Плата для повербанка 100 ватт с двунаправленной зарядкой type-c на IP2368

Плата для создания мощного повербанка, например для питания ноутбука или паяльника. Плата Buck-Boost, то есть повышающе-понижающая может отдавать мощность 100 ватт по type-c. Oна же может заряжать аккумулятор, от которого питается, мощностью 100 ватт. Ну 65 я точно видел, больше мой блок питания не выдает. Может питаться от 2-6S. Для Li-Ion можно выбирать напряжение окончания заряда 4.15V — 4.4V или для LiFePO4 можно выбрать 3,5V — 3.7V. Можно подключать датчик температуры, выбирать емкость акукмулятора, ток заряда от 1 до 5 ампер,

Внешность

Плата приходит в коробке, в коробке она упакована в пакет и защищена пузырями.
Упаковано неплохо, не просто пакет.

У всех продавцов заявлены размеры 48*34*10мм, в реальности толщина платы с разъемом type-c 13мм, без него 10мм.
На плате есть два отверстия для крепления винтами М2


На одной стороне платы находятся 4 мощных полевых транзистора NVMFS5C450N
40В, 3.3 мОм

LDO стабилизатор питания 5В HT7550-1 или ME6201
У продавца написано что стабилизатор питания предназначен для работы с напряжением не более 16.8 вольт, по этому если плата будет использоваться с 4-6 литий-ионными аккумами или 5-6 литий-железными то этот стабилизатор нужно заменить. Или покупайте плату IP2368pro. Неплохой заменой для него будет ME6203, он держит до 40 вольт. Не понятно почему его сразу не поставили на плату, но они есть на алике и можно поменять самому.
На одной плате у меня стоит HT7550-1 на второй ME6201
HT7550 держит до 30В на входе, ME6201 до 16В.


Центральная микросхема зарядки IP2368
Мануал на английском, почти хорошо переведенный с китайского.


Возле разъема type-c находится еще один полевик HYG082N03LR1C1
30В, 9мОм

И с другой стороны разъема пачка транзисторов
На одну из граней платы выведены контактные площадки, подписаны только две — L1 и L2, не понятно зачем они нужны.
Плата целиком.
На обратной стороне платы два конденсатора NJcon на 35 вольт

Настройка

На плате есть возможность поменять многие параметры и не все описаны у продавца.
R1 — 47 нога — 1K то выбор тока (по умолчанию), если разомкнут то выбор мощности
R2 — 46 нога — если разомкнут (по умолчанию) то это литий-ион, если замкнут то литий-железо.
R3 — 36 нога — в зависимости от R1 выбор мощности или тока зарядки аккумулятора повербанка.
Можно выбрать любой ток или мощность по формуле.
P=4*Riset если R1 в воздухе или I=0.2*Riset если R1 стоит 1К. По умолчанию стоит 27К и R1=1K поэтому 0,2*27=5.4А. Я видел ток 5.1А возможно мой блок питания просто не может выдать больше 65 ватт по этому ток не поднимался выше 5.1А То есть можно ограничить ток заряда аккума на 1 ампер чтоб продлить их срок жизни.
R4 — 35 нога — выбор напряжения окончания заряда аккумулятора. У продавца написаны типовые значения, но можно выбрать любое по формуле V=4000+0.02*Rv. На плате стоит 10К то есть получается 4000+0,02*10000= 4200мВ. Видимо если замкнуть R4 то окончание заряда будет на 4,0В, но я не проверял.
R5 — 34 нога — выбор емкости батареи. Видимо плата подсчитывает емкость батареи по току, особенно это полезно для LiFePO4 аккумов, потому что у них очень ровная кривая разряда и заряда. На плате стоит сопротивление 6,2К что соответствует 5000мАч.
R6 — 37 нога — NTC датчик температуры, по умолчанию стоит 10К и конденсатор.
R7 — 33 нога — выбор числа аккумуляторов, по умолчанию стоит 13К для 4S

Работа

Выше иногда упоминается две платы. Сначала я заказал одну, она заряжала свой аккумулятор, но энергию отдавать не хотела, то есть просто зарядник для 2-6S лития.
Я открыл спор, возврат 99% денег и заказал вторую. Платы чуть отличаются, например выше две фотографии стабилизатора.
Я планирую использовать плату как повербанк для телефона и ноутбука. Плата будет брать энергию от трех литиевых аккумуляторов, по этому нужно перепаять плату на 3S конфиг.
Изначально плата идет для работы с 4S, для переделки на 3S нужно перепаять резистор R7.
Если его номинал 9,1K, то плата работает с 3S. По умолчанию стоит 13К для 4S, напаиваю сверху резистор на 27К и получается 9,1К.


При этом минимальное напряжение заряда я видел 8,78В максимальное 12,63В. Через установку R4 можно выбрать другие значения.


Ток заряда аккумуляторов был 5,1А, при этом на фото плата потребляла 60 ватт.
По мере роста напряжения она потребляла дo 65 ватт. Больше не может отдать зарядник
При этом температура одного из транзисторов чуть выше 100 градусов.
Катушка на обратной стороне платы нагревается не сильно.
Возможно при зарядке аккумуляторов большим током, от 100 ватт блока питания транзистор будет греться сильнее и радиатор на транзисторы бы не помешал. Или ограничивать ток зарядки на 4-5 ампер.

При зарядке ноутбука, когда он нагружен на 100% то он потребляет около 60 ватт и плата греется не так сильно. Температура транзисторов и микросхемы около 50-55 градусов.


Пробую проверить КПД платы.
Нагружаю плату галогеновыми лампами через PD триггер на 20 вольт.
Одного мощного блока питания у меня нет, по этому питаю от двух.
Ток входа 3,926 напряжение 12в, то есть мощность 47 ватт
Ток выхода 2,175 напряжение 20 вольт, мощность 43,5 ватта.
КПД 92,4%
Снижаю напряжение до 9 вольт, нижний порог для 3S.
Ток входа 5,42 напряжение 9в, то есть мощность 48,84 ватт
Ток выхода 2,175 напряжение 20 вольт, мощность 43,5 ватта.
КПД 89,0%
Повышаю нагрузку
Ток входа 5,99 напряжение 12 вольт, то есть мощность 71,92 ватт
Ток выхода 3,37 напряжение 20 вольт, мощность 67,34 ватта.
КПД 93,6%
Еще повышаю нагрузку
Ток входа 7,391 напряжение 12, то есть мощность 88,69 ватт
Ток выхода 4,165 напряжение 20 вольт, мощность 83,3 ватта.
КПД 93,9%
Поднял напряжение до 13В.
Ток входа 7,01 напряжение 13, то есть мощность 91,17 ватт
Ток выхода 4,30 напряжение 20 вольт, мощность 86,0 ватт.
КПД 94,3%
С повышением напряжения батареи КПД ожидаемо растет, плате проще поднять с 13 до 20 чем с 9 до 20. Впрочем, и с 9 она вполне справляется.
Когда я повышал нагрузку дальше, то плата понижает выходное напряжение, ограничивая отдаваемую мощность около 80-85ватт. Я отпаял R1, если 47 пин в воздухе то R3 ограничивает по мощности, а не по току, но это ничего не поменяло. 100 ватт на этой плате я так и не увидел.При этом основной нагрев на плате идет от полевиков и от 5В стабилизатора.
Катушка на обратной стороне греется до 60-70С.
На плате есть место для NTC датчика. Его параметры:
RNTC=10K
B=3380
37 пин на микросхеме отслеживает напряжение, которое приходит через NTC и управляет зарядкой или разрядкой.
Логика платы при работе с этим датчиком:
В состоянии зарядки: зарядка прекращается, когда температура NTC ниже 0 градусов (0,55 В), заряжается нормально при температуре от 0 до 45 градусов и прекращается зарядка, когда температура превышает 45 градусов (0,39 В).
В состоянии разряда: когда температура ниже -20 градусов (1,39 В), разряд прекращается, разряд нормальный между -20 и 60 градусами, а разряд прекращается, когда температура выше 60 градусов ( 0,24 В);

По умолчанию вместо этого датчика запаян резистор на 10К, этот вывод нельзя оставлять в воздухе. У меня нет датчика с точно такими параметрами, но есть B3435, то есть почти такой как нужен. С 10К резистором на 37 контакте напряжение около 0.8 вольта. Я отпаял резистор и припаял вместо него датчик, начал греть его в процессе зарядки аккумулятора. Когда напряжение на 37 пине упало до 0,39В заряд прекратился, все 4 светодиода начали мигать одновременно.
Аналогично проверил на разряде, где-то при 0,23В разряд прекращается и все 4 светодиода мигают. Когда температура возвращается в норму то процесс зарядки или разрядки возобновляется.
Проверил ток в режиме сна, подключил плату через резистор 10Ом. Ток составил 0,1мА, считаю что вполне достойный результат.

Итог

Неплохая плата для построения мощного повербанка.
Плюсы:
+ хороший КПД,
+ реально может выдавать до 80ватт
+ многие параметры можно настраивать,
+ можно питать от 2 до 6S,
+ можно использовать LiIon и LiFePo4.

Минусы
— нет балансировки, нужно ставить свою плату BMS
— не выдала 100 ватт, возможно дело в настройках или нагреве.
— сильно греется стаб 5в и он до 16В, при больших напряжениях нужно перепаивать
Большим минусом является то, что если плата ушла в защиту или полностью высосала аккумы или была отключена и заново подключенена батарея, то нужно «толкнуть» плату, то есть дать заряд в type-c хотя бы от простых 5 вольт, иначе плата не отдает энергию.