MEZS7-1S-4SPDPowerBankリファレンスデザイン

1セル～4セルの直列バッテリパック内に完全統合型昇降圧チャージャを備えた双方向PDモバイルバッテリソリューション

リファレンスデザイン

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概要

MEZS7-1S-4SPDPowerBankは、 MP2651およびCCG3PAを使ったPDアプリケーション向けのソリューションモジュールで、PD3.0およびBC1.2プロトコルに対応しています。MP2651は、1セル～4セルの直列バッテリパック用に設計された昇降圧チャージャです。このデバイスは、ソースモードのINピンに3V〜21Vの広い電圧幅を供給します。これは、USB PD仕様に準拠しています。CCG3PAは、PDプロトコルを処理するサイプレスのPDコントローラです。

MEZS7-1S-4SPDPowerBankには、DRP USB Type-Cポートが含まれています。アダプタが挿入されると、ポートはUFPとして機能し、最大5Aの充電電流でバッテリを充電します。負荷が挿入されると、ポートはDFPとして機能し、バッテリからUSBに電力を供給します。

パフォーマンスの概要 ⁽¹⁾

特に記載のない限り、仕様はT_A = 25°Cにおけるものです。

表1 : MPSソリューション

パラメータ	条件	値
入力電圧 (V_IN) 範囲		4V〜22V
バッテリ充電調整電圧 (V_{BATT_REG})		8.4V (I²C設定可能)
急速充電電流	V_IN = 9V〜20V	5A (I²C設定可能)
ソースモードでの出力電圧 (V_{IN_SRC})		3V〜12V
給電の代表的効率	V_IN = 20V、V_BATT = 8V、ICC = 5A	94.2%
給電のピーク効率	V_IN = 12V、V_BATT = 8V、ICC = 3A	96.33%
ソースモードの代表的効率	V_BATT = 7.4V、V_{IN_SRC} = 20V、I_{IN_SRC} = 1.5A	93.5%
ソースモードのピーク効率	V_BATT = 8.4V、V_{IN_SRC} = 12V、I_{IN_SRC} = 1.5A	96.37%
スイッチング周波数		600kHz (I²Cスイッチング周波数)

1) 詳細については、MP2651のデータシートをご参照ください。

MPSのインダクタ、MPL-AL5030シリーズにより最適化されたパフォーマンス

評価ボード

LxWxH (8.9cm x 8.9cm x 0.16cm)

ボード型番	MPS IC型番
MEZS7-1S-4SPDPowerBank	MP2651GVT

クイックスタートガイド

MEZS7-1S-4SPDPowerBankは、PDアプリケーション用のMP2651を使用したリファレンスデザインであり、DRP USB Type-Cポートを備えています。そのレイアウトは、最も一般的に使用されるコンデンサに対応しています。2つのセルが直列接続されたリチウムイオン電池では、充電電流が5A、充電全電圧は8.4Vにプリセットされています。リバースソース・モードでは、出力は5V/3Aにプリセットされます。すべての充電 / 放電パラメータは、CCG3PAによって設定されます。ユーザーは、ボードの設定ヘッダを通じて自身のコードをCCG3PAにダウンロードすることもできます。

バッテリ端子を以下に接続します :

プラス (+) : VBATT
マイナス (-): GND

給電モードのテストでは、Type-CポートをUSB Type-C to Type-CまたはType-A to Type-Cケーブルでアダプタに接続します。給電モードは自動的に開始され、アダプタとボード間のPDプロトコル通信結果に応じて給電電流が調整されます。

プラス (+): VBATT
マイナス (-): GND

バッテリ電圧が存在することを確認します。（バッテリシミュレータを使用している場合は、シミュレータをオンのままにします）
給電モードのテストでは、Type-CポートをUSB Type-C to Type-CまたはType-A to Type-Cケーブルでアダプタに接続します。給電モードは自動的に開始され、アダプタとボード間のPDプロトコル通信結果に応じて給電電流が調整されます。
ソースモードテストの場合は、USB Type-C to Type-C、USB Type-C to Micro-Bケーブル、またはUSB Type-C to ライトニングケーブルを使用してデバイスをUSB Type-Cポートに接続します。ソースモードが自動的に開始され、必要な電圧がデバイスに供給されます。

図1に測定機器のセットアップを示します。

図1 : 測定機器のセットアップ

評価ボードの回路図

図2 : 評価ボードの回路図

MEZS7-1S-4SPDPowerBank部品表

数量	参照	値	概要	パッケージ	メーカー	メーカーPN
4	C10、C11、C27、C28	22μF	セラミックコンデンサ、25V、X5R	0805	Murata	GRM21BR61E226ME44L
7	C2、C3、C16、C17、C20、C21、C22	10μF	セラミックコンデンサ、25V、X5R	0805	Murata	GRM21BR61E106KA73
3	C4、C32、C34	1μF	セラミックコンデンサ、50V、X5R	0603	Murata	GRM188R61H105KAAL
2	C26、C35	4.7μF	セラミックコンデンサ、25V、X5R	0603	Murata	GRM188R61E475KE11D
2	C9、C19	1μF	セラミックコンデンサ、25V、X7R	0402	Murata	GRM155R61E105KA12
7	C7、C8、C14、C18、C30、C31、C32	100nF	セラミックコンデンサ、25V、X7R	0603	Wurth	885012206071
1	C1	1nF	セラミックコンデンサ、50V、X7R	0603	TDK	C1608X7R1H102K
2	C5、C6	330pF	セラミックコンデンサ、50V、X7R	0603	Murata	GRM188R71H331KA01D
8	C12、C13、C15、C25、C36、C29、C40、C41	NC
2	R4、R14	1MΩ	フィルム抵抗器、1％	0603	Yageo	RC0603FR-071ML
1	R21	2kΩ	フィルム抵抗器、1％	0603	Yageo	RC0603FR-072KL
2	R26、R30	5.1kΩ	フィルム抵抗器、5％	0603	Yageo	RC0603JR-075K1L
9	R1、R5、R6、R7、R8、R23、R19、R20、R29	0Ω	フィルム抵抗器、5％	0603	Yageo	RC0603JR-070RL
1	R2	2MΩ	フィルム抵抗器、5％	0603	Yageo	RC0603JR-072ML
1	R17	200kΩ	フィルム抵抗器、1％	0603	Yageo	RC0603FR-07200KL
1	R18	13kΩ	フィルム抵抗器、1％	0603	Yageo	RC0603FR-0713KL
1	R22	15kΩ	フィルム抵抗器、1％	0603	Yageo	RC0603FR-0715KL
2	R27、 R31	100kΩ	フィルム抵抗器、5％	0603	Yageo	RC0603JR-07100KL
1	RNTC1	10kΩ	フィルム抵抗器、1％	0603	Yageo	RC0603FR-0710KL
6	R9、R16、R10、R11、R24、R25	2Ω	フィルム抵抗器、5％	0603	LIZ	CR0603JA02R0G
1	RS1	5mΩ	フィルム抵抗器、1％	1206	Yageo	PA1206FRF070R005L
4	R12、R13、R15、R32	20mΩ	フィルム抵抗器、1％	1206	Cyntec	RL1632H-R020-FN
1	P1	5A	USB Type-C コネクタ	SMD	YaLian	93579102
2	M1、M2	30V、20A	NチャネルMOSFET	PowerPAK-1212-8	Vishay	SISA14DN-T1-GE3
2	D1、D2	20V、0.5A	ショットキーダイオード	SOD-123	Diodes	B0520LW-7-F
4	D3、D4、D5、D6	NC	NC
1	LED1	Green	緑色LED	0805	Bai Hong	BL-HGE35A-AV-TRB
1	U3	24.5V	PDコントローラ	QFN-24 (4mm x 4mm)	Cypress	CYPD3171-24LQXQ
1	U1	MP2013A	LDO	QFN (2mm x 2mm)	MPS	MP2013AGG
1	U2	MP2651	チャージャIC	TQFN-30 (4mm x 5mm)	MPS	MP2651GVT-0000
1	L1	1.5μH	インダクタ、1.5μH、9.7mΩ、9A	SMD	MPS	MPL-AL5030-1R5

ソリューションモジュールのテスト結果

性能曲線と波形はソリューションモジュールでテストされます。特に記載がない限り、C_IN = 5 x 10µF + 1 x 1µF、C_CFLR = 2 x 22µF + 1 x 1µF、C_BATT = 2 x 22µF、L = 1.5µH (10mΩ)、T_A = 25°Cす。

性能曲線と波形は評価ボードでテストされます。特に記載がない限り、C_IN = 5 x 10µF + 1 x 1µF、C_CFLR = 2 x 22µF + 1 x 1µF、C_BATT = 2 x 22µF、L = 1.5µH (10mΩ), f_SW = 600kHz、2セルバッテリ、T_A = 25°Cです。