开源205W桌面充电器，140W+65W升降压PD3.1快充模块(2C+1A口)，IP6557+IP6538

news2024/11/17 0:08:52

开源一个基于IP6557和IP6538芯片的205W升降压快充模块（140W+65W），其中一路C口支持PD3.1协议，最高输出28V5A，另一路是A口+C口，最高输出65W（20V3.25A），可搭配一个24V10A的开关电源使用，即可组成一个低成本的205瓦快充充电器！最高转换效率96.7%

做得一般，大佬们勿喷，如果觉得有哪些地方可以改进一下的可以在评论区提一下建议，欢迎友善交流。

提供全套资料，完全可以自己复刻，资料下载地址在文章末尾！

视频演示：https://www.bilibili.com/video/BV1HM4m1U7Hc/

立创开源平台开源链接： https://url.zeruns.tech/99439

电子/单片机技术交流QQ群：820537762

前言

这个快充模块搭配一个24V10A的开关电源使用，即可组成一个低成本的205瓦两路快充充电器！（24V10A的电源大概30元左右可以买到）

弄个点烟器插头转DC公头/XT30接口的转接线还可以将它变成车载快充，140W+65W的车载充电器！

快充模块输入接口有XT30和DC5.5（2个输入接口不能同时使用，输入接口间是并联的！）。

模块输入电压范围：8.2~31V

C1口是升降压的，输入电压可以比输出低，C2口和A口是降压的，输出电压只能低于输入电压！

IP6557这款芯片我买了8片，全焊上去，其中4片是坏的（故障现象各种各样），只有4片是好的，不知道是芯片质量/品控问题还是还是我焊接问题（加热台温度设置230度，没有虚焊）。IP6538芯片就全都是好的，没有出现过问题，这两款芯片都是同一家店买的。

我做了几个成品出来，需要买成品的可以进群问。

参数和介绍

C1口(IP6557)

第一个Type-C的电源芯片为英集芯(INJOINIC)的IP6557-C，最高输出功率140W，最高输出28V/5A（实际最高可去到6A）。

输入电压范围：5~31V

这个芯片是升降压的所以输出电压可以比输入高。

支持的快充协议有：

  • PD3.1/PPS/ERP28V
  • BC1.2 和 APPLE
  • QC2.0/QC3.0/QC3+/QC4+/QC5
  • FCP 和 HSCP
  • AFC
  • MTK
  • UFCS（融合快充）

支持 5V、9V、12V、15V、20V、28V 电压输出。

PPS 支持 3.3V-21V，10mV/step 的电压输出。

C2和A1口(IP6538)

第二个Type-C口和Type-A口的电源芯片为IP6538-AC-65W，单C口使用时最高输出20V/3.25A，最高功率65W；当双口同时使用时，双口都输出5V，总功率5V/4.8A。

输入电压范围：8.2V~32V（两个芯片共用输入口，所以还是按最大31V）

这个芯片是降压的，所以输出电压不会大于输入电压，要想输出65W的功率，那输入电压得21V以上。

注意：IP6538有45W和65W两个版本，不带-65W后缀的就是45W的！（下面资料里提供的是45W版的数据手册，65W版的找不到数据手册）

支持的快充协议有：

  • PD2.0 / PD3.0(PPS)，Type-A口不支持PD协议
  • BC1.2、Apple、三星协议
  • QC2.0 和 QC3.0
  • MTK PE+1.1 和 MTK PE+2.0
  • 华为快充协议 FCP / SCP
  • 三星快充协议 AFC
  • 展讯快充协议 SFCP
  • OPPO快充协议 VOOC / Super VOOC （65W版的芯片好像不支持OPPO快充协议，45W版没测试，也有可能是需要原装线才能触发）

支持 5V、9V、12V、15V、20V 电压输出。

PPS 支持 3.3V~11V，20mV/step 电压输出。

实物图

电路板正面

电路板背面，下图中的飞线是因为英集芯官方数据手册的应用原理图里线的交叉处没有用点来表示相连，导致我画图时画错了，没有连起来，只能用飞线了，我发布出来的原理图和PCB已修复这个问题。

电路板侧面

装上外壳后

这个铝合金外壳是买的成品，然后前后盖是自己3D打印的。

拓竹P1SC 3D打印机开箱体验：https://blog.zeruns.tech/archives/770.html

焊好的IP6557芯片微距图

焊好的IP6538芯片微距图

使用说明&注意事项

1. 要输出28V/5A的必须要带E-Marker芯片的数据线，且支持PD3.1协议，如下图所示。

2. 板子的输入电流采样电阻（检流电阻）R2是5mΩ的，IP6557芯片的输入电流限流值设定在10A，如果输入电压为12V时要输出140W的功率所需的输入电流最小为12A，超过限流值了，会导致输出电压下降，达不到满功率，可以将输入电流采样电阻R2换一个更小阻值的，比如2.5mΩ（可以两个5mΩ并联），这样就可以实现12V低电压输入也可以满功率输出，但这样由于输入电流大了很多，mos管的发热会非常高，必须做好散热！

下面两张图一张是改检流电阻前的，输入电流被限制在10A以内；另一张是改检流电阻后的，输入电流可以超过10A了，可以在12V输入时输出28V/5A，由于我可调电源最大输出12A电流，不够用，所以输入电压我调到14V。

3. 如果要选用其他型号的mos管要注意MOS管的Ciss参数必须小于1000pF，因为IP6557的开关频率为250kHz，较高的开关频率对MOS管的输入电容参数要求较为严格！过高的Ciss会影响MOS管开启和关断的时间。

协议支持测试

C1口支持的协议如下图所示：

C1口还支持UFCS协议，不过只支持到33W。

C2口支持的协议如下图所示：

A口支持的协议如下图所示：

输出带载测试

C1口测试，XT30接口输入24V，输出诱骗28V接电子负载，电子负载设置5.3A电流。

C2口测试

A口测试

两路满载输出测试

测试用到的设备：

  • 惠普34401A六位半万用表：https://blog.zeruns.tech/archives/772.html
  • 睿登RD6012P数控可调电源：https://blog.zeruns.tech/archives/740.html
  • 普源(RIGOL) DHO914S示波器：https://blog.zeruns.tech/archives/764.html
  • 炬为电子负载：https://s.click.taobao.com/2sdCaht
  • 优利德UTi261M热成像仪开箱测评：https://blog.zeruns.tech/archives/798.html
  • WITRN维简C5检测仪(USB电压电流表/CC表)：https://s.click.taobao.com/Sy2Daht

转换效率测试

下面测试了几组不同输入和输出电压下的效率，分别接的C1和C2口测试。

IP6557

最高转换效率95.468%

输入电压(V)输入电流(A)输入功率(W)输出电压(V)输出电流(A)输出功率(W)转换效率(%)
23.9976.459154.99727.5925.323146.87294.758
11.9999.598115.16619.9805.345106.79392.729
8.2998.89773.83620.0303.33666.82090.498
23.9974.686112.45020.1005.341107.35495.468
23.9971.76442.33112.0013.33740.04794.606

IP6538

最高转换效率96.719%

输入电压(V)输入电流(A)输入功率(W)输出电压(V)输出电流(A)输出功率(W)转换效率(%)
24.0080.79519.0865.1653.31517.12289.708
24.0081.26530.37012.2172.33528.52793.930
24.0082.91069.86320.2433.33867.57196.719
24.0080.93322.3999.0842.24520.39491.045

发热情况热成像图

C1口140W满载输出5分钟后的PCB正反面热成像图片，MOS管温度最高去到111℃以上，要满载输出必须加散热片或加铝合金外壳，且通过导热垫导热到外壳上。


C2口65W满载输出10分钟后的PCB正反面热成像图片，IP6538芯片最高温度75℃左右，无需加散热片也可以长时间满载运行。


两路同时满载输出10分钟后的铝合金外壳热成像图，外壳最高温度65℃左右，由于这个外壳是上下分离的，中间有缝隙，所以热量很难传导到上壳，都集中在下壳了。

纹波测试

纹波率计算公式：

纹波率 = ( 纹波峰值 − 纹波谷值 ) / 2 输出平均电压 × 100 % 纹波率 = \frac{(纹波峰值 - 纹波谷值)/2}{输出平均电压} \times 100\% 纹波率=输出平均电压(纹波峰值−纹波谷值)/2​×100%

C1口输出28V（实际27.6V）时的纹波峰峰值在33mV左右，纹波率0.059%

C1口输出28V5.2A时的纹波峰峰值在178mV左右，纹波率0.323%

C2口输出20V空载时的纹波峰峰值在25mV左右，纹波率0.062%

C2口输出20V3.3A时的纹波峰峰值在54mV左右，纹波率0.133%

纹波表现还不错。

原理图

IP6557：

IP6538：

PCB

顶层：

底层：

元件购买地址

这个项目用到的大部分元件购买地址都在这里：https://blog.zeruns.tech/archives/801.html

建议在立创商城里购买元器件：https://activity.szlcsc.com/invite/D03E5B9CEAAE70A4.html

在立创开源链接里的BOM表那点立即到立创商城下单可将用到的元器件一键导入到购物车。

资料下载地址

下面下载链接包含：立创EDA工程、原理图PDF文件、用到的各种芯片的数据手册、外壳3D模型文件。

百度网盘下载链接：https://pan.baidu.com/s/1RJNC_v2P1YijWpv1sFXowQ?pwd=89hi 提取码：89hi

123云盘下载链接：https://www.123pan.com/s/2Y9Djv-BItvH.html 提取码:0nEm

如果觉得对你有用的可以进去上面的123云盘链接里给我打赏，如果是微信文章（公众号：zeruns-gzh）的也可以点击文章下方的喜欢作者给我打赏，谢谢。

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