오픈소스 IP6557 및 IP6538 칩 기반 205W 승압/강압 급속충전 모듈(140W+65W) 제작. 한쪽 C포트는 PD3.1 프로토콜 지원, 최대 출력 28V5A, 다른 한쪽은 A포트+C포트 조합, 최대 출력 65W(20V3.25A). 24V10A 스위칭 전원과 함께 사용하면 저비용 205W 급속충전기 구성 가능! 최대 변환 효율 96.7%
작품이 평범하니 대가님들께서 혹평은 자제해 주시고, 개선할 부분이 있다면 댓글로 제안해 주세요. 친절한 교류를 환영합니다.
제공되는 전체 자료로 완전히 복제 가능하며, 자료 다운로드 주소는 문서 말미에 있습니다!
동영상 데모: https://www.bilibili.com/video/BV1HM4m1U7Hc/
Lichuang 오픈소스 플랫폼 링크: https://url.zeruns.com/99439
전자/마이크로컨트롤러 기술 교류 QQ그룹: 2169025065
서론
이 급속충전 모듈에 24V10A 스위칭 전원을 연결하면 저비용으로 205W 듀얼포트 급속충전기를 구성할 수 있습니다!(24V10A 전원 약 30위안에 구매 가능)
시가잭 DC 수컷/XT30 인터페이스로 변환 케이블을 사용하면 차량용 급속충전기로 활용 가능. 140W+65W 차량용 충전기!
충전 모듈 입력 인터페이스는 XT30와 DC5.5mm(2개 입력 인터페이스는 동시에 사용 불가하며, 병렬 연결 구조입니다).
모듈 입력 전압 범위: 8.2~31V
C1포트는 승압/강압 방식으로 입력 전압보다 높은 출력 가능, C2포트와 A포트는 강압 방식으로 출력 전압이 입력 전압보다 낮습니다.
IP6557 칩은 8개 구매했으나 4개 불량(다양한 고장 현상), 4개만 정상 작동. 칩 품질/품질관리 문제인지 납땜 문제인지(히팅 스테이션 온도 230도, 불량 납땜 없음) 확인 불가. IP6538 칩은 모두 정상 작동. 두 칩 모두 동일한 가게에서 구매.
완제품이 여러 개 있으니 구매 희망자는 그룹에 들어와 문의 가능.
사양 및 소개
C1포트(IP6557)
첫 번째 Type-C 전원 칩은 영집신(INJOINIC) IP6557-C, 최대 출력 140W, 최대 출력 28V/5A(실제 최대 6A까지 가능).
입력 전압 범위: 5~31V
이 칩은 승압/강압 방식이므로 출력 전압이 입력 전압보다 높을 수 있습니다.
지원 급속충전 프로토콜:
- PD3.1/PPS/ERP28V
- BC1.2 및 APPLE
- QC2.0/QC3.0/QC3+/QC4+/QC5
- FCP 및 HSCP
- AFC
- MTK
- UFCS(융합 급속충전)
지원 출력 전압: 5V, 9V, 12V, 15V, 20V, 28V.
PPS 지원 전압: 3.3V-21V, 10mV/단계.
C2 및 A1포트(IP6538)
두 번째 Type-C 포트와 Type-A 포트 전원 칩은 IP6538-AC-65W. 단일 C포트 사용 시 최대 출력 20V/3.25A, 최대 65W. 듀얼포트 동시 사용 시 5V/4.8A 총합 출력.
입력 전압 범위: 8.2V~32V(2개 칩 공통 입력 포트 사용, 최대 31V로 제한)
이 칩은 강압 방식으로 출력 전압이 입력 전압보다 높을 수 없습니다. 65W 출력을 위해선 입력 전압이 21V 이상이어야 합니다.
참고: IP6538은 45W 및 65W 두 가지 버전이 있으며, -65W 접미사 없는 버전은 45W입니다(아래 자료는 45W 버전 데이터시트 제공, 65W 버전은 데이터시트 없음).
지원 급속충전 프로토콜:
- PD2.0 / PD3.0(PPS), Type-A 포트는 PD 프로토콜 미지원
- BC1.2, Apple, 삼성 프로토콜
- QC2.0 및 QC3.0
- MTK PE+1.1 및 MTK PE+2.0
- 화웨이 급속충전 프로토콜 FCP / SCP
- 삼성 급속충전 프로토콜 AFC
- 스프레드트럼 급속충전 프로토콜 SFCP
- OPPO 급속충전 프로토콜 VOOC / Super VOOC(65W 버전 칩은 OPPO 급속충전 프로토콜 미지원, 45W 버전은 테스트 안됨. 정품 케이블로만 작동 가능할 수 있음)
지원 출력 전압: 5V, 9V, 12V, 15V, 20V.
PPS 지원 전압: 3.3V~11V, 20mV/단계.
제품 사진
회로기판 정면
회로기판 배면. 다음 사진의 점퍼 와이어는 영집신 공식 데이터시트의 회로도에서 교차점에 연결 점이 없어 회로 설계 시 오류가 발생해 점퍼 와이어로 수정함. 공개된 회로도 및 PCB는 이 문제를 수정함.
회로기판 측면
외장 장착 후 모습
이 알루미늄 합금 케이스는 구매한 완제품이며, 앞뒤 커버는 3D 프린팅으로 제작.
拓竹P1SC 3D 프린터 개봉기: https://blog.zeruns.com/archives/770.html
IP6557 칩 납땜 완료 상태의 근접 촬영 사진
IP6538 칩 납땜 완료 상태의 근접 촬영 사진
컬러 실리콘 인쇄 테스트
사용 설명 및 주의 사항
1. 28V/5A 출력을 위해선 E-Marker 칩이 있는 데이터 케이블과 PD3.1 프로토콜 지원이 필요합니다. 아래 그림 참조.
2. 기판 입력 전류 샘플링 저항(R2)은 5mΩ이며, IP6557 칩의 입력 전류 제한치는 10A로 설정됨. 입력 전압이 12V일 때 140W 출력을 위해 필요한 최소 입력 전류는 12A로 제한치를 초과해 출력 전압이 하락하며 최대 출력을 달성할 수 없음. 입력 전류 샘플링 저항 R2를 2.5mΩ(5mΩ 2개 병렬 연결)으로 교체하면 12V 저전압 입력에서도 최대 출력 가능. 하지만 입력 전류가 증가하므로 MOSFET 발열이 매우 심해져 충분한 방열 대책이 필요합니다!
다음 두 사진은 샘플링 저항 변경 전/후 비교입니다. 변경 전 입력 전류는 10A 이하로 제한되었고, 변경 후 10A 이상 가능. 12V 입력 시 28V/5A 출력 가능하지만, 제한된 12A 출력 전원으로 인해 입력 전압을 14V로 설정했습니다.
3. 다른 모델의 MOSFET 사용 시 Ciss 파라미터가 1000pF 미만이어야 합니다. IP6557의 스위칭 주파수는 250kHz이며, 높은 주파수는 MOSFET 입력 용량 파라미터에 엄격한 요구사항이 있습니다! 높은 Ciss는 MOSFET의 켜짐/꺼짐 시간에 영향을 줍니다.
프로토콜 지원 테스트
C1포트 지원 프로토콜:
C1포트는 UFCS 프로토콜도 지원하지만 33W까지만 지원됩니다.
C2포트 지원 프로토콜:
A포트 지원 프로토콜:
출력 부하 테스트
C1포트 테스트: XT30 인터페이스에 24V 입력, 전자 부하에 28V 유도 출력, 전자 부하 설정 5.3A 전류.
C2포트 테스트
A포트 테스트
양쪽 포트 최대 부하 테스트
테스트 장비:
- HP34401A 6자리 1/2 멀티미터: https://blog.zeruns.com/archives/772.html
- Ruideng RD6012P 디지털 제어 가변 전원: https://blog.zeruns.com/archives/740.html
- Rigol DHO914S 오실로스코프: https://blog.zeruns.com/archives/764.html
- JUWEI 전자 부하: https://s.click.taobao.com/2sdCaht
- UNI-T UTi261M 열화상 카메라 개봉기: https://blog.zeruns.com/archives/798.html
- WITRN 유니버설 C5 테스터(USB 전압/전류계/CC 계): https://s.click.taobao.com/Sy2Daht
변환 효율 테스트
다음은 다양한 입력 및 출력 전압에서의 효율 테스트 결과입니다. C1 및 C2포트별 테스트 진행.
IP6557
최대 변환 효율 95.468%
| 입력 전압(V) | 입력 전류(A) | 입력 전력(W) | 출력 전압(V) | 출력 전류(A) | 출력 전력(W) | 변환 효율(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 23.997 | 6.459 | 154.997 | 27.592 | 5.323 | 146.872 | 94.758 |
| 11.999 | 9.598 | 115.166 | 19.980 | 5.345 | 106.793 | 92.729 |
| 8.299 | 8.897 | 73.836 | 20.030 | 3.336 | 66.820 | 90.498 |
| 23.997 | 4.686 | 112.450 | 20.100 | 5.341 | 107.354 | 95.468 |
| 23.997 | 1.764 | 42.331 | 12.001 | 3.337 | 40.047 | 94.606 |
IP6538
최대 변환 효율 96.719%
| 입력 전압(V) | 입력 전류(A) | 입력 전력(W) | 출력 전압(V) | 출력 전류(A) | 출력 전력(W) | 변환 효율(%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 24.008 | 0.795 | 19.086 | 5.165 | 3.315 | 17.122 | 89.708 |
| 24.008 | 1.265 | 30.370 | 12.217 | 2.335 | 28.527 | 93.930 |
| 24.008 | 2.910 | 69.863 | 20.243 | 3.338 | 67.571 | 96.719 |
| 24.008 | 0.933 | 22.399 | 9.084 | 2.245 | 20.394 | 91.045 |
발열 상태 열화상도
C1포트 140W 최대 부하 5분 후 PCB 정/배면 열화상 사진. MOSFET 온도는 111℃ 이상까지 상승하며, 최대 부하 출력 시 방열판 또는 알루미늄 케이스 장착 및 방열 패드를 통한 외부 열전달이 필수적입니다.
C2포트 65W 최대 부하 10분 후 PCB 정/배면 열화상 사진. IP6538 칩 최대 온도 약 75℃로 방열판 없이도 장시간 최대 부하 작동 가능.
양쪽 포트 동시 최대 부하 출력 시 알루미늄 케이스 열화상. 케이스 최대 온도 약 65℃. 이 케이스는 상하 분리형으로 중간에 틈이 있어 열이 상부 케이스로 전달되지 않고 하부에 집중됨.
리플 테스트
리플률 계산 공식:
C1포트 28V(실제 27.6V) 출력 시 리플 피크-피크 약 33mV, 리플률 0.059%.
C1포트 28V 5.2A 출력 시 리플 피크-피크 약 178mV, 리플률 0.323%.
C2포트 20V 무부하 시 리플 피크-피크 약 25mV, 리플률 0.062%.
C2포트 20V 3.3A 출력 시 리플 피크-피크 약 54mV, 리플률 0.133%.
리플 성능은 양호한 편입니다.
회로도
IP6557:
IP6538:
PCB
상단층:
하단층:
부품 구매 주소
이 프로젝트에서 사용된 대부분의 부품 구매 주소는 여기에 모두 있습니다:
-
0603 저항 및 커패시터 샘플 북: https://s.click.taobao.com/XXCyZht
-
TypeC 메스 커넥터 16P: https://s.click.taobao.com/6HYxZht
-
IP6557 칩: https://s.click.taobao.com/Jor7Fit
-
IP6538 칩: https://s.click.taobao.com/aPw6Fit
-
AGM405Q 모스펫: https://s.click.taobao.com/0aR6Fit
-
XT30PW-M 커넥터: https://s.click.taobao.com/cPB6Fit
-
플랫 와이어 인덕터 PQ2012 10μH: https://s.click.taobao.com/SoguZht
-
50125 페라이트 링 인덕터 수평형 10μH 10A: https://s.click.taobao.com/B6quZht
-
35V 220μF 고체 커패시터: https://s.click.taobao.com/CxL3Fit
-
35V 100μF 고체 커패시터: https://s.click.taobao.com/z9FtZht
-
알루미늄 합금 케이스: https://s.click.taobao.com/xmRkZht
부품 구매는 LCSC(立创商城)를 추천합니다: https://activity.szlcsc.com/invite/D03E5B9CEAAE70A4.html
立创 오픈소스 링크 내 BOM 표에서 바로 LCSC(立创商城)로 주문하면 사용된 부품을 장바구니에 한 번에 가져올 수 있습니다.
자료 다운로드 주소
다운로드 링크에는 다음이 포함됩니다:立创EDA 프로젝트, 회로도 PDF 파일, 사용된 다양한 칩의 데이터 시트, 케이스 3D 모델 파일.
바이두 네트디스크 다운로드 링크: https://pan.baidu.com/s/1RJNC_v2P1YijWpv1sFXowQ?pwd=89hi 추출 코드: 89hi
123 클라우드 다운로드 링크: https://www.123pan.com/s/2Y9Djv-BItvH.html 추출 코드: 0nEm
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