【Failed】IP5310移动电源

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前言

我目前使用的主力手机是Google Pixel 4，22年12月份某洋垃圾贩子手里600块收入的，6+64G，电池也只有2700mAh。这配置放今天来看肯定不够用了，但是我实在是喜欢这手机，小手机，手感好，拍照讨喜，还不到160g重。6+64倒不是什么问题，应用装少一点就好了，后台经常清理，也不是不能用。重点是电池，基本上一天3~4充，出门在外经常看微信的话，只能呆半天。

所以出门我都得带个充电宝。带充电宝就得背袋子或书包，不太方便。有想过苹果那种磁吸的很薄的无线充电宝，我的pixel4是有无线充电的，但是无线充电的时候手机发热很严重，而且一想到无线充的转换损耗……emmm。其实我有找过磁吸有线充电宝的，但是市面上很少，卖得比磁吸无线充还贵。

MD要不我自己做一个吧 🤨

设计

设计要求

项目设想：

首先是外观。要轻薄，整体应该是扁平的，所以电池方面选择使用体积较薄的聚合物锂电池。

其次是性能。到不需要充电速度有多快，5V2A我也能接受，发热不大就行，反正pixel4本来最大就支持18W有线。无线充的话不考虑，发热大，转换效率低，我的使用要求应该是在有限体积下尽可能地榨干电芯的容量，所以充电IC的转化效率要高。

最后是使用场景。我打算是做成很薄很薄，理想状态下厚度在10mm以内，可以磁吸在pixel4的背面固定住自身。有两个C口，其中一个C口支持输入和输出，另一个C口应该是自带线的形式。

电池方面，手上有很多之前旧手机换下来的旧电池，还是3.85V的高压锂电池。高压锂电池相比3.7V的锂电池能量密度更高，同体积下高压锂电池的容量比3.7V更高。

将上面的电芯拆下来可以将就用一下，待测试成熟就买块新的换上去。

IC方面，查了挺多资料，最终选择了英集芯的IP5310锂电池充放电IC。最高5V3A，支持高压锂电池（重点）。

Beta1

Beta_1.0 😪 ——2025.2.7 update——

四天画完……

—— 2025.2.7 update——

稍加改进，增加USB线焊盘，增加U3、VTHS短接焊盘，方便调试；打上回流地过孔。

丑是丑了点，布局也差点意思，后续再改😎 下单！

测试

焊接完成后：

充电测试：

这里使用一节21700的3.7V锂电池测试，保护芯片换用4.2V的IP3005A。

充放电

充放电正常，又不太正常。无论是充电还是放电，最大功率都达不到5V3A，测试最高只有5V2A，也有可能是不支持PD协议？Datasheet没有说明不支持PD协议，但按理来说，PD协议不是只需要CC电阻就行吗？我已经在输出口的CC脚上上拉10K电阻到VBUS了，按理来说应该告诉受电端有5V3A能力了才对。不懂……

按键无反应

这是最离谱的。我尝试双击按键，居然没反应。按理来说，它应该在我双击按键后关闭升压输出和LED灯，但是他没有。我反复测试芯片上的KEY脚，确定我没有通过10K电阻上拉到BAT。起初我以为是我在按键旁边加的按键去抖电容影响到了，我拆掉电容后问题依旧。不懂……难不成是反过来的？不知道，我没去测试。

电压拉低

在充电和放电的时候，测试输出和输入电压被拉低了0.4V，也就是说5V的输入，经过两个PMOS后到IC端只有4.6V左右，输出也是。

后续发现是使用的PMOS——NCE40P05Y的导通电阻过大，这颗PMOS在VGS(th)=-4.5V时，RDS(on)≈100mΩ。当线路上过流2A时，每个PMOS会“吃掉”近0.2V电压，消耗0.4W的功耗。换用其他低导通电阻的PMOS应该能改善这个问题。

电压拉低的问题不只出现在IC输入输出端，同样也发生在BAT端。在升压系统启动后，电池电压会比升压之前低0.2V左右，即使没有大电流输出。同样没有搞明白。

负载检测时间过长

LED显示时间过长。据IP5310规格书介绍，正常情况，在输出空载下，约32s之内无输出，便会关闭LED及升压系统进入待机状态。

但实测在空载状态下，10分钟后才进入待机状态，期间升压系统及LED持续了10分钟。我怀疑是输出端哪个部件在耗电流，但是手头上没有设备，不好调试。我把输出TYPE-C座子都拆了，CC电阻也拆了，问题依旧，无法解决，也想不到是什么问题。

USB线PD协议未触发

在设计要求中我明确一点，该充电宝要有自带线，于是PCB上设计预留有自带线焊盘，分别为VBUS、GND、D+、D-、CC。

由于手头上没有USB线材，于是现拆一条闲置的A to C数据线。C口公头焊盘如下：

4线公头，虽然不是5线，但是公头上有预留CC焊盘，实测上面的R1和R2阻值为56kΩ，对应5V500mA的输出能力。只需要将R1、R2电阻改为10kΩ，理论上就能输出5V3A。

焊线，更换CC电阻后：

万用表测试电阻阻值正常后，插入设备测试，发现协议触发不正常，我的pixel4不识别，无法充电。

⚠️

Pixel4似乎只能在PD协议下才能充电，之前试过使用不带CC电阻的A to C线为pixel4充电，发现没反应。只有使用带CC电阻的A to C线，或者C to C线才能正常为pixel4充电。

但是其他电子设备却能识别，但是充电电流似乎很小。我将改装后的公头插入一台荣耀的备用机，发现充电时长去到将近3小时。换用65W适配器充电后，充电时长缩短至1个半小时，确定不是手机问题。

有概率是我没焊好公头，或者是公头和底座接触有点问题，我在插拔的时候可能捏到底座了，似乎有听到撕裂的声音。

Whatever~😤

小结

起初我以为是买到坏的或者定制的芯片了，后来我在某宝换了一家买，回来焊上后发现问题依旧。网上搜索没有看到和我相同的问题。芯片焊了又焊，换了又换😵。

目前怀疑以下问题：

芯片是定制的。因为买的两家芯片，上面序列号都一样 (340T00DA)，怀疑是同一批货。

我Layout有问题，IP5310的VBUS脚上的电容离得有点远？(我看有人比我更远呢，也正常运行)

还没想到……

目前打算是在oshwhub上打样其他人的IP5310板子，将我的IC焊上去，测试有无问题，如果问题依旧，那就只能换其他方案了。如果一切都正常了，那我只好重新Layout了（哭）

害~

Some days later…

Beta2

反复和开源平台上的板子对比后，我还是找到了一些我的板子上一些与别人不一样的地方。修改了一下原理图和元器件布局。

因为怀疑VOUT处4颗22uF电容离引脚太远，导致IC工作不正常，所以加了1颗10uF和1颗100nF靠近引脚放置。

电感下方净空。虽然我感觉一体成型的合金电感应该不需要这样，但是还是排除一下。

VIN脚连接10uF到GND。因为我发现其他人的板子，在不使用VIN脚输入的情况下，也连了一颗电容到地，数据手册并没有提到这一点，说不定是什么玄学。（后续飞线排除，并不是这个原因）

D+、D-不连。因为别人都没连，我连啥？不过我感觉也不是这个问题，不至于吧，规格书写着有DCP协议的，DCP肯定要用到D+、D-才对。（D+、D-忘记短接了😅）

C2、C3、R5靠近MOS摆放，增加C15——100nF靠近IC摆放。这个应该是检测引脚，检测供电插入用的，可能之前电容摆的位置不对？摆到MOS那边试试。

Q2、Q3更换导通电阻更小的RU20P7C。IP5356的官方BOM表用的是这个PMOS，导通电阻小，比较便宜。

其他的基本都是位置微调了。

希望这次能好吧~

测试（宣告失败）

和Beta1一样的问题，这次不知道怎么的，还多出一个问题，估计是芯片焊坏了？

两个输出口空载时输出电压5.2V，一接上负载，电压直接被拉低到4.3V了。这次不是MOS管导通电阻的问题了，已经换了导通电阻只有25mΩ的PMOS了……

哎，这到底是什么神仙啊……不搞了，再见，换方案！！！ 👋