ساخت شارژر سریع (Fast Charger) ساده تر و ارزان تر با تراشه IP6505

0
94
ساخت شارژر سریع (Fast Charger) ساده تر و ارزان تر با تراشه IP6505
شارژر IP6505

قبلا در سایت مطلبی با همین موضوع تهیه شده بود که با استقبال خوبی هم مواجه شد، اما در این مطلب میخوایم که همون شارژر رو با دردسر و قیمت پایین‌تر و به کمک تراشه IP6505 بسازیم. اگر که آشنایی کافی با نحوه عملکرد شارژرهای فست ندارید پیشنهاد می‌کنم که حتماً این دو مطلب رو بخونید:

 

معرفی چیپ IP6505

برای ساخت فست شارژ در مطلب اشاره شده چیپ CHY103 صرفا اطلاعات ولتاژ رو از گوشی دریافت میکرد و بعد از اون با یه پایه فیدبک به مدار دیگه ای برای تغییر سطح ولتاژ متصل میشد ، برای همین نیاز بود که ما از یک مدار کاهنده ولتاژ (مبدل باک) استفاده کنیم اما حالا چیپ IP6505 دارای مبدل باک نیز هست و نیازی به رگولاتور خارجی نداریم.
این چیپ همچنین از پروتکل‌های بیشتری برای شارژ سریع پشتیبانی میکنه، در پایین پروتکل‌هایی که در دیتاشیت گفته شده رو می‌بینید:

  • Support BC1.2, Apple, Samsung
  • Support Qualcomm QC2.0, QC3.0
  • Support MTK PE+1.1 and MTK PE+2.0
  • Support Huawei Fast charg e: FCP & SCP
  • Support Samsung fast charge : AFC
  • Support Spreadtrum fast charge : SFCP

در ادامه این پروتکل ها رو بررسی می کنیم.

 

پروتکل BC1.2

BC1.2(Battery Charging Revision 1.2) یک استاندارد کلی برای مشخص‌کردن نحوه شارژ باتری توسط usb هست.

در واقع ما سه نوع پورت usb داریم!

  • standard downstream port (SDP) : این پورت در حالت عادی 100mA جریان عبور میده که تا 500mA قابل افزایش هست در واقغ پورت های usb معمولی از این نوع هستند.
  • dedicated charging port (DCP) : این پورت بیش از 1.5A جریان عبور میده ، البته ارتباط usb رو پشتیبانی نمیکنه.
  • charging downstream port (CDP) : این پورت هم جریان بالا و هم ارتباط usb رو پشتیبانی میکنه.

 

مراحل تشخیص شارژر در BC1.2

5 مرحله اصلی برای تشخیص شارژر در پروتکل BC1.2 در نظر گرفته شده:
1-تشخیص Vbus برای اطمینان اتصال دستگاه خارجی؛ اگر دقت کرده باشید پین‌های تغذیه usb بلندتر از پین‌های دیتا هستند و به این دلیل هست که ابتدا تغذیه متصل بشه و مراحلی بعدی که تشخیص شارژر هست به‌درستی انجام بشه.

مراحل تشخیص شارژر در BC1.2

2- Data contact detection (DCD) : بعد از اتصال Vbus نوبت به اطمینان از اتصال پین های دیتا میرسه اگر که این پین ها به درستی متصل نشده باشند تشخیص شارژر در مراحل بعدی به درستی انجام نمیشه.

برای اطمینان از DCD گوشی باید جریانی بین 7uA تا 13uA (با ولتاژ 3.3) بر روی پین D+ قرار بده و ولتاژش رو بررسی کنه، اگر که اتصال برقرار باشه سطح ولتاژ باید افت کنه و به این صورت اتصال صحیح تشخیص داده میشه و اگر هم سطح ولتاژ بالا بمونه و تغییری نکنه در کمتر از 0.9 ثانیه اونوقت پورت از نوع SDP تشخیص داده میشه که همون پورت usb معمولی بدون هیچ فست‌شارژ یا چیز دیگه ای هست.

3- در این مرحله مشخص میشه که دستگاه بیشتر از 500mA میتونه جریان بده یا کمتر، با قطع جریان قبلی، ولتاژی بین 0.5 تا 0.7 ولت را روی پین D+ و جریان 25uA تا 175uA رو روی پین D- قرار میده ، اگر DCP یا CDP باشه ولتاژ 0.5 تا 0.7 ولت باید روی D- مشاهده بشه (بیشتر از 500mA) در غیر این صورت SDP (کمتر از 500mA) هست.

4- در در این مرحله CDP یا DCP بودن مشخص میشه ، حالا مرحله قبلی به صورت برعکس اجرا میشه ، یعنی ولتاژی بین 0.5 تا 0.7 ولت را روی پین D- و جریان 50uA رو روی پین D+ قرار میده ، اگر ولتاژ 0.5 تا 0.7 ولت روی D+ مشاهده بشه DCP هست و اگر ولتاژی مشاهده نشه CDP هست.

5- در این مرحله هم جریان قابل پشتیبانی در CDP مشخص میشه.

این دیاگرام مراحل بالا رو به طور خلاصه توضیح میده:

تشخیص شارژر در BC1.2

این هم اتصالات پین‌های D- و D+ در نوع های مختلف:

اتصالات پین‌های D- و D+ در نوع های مختلف

نکته‌ای که اینجا باقی میمونه این هست که تمام مواردی که در بالا گفته شد موارد ذکر شده در استاندارد هست که البته ممکن هست بعضی از شرکت‌ها این استاندارد رو رعایت نکنند، برای مثال در پایین مقاومت ذکر شده در استاندارد و مقاومت استفاده شده توسط شرکت اپل و سونی رو میتونید ببینید:

استاندارد و مقاومت استفاده شده توسط شرکت اپل و سونی

اینجور مواقع ممکنه دو گوشی که یک پروتکل رو ساپورت می‌کنند اگر شارژر هاشون رو به‌جای هم استفاده بکنید احتمالاً با پیغام “شارژر پشتیبانی نمی‌شود” مواجه میشید و با سرعت پایین شارژ انجام بشه!

البته این مراحل قبل از اجرای پروتکل‌های زیر هم اجرا میشه.

 

پروتکل SFCP

این پروتکل مال شرکت UNISOC (Spreadtrum سابق) هست که من هرچی گشتم داکیومنتی در موردش پیدا نکردم فقط گفته شده که ولتاژش بین 5-20V هست😕. احتمال 99.9 درصد گوشی که دست شما هست این پروتکل رو پشتیبانی نمیکنه پس خیلی هم توضیحاتش مهم نیست🙂

پروتکل FCP & SCP

این دو پروتکل متعلق به شرکت Huawei هست . SCP با وتاژ 9 و جریان 2A که میشه 18وات گوشی رو شارژ میکنه و SCP هم 10 ولت 2 آمپر که بشه 20W در جدول پایین هم میتونید اطلاعات بیشتری رو ببینید.

پروتکل شارژر های هواوی
Huawei charge protocols

پروتکل AFC

AFC(Adaptive Fast Charging) مال شرکت سامسونگ هست و ولتاژی بین 9 تا 20 ولت رو در خروجی تأمین میکنه، همچنین خروجی اون 18 وات هست.

 

پروتکل MTK PE

MTK PE(Mediatek Pump Express) هم متعلق به شرکت مدیاتک هست، در واقع این پروتکل همون QC کوالکام خودمون هست. در ادامه هم جدولی که مشخصات نسخه های مختلف رو نشون داده میبینید:

پروتکل MTK PE
MTK PE

پروتکل QC2.0,QC3.0

تکنولوژی Quick Charge متعلق به شرکت کوالکام هست و از پیشروترین‌ها در بحث فست‌شارژ، نکته‌ای رو هم لازمه بگم و اونم اینکه پروتکل‌هایی که بعضاً در بالا بهشون اشاره شد اکثراً فقط اسم متفاوتی دارند ولی در واقع همین QC هستند ، دلیلش هم اینکه مثلاً شرکت سامسونگ درگوشی هاش از پردازنده‌های شرکت کوالکام استفاده میکنه و چیپ شرکت کوالکام هم از تکنولوژی متعلق به شرکت خودش، پس AFC همون QC هست و فقط اسمش تغییر کرده!

توی این تکنولوژی گوشی ولتاژی که میخواد رو از شارژر درخواست میکنه و شارژر هم همون ولتاژ رو براش تأمین میکنه، برای این کار گوشی ولتاژهای مختلفی رو روی پین‌های D+ و D- یواس‌بی قرار میده که در جدول پایین اونها رو مشاهده می‌کنید:

پروتکل QC2.0,QC3.0
D+AND D- OUTPUT VOLTAGE CODING

توی آموزش دریافت ولتاژ های 5 و 9 و 12 ولت از فست شارژر – پروتکل QC2.0 با پروتکل QC2.0 بیشتر آشنا شدیم و همین طور به طور عملی ازش استفاده کریم.

ی سی IP6505 حداکثر 24 وات رو میتونه تامین کنه که میشه گفت 80 درصد گوشی های بازار توان بالاتر از این رو پشتیبانی نمیکنند!

این چیپ همچنین مد های protection مختلفی داره که در ادامه اونها رو توضیح میدم:

  • محافظت در برابر ولتاژ ورودی پایین: اگر ولتاژ ورودی پایین‌تر از 4 ولت باشه حالت استندبای اجرا میشه و خروجی در حالت استندبای قطع هست
  • محافظت در برابر ولتاژ ورودی بالا: اگر ولتاژ ورودی بالاتر از 34 ولت تشخیص داده بشه، خروجی تا زمانی که ولتاژ ورودی پایین‌تر از 32 ولت نیاد وصل نمیشه.
  • محافظت در برابر ولتاژ پایین: اگر ولتاژ خروجی پایین‌تر از 2.7 ولت بیاد (زمانی این اتفاق میوفته که جریان زیادی از خروجی کشیده بشه) خروجی قطع میشه و بعد دو ثانیه به‌صورت سکسکه (اصطلاحی هست که توی دیتاشیت استفاده شده، وقتی عملی چک کردم خروجی هی کم‌وزیاد میشه) وصل میشه.
  • محافظت در برابر اتصال کوتاه: 4 میلی‌ثانیه بعد از اتصال تغذیه اگر ولتاژ خروجی زیر 2.7 ولت (یعنی احتمال زیاد اتصال کوتاه رخ‌داده) بود خروجی قطع میشه (من تست کردم اگر در حین استفاده هم اتصال کوتاه بشه خروجی قطع میشه و حدود نیم ثانیه بعد رفع اتصال کوتاه دوباره وصل میشه).
  • محافظت در برابر دمای بالا: اگر دمای چیپ بالای 140 درجه سانتی‌گراد بره خروجی تا اومدن دما به زیر 100 درجه قطع میشه.

در ادامه هم لیست یکسری از گوشی‌هایی که توسط این شارژر پشتیبانی میشه رو می‌بینید:

  • samsung galaxy S5 به بالا یعنی S6  و S7 و …
  • Samsung Galaxy Note 4 به بالا
  • LG G4 به بالا
  • LG V10 به بالا
  • Xiaomi Mi 3 به بالا
  • Xiaomi Redmi Note 5  به بالا
  • Sony Xperia Z2 به بالا

و خیلی از مدل‌های دیگه و گوشی شرکت‌های دیگه مثل HTC و NOKIA که دیگه خیلی میشه اگه بخوام همشو بگم، به‌طورکلی اگر گوشی شما فست‌شارژ هست 99 درصد با چیپ IP6505 میتونید شارژش کنید!

 

دیگه چی میخواید از یه شارژر؟! 😎

در ادامه شماتیک مورد نیاز برای راه اندازی IP6505  رو میبینید:

IP6505
IP6505

و این هم تصویری از PCB مدار شارژر IP6505

IP6505

دانلود شماتیک و PCB شارژر سریع با تراشه IP6505

شماتیک و PCB ساخت فست‌شارژ با استفاده از تراشه IP6505 به کمک نرم‌افزار Altium Designer رسم شده و به‌صورت رایگان و متن‌باز در اختیار کاربران محترم  قرار می‌گیرد.

فایل ها رو میتونید از اکانت گیت هاب من دریافت کنید.

 

 

 

منبع:سیسوگ

 

مطلب قبلیمهندسی معکوس: لبهٔ تکنولوژی با گیدرا (Ghidra) – شماره 02
مطلب بعدیآشنایی با رگولاتور ها – قسمت سوم – ملاک های انتخاب رگولاتور

پاسخ دهید

لطفا نظر خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید