Разработка power bank для ноутбука. От макета к готовому изделию. Часть первая

, 3-4 . (), ( - — PowerBank) . , , .



PowerBank, — , . 4 : ().

, (), , PowerBank :

• 19 ( )
• 19 ( )
• 3,5 ( )
• 60* (+1 )

:

• 94% — .
• 300 — .
• USB PowerBank , , , , ..
• (Windows) PowerBank.
• , 5 USB .
• PowerBank.
• () PowerBank .

:



, , USB, USB ( , ) USART — USB.

, , ( ). . PowerBank:

1. — STM32F051K4U6 STM32F042K4U6.
2. USART<->USB — CP2102. , , , .
3. — LTC3780IG. / , -, 400, , . LM5175 TI .
4. — LP2951ACD-3.3. , . 120 MCP1703T-3302E/CB 5.
5. 0805.
6. SMD.

() Li-ion (Li-ion Battery Management System BMS). BMS Texas Instruments. . , - (TI, Maxim, LT, ST-, Intersil- , , ). ti.com BQ40Z60RHBR BMS . 2 . , BMS . BQ40Z60:

• : 4
• : 4
• : 1
• : 25
• : 65*
• (, )

( 2014 ), - , BMS TI , ( + BMS). - , , , . , .
, . :

1. . 4 ( 4s1p 4-serial 1-parallel) , 4 (1s4p) . .
   
   
   
   
2. , , ( ) . 4s1p.
3. . MP2307DN.
   
   

, 19 4s1p.

60*, 4s1p ( 14,8):



( ) 4s2p LP 5558115 3500mAh, . :

: 7* (103*)
: 14,8

— , (ASUS S451L, 46*). …

:

• BQ40Z60. , .
• / ( ) ( + RC-).

BQ40Z60 BQ40Z60EVM-578, LTC3780IG , . .

3 :

• +BMS

: +BMS [1],[2], . , , . :



4 18, 1, seeedstudio.com.

— . 2 : . (, ), PowerBank. :



ACFET — PowerBank .
HighSideFET — .
LowSideFET — .
BuckInductor — .
CHGRCS — .
CHGFET — .
DSGFET — .
CellCS — .

ACFET, CHGFET DSGFET Rds_on, Rds_on. pqfn3.3x3.3 pqfn5x6. IRFHM830D (Rds_on = 5 + ).

HighSideFET LowSideFET , .

19, 4, 4s1p:

CellCS — , 5, :



CHGRCS — , 10, :



CHGFET DSGFET — , 5, :



ACFET — ( 3,5 , ), 5, :



-, . 4, 36, :



BuckInductor — 2 :

• (DCR — dc winding resistance). IHLP2525CZER2R2M01 DCR = 18, 4 :
  
  
  
  
• , Vishay , 20%, .

:



, HighSideFET LowSideFET. AN-6005 fairchildsemi. , ControllerDriver :



BQ40Z60. HighSideFET LowSideFET MOSFETDatabase:



. ( ) 1 . , CSD17308 TI. BQ40Z60EVM. eGaN EPC (Efficient Power Conversion), 500, . MOSFETDatabase:

— Fig.Merit (Figure of merit — ) Rds_on Qgsw. Fig.Merit, , , .

EfficiencySummary , , Run.



4 19 1,17. :



:



97,1%, 1,908 2,07. . .



23 , . 58 ( 58-23=35 ) 18 . 40 — . 52 .

. C . :



A — LTC3780.
B — .
C — .
D — .
L — .
RS — .

LTC3780. , , . , , ( ).

:



, . , , . — 3,7 — 3,3. , ( ), , A B . (bootstrap) A B( D). LTC3780 40.

xls LTC3780 LTpowerCAD2. xls BQ40Z60. , , , ( CSD17308 ). IHLP5050EZER3R3M01 DCR = 7,7. 3,5 , , 4,5. IHLP5050EZER4R7M01 DCR = 12,8. — 2512 5.

MOSFETs Power Loss Break Down Estimated Efficiency / .



— 98,79% 14,8 98,51% 13,2 ( ). / (23%), A(25%) D(38% ).

.



— 96,93% 14,8 96,35% 13,2. . :



1,48. ( ) .

( 13,2) PowerBank . , :

CellCS — , 5, :



CHGFET DSGFET — , 5, :



PowerBank :



14,4 3,5 :



, ( 21 ) 41,1 30 . , , .

, , , BQ40Z60 STM32F0. .

P.S.: .
P.P.S. , — .

, ( ). , .