، ۳، ۴، ۵ یا ۶ سل جابه‌جا شد و ولتاژ فول‌شارژ متناسب با پک تنظیم می‌شود.

این چیپ روی خودش BMS کامل داخلی ندارد، اما فرایند شارژ و دشارژ کل پک را از نظر ولتاژ، جریان و دما مدیریت می‌کند و از بیش‌شارژ، بیش‌دشارژ و جریان بیش از حد جلوگیری می‌کند. در عمل معمولاً کنار IP2369 یک برد BMS بالانسر برای هر سل استفاده می‌شود تا هم حفاظت سل‌به‌سل و هم حفاظت کلی پک به صورت توأم تأمین شود؛ این ترکیب برای پک‌های پرظرفیت در ربات، دوچرخه برقی سبک و پاوربانک‌های صنعتی رایج است.

سیستم حفاظت و پایش

IP2369 چندین حلقه حفاظت داخلی دارد: حفاظت جریان ورودی و خروجی، حفاظت بیش‌ولتاژ و کم‌ولتاژ پک، و حفاظت دمایی برای جلوگیری از داغ شدن غیرمجاز. در صورت عبور جریان از حد تنظیم شده یا بالا رفتن دما، تراشه می‌تواند جریان را محدود کند یا به‌طور کامل شارژ/دشارژ را قطع کند تا از آسیب دیدن سل‌ها یا خود برد جلوگیری شود.

این تراشه یک مبدل آنالوگ به دیجیتال ۱۴ بیتی داخلی دارد که ولتاژ و جریان ورودی، ولتاژ و جریان باتری و وضعیت بار را با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کند. همین بلوک اندازه‌گیری، پایه‌ی نمایش سطح شارژ روی LED یا سون‌سگمنت و همچنین امکان مانیتورینگ نرم‌افزاری (در نسخه‌های دارای I2C) را فراهم می‌کند که برای طراحی سیستم‌های هوشمند بسیار مفید است.

توان، راندمان و تلفات

در توان‌های ۳۰ تا ۴۵ وات، راندمان مبدل Buck‑Boost اهمیت زیادی دارد و بر اساس دیتاشیت، IP2369 با طراحی صحیح سلف و خازن‌ها می‌تواند راندمان بالایی ارائه دهد. این یعنی بخشی از انرژی باتری کمتر به گرما تبدیل می‌شود و در کاربردهایی مثل پاوربانک یا منبع تغذیه پرتابل، زمان کارکرد طولانی‌تر و دمای پایین‌تری به دست می‌آید.

با وجود این، در بارهای نزدیک به حداکثر توان، لازم است روی برد از مسیرهای مسی پهن، لایه‌های حرارتی و در صورت نیاز هیت‌سینک کوچک روی ناحیه قدرت استفاده شود تا دمای تراشه و MOSFETهای داخلی در محدوده مجاز باقی بماند. این موضوع در پروژه‌های ۶ سل با جریان‌های بالا (مثلاً برای ابزار برقی پرتابل) بیشتر خودش را نشان می‌دهد و باید در طراحی PCB و جعبه‌بندی لحاظ شود.

کاربردهای رایج در پروژه‌ها

IP2369 عملاً قلب ماژول‌های پاوربانک ۲ تا ۶ سل است که روی AliExpress و سایر فروشگاه‌ها برای ساخت پاوربانک‌های حرفه‌ای، منبع تغذیه قابل‌حمل و شارژر پک لیتیوم عرضه می‌شوند. این ماژول‌ها معمولاً یک پورت Type‑C (و گاهی USB‑A) دارند که هم ورودی شارژ و هم خروجی فست‌شارژ را روی همان کانکتور فراهم می‌کند و فقط کافی است پک باتری و BMS مناسب متصل شود.

در استفاده واقعی، می‌توان از این چیپ برای ساخت دستگاه‌های زیر استفاده کرد:

  • پاوربانک چندسل برای لپ‌تاپ، تبلت و ابزار برقی سبک با خروجی PD تا چند 48 وات.
  • باتری پک پرتابل برای ربات‌ها، پرینتر سه‌بعدی، مودم و تجهیزات شبکه که هم شارژ و هم تغذیه بار توسط یک برد انجام می‌شود.
  • شارژر همه‌کاره برای پک‌های Li‑ion و LiFePO4 (در صورت انتخاب صحیح ولتاژ و تنظیمات) با ورودی شارژر Type‑C PD استاندارد.

مرور اجزای داخلی و بلاک دیاگرام IP2369 تنظیمات و محاسبات مقاومت‌ها برای 2S تا 6S با IP2369 نکات طراحی PCB برای کاهش نویز و گرمایش IP2369مقایسه عملکرد IP2369 با سایر تراشه‌های شارژ 45Wنمونه کد و تنظیمات I2C برای خواندن ADC داخلی IP2369  در مقاله جداگانه ای تنظیم خواهد شد .

  • دیتاشیت اصلی IP2369 از Injoinic روی AllDatasheet (حدود ۲۶ صفحه، توضیح کامل ویژگی‌ها، مشخصات الکتریکی و دیاگرام بلوکی).
  • نسخه PDF دیتاشیت IP2369 منتشر شده توسط ChipSourceTek با ورژن به‌روزتر V1.27 که شامل ریکورد تغییرات، شرایط کاری پیشنهادی و توضیح عملکرد شارژ/دشارژ و پروتکل‌های PD/QC است.
  • نسخه مستقیم PDF آیسی IP2369 روی یک هاست دیگر (done.land) که همان دیتاشیت انگلیسی IP2369 است و برای دانلود سریع و بدون واسطه مناسب است.
  • صفحه IP2369 در Datasheet4U که لینک دانلود دیتاشیت و مشخصات کلی (سایز فایل، سازنده، توضیح کوتاه پاور منیجمنت) را ارائه می‌دهد.
  • یک ورژن دیگر دیتاشیت IP2369 با عنوان «Integrated buck-boost power Nmos / Charging management chip» در Datasheet4U که شامل توضیح پین‌ها، بلوک داخلی، شرایط مجاز و مشخصات الکتریکی است.