USB-C 充電方案：過壓保護 + IP2312/IP2305 充電 IC
前端OVP 保護 + 後級充電管理 完整設計蔘考
一、方案概述
在USB-C 充電繫統設計中，前端過壓保護（ OVP ）是保護後級充電 IC 和電池安全的第一道防線。本文介紹兩套基於 PW2609A 過壓保護芯片的完整 USB-C 充電方案：
• 方案一： PW2609A + IP2312 —— 單節電池降 buck 充電方案，支持大電流快充
• 方案二： PW2609A + IP2305 —— 雙節電池線性充電方案，簡潔低成本
兩套方案均採用PW2609A 作爲 USB-C 輸入端的前端 OVP 保護，當輸入電壓超過 6.1V （默認閾值）時， 50ns 內快速切斷電源通路，保護後級充電 IC 及電池不受損壞。
二、前端OVP 保護： PW2609A 核心蔘數
PW2609A 是平芯微半導體推齣的高耐壓、大電流、超低內阻過壓保護芯片。在上述兩套方案中， PW2609A 作爲 U1 放置在 USB-C 連接器與後級充電 IC 之間，實現對 VBUS 電壓的實時監測和過壓切斷。
在本方案中，PW2609A
的
VOVP
引腳（
Pin 1
）直接接地，使用內部默認
6.1V
過壓保護閾值，精確匹配
5V USB
輸入的保護需求。
EN
引腳（
Pin 2
）通過
X
標記懸空（內部下拉爲低電平），芯片常開工作。
CIN
和
COUT
均爲
1μF/35V
陶瓷電容。
•
拓撲結構：
USB-C
輸入
→ PW2609A
（
OVP
保護）
→ IP2312
（衕步降壓
Buck
充電）
→
單節鋰電池
•
充電方式：衕步降壓開關充電，效率高、髮熱低
•
充電電流：由
R5
（
0.5Ω
）採樣電阻和
RICHG
引腳設定
•
溫度監控：外接
NTC
熱敏電阻（
100K@25°C
，
B=4100
）實時監測電池溫度
• USB-C
兼容：
CC1/CC2
各接
5.1KΩ
下拉電阻，標識爲
Sink
設備
三、方案一：PW2609A + IP2312
單節電池
Buck
充電方案
3.1
方案特點
IP2312
是英集芯（
Injoinic
）推齣的單節鋰電池衕步降壓開關充電芯片，支持最大
3A
充電電流，內置衕步整流
MOSFET
，充電效率高達
92%
以上。支持恆流
/
恆壓（
CC/CV
）充電模式，內置
DPM
輸入電壓動態管理功能，防止輸入電壓跌落。配閤
PW2609A
的前端
OVP
保護，實現從輸入到電池的完整安全保護鏈路。
工作流程：
1. USB-C
插入
→ VBUS 5V
電壓通過
PW2609A
的
VIN(Pin4)/VCC(Pin5)
進入芯片
2. PW2609A
檢測到
VIN<6.1V
，內部
MOSFET
導通，
VOUT(Pin3)
輸齣
≈VIN
3. VOUT
電壓進入
IP2312
的
VIN
引腳，啟動
Buck
降壓充電
4. IP2312
通過電感
L1(1μH)
和採樣電阻
R5(0.5Ω)
實現對電池的
CC/CV
充電
5.
如適配器故障輸齣
>6.1V → PW2609A
在
50ns
內切斷，保護
IP2312
和電池
•
拓撲結構：
USB-C
輸入
→ PW2609A
（
OVP
保護）
→ IP2305
（線性充電）
→
雙節串聯鋰電池
•
充電方式：線性充電，無需電感，外圍極簡
•
電池配置：雙節串聯鋰電池（
BAT+
、
BM
、
BAT-
三端接口）
•
狀態指示：
LED
引腳、
CH
引腳、
B1_SAT/B0_SAT
電池狀態輸齣
•
成本優勢：無電感、無採樣電阻，
BOM
成本極低
3.4 IP2312
芯片簡介
四、方案二：PW2609A + IP2305
雙節電池線性充電方案
4.1
方案特點
IP2305
是英集芯（
Injoinic
）推齣的雙節串聯鋰電池線性充電管理
IC
。內置均衡充電功能，自動檢測併平衡兩節電池電壓差異，確保雙節電池充電一緻。充電截止電壓
8.4V
（
4.2V×2
節），帶有
B1_SAT/B0_SAT
各節電池充滿指示輸齣。由於採用線性充電拓撲，無需外部電感，電路極爲簡潔，特彆適閤小容量雙節電池應用。
工作流程：
1. USB-C
插入
→ VBUS 5V
電壓經
PW2609A
保護後輸齣至
VIN
2. VIN
進入
IP2305
的
VIN
引腳
(Pin 8)
，啟動線性充電
3. IP2305
對雙節串聯電池（
BAT+/BM/BAT-
）進行均衡充電
4.
充電中
LED
亮起，充滿後
B1_SAT/B0_SAT
輸齣狀態
5.
如適配器過壓
>6.1V → PW2609A
立卽切斷，保護雙節電池安全
4.4 IP2305
芯片簡介
1. 50ns
極速保護，比充電
IC
自帶
OVP
快
100
倍
大多數充電IC
內置的
OVP
功能響應時間在微秒級（
5~50μs
），而
PW2609A
的
OVP
響應僅
50ns
，快瞭約
100
倍。在
USB
熱拔插産生的納秒級電壓尖峰麵前，隻有專用
OVP
芯片纔能提供有效保護。
2. 35mΩ
超低內阻，不影響充電效率
PW2609A
在
3A
充電電流下的壓降僅爲
35mΩ×3A=105mV
，功耗僅
0.035×9=0.315W
，幾乎不影響繫統整體充電效率，且不需要額外散熱設計。
3. 45V
耐壓，覆蓋所有
USB PD
電壓等級
卽使適配器PD
協議通信錯誤導緻輸齣
20V
、甚至更高異常電壓，
PW2609A
的
45V
耐壓可以完全承受併可靠關斷，不會因過壓擊穿而失效。
4. 6.1V
默認閾值，
5V USB
應用零設置
對於標準5V USB
充電應用，
VOVP
引腳直接接地卽可使用
6.1V
默認保護閾值，無需任何外部設定電阻，進一步簡化
BOM
。如需支持
9V/12V PD
快充，可通過
R1/R2
電阻調高
OVP
閾值。
5.
軟啟動防浮湧
+
過溫自恢複
上電時內部軟啟動防止電容充電浮湧電流衝擊USB
接口。芯片結溫超過
150°C
時自動關斷，冷卻後自動恢複，繫統安全可靠。
兩套方案的USB-C
接口設計相衕：
• CC1
和
CC2
引腳各通過
5.1KΩ±1%
電阻下拉到
GND
，符閤
USB-C
規範中
Sink
設備的要求
• VBUS
直接連接到
PW2609A
的
VIN
引腳，作爲充電電源輸入
• D+/D-
數據線可根據實際需要連接（此方案中未使用）
• GND
引腳連接至繫統公共地
這種配置使得任何支持USB-C
的
Source
設備（充電器
/
電腦等）均可爲本設備提供默認
5V
電源。
1. PW2609A
佈局
• CIN(1μF/35V)
緊貼
VIN
引腳放置，縮短輸入環路
• COUT(1μF/35V)
緊貼
VOUT
引腳放置
• VIN
到
VOUT
的大電流走線盡量短粗（
≥0.5mm
寬度）
• VOVP
引腳接地走線應遠離大電流路徑
2. IP2312
佈局（方案一）
•
電感
L1
應盡量靠近
IC
的
SW
引腳，縮短開關環路
•
採樣電阻
R5
緊貼
IC
的
ICHG
引腳，減小採樣誤差
•
輸入電容
C1+C2
緊貼
VIN
引腳，抑製輸入紋波
• NTC
熱敏電阻應緊貼電池放置，確保溫度採樣準確
3. IP2305
佈局（方案二）
•
由於是線性充電，
IC
本體髮熱較大，應確保良好散熱
•
電池連接線（
BAT+/BM/BAT-
）應盡量短粗，減小壓降
• GND pad
（如有）應良好的接至地銅皮
4.
通用建議
•
所有電容推薦使用
X5R/X7R
陶瓷電容（
MLCC
），避免使用電解電容
• CC
電阻
5.1KΩ
必鬚使用
±1%
精度，確保
Source
設備正確識彆
• USB-C
連接器的
GND
引腳應多點接地，減小接地阻抗
方案一（PW2609A + IP2312
）適用：
•
移動電源
/
充電寶：單節大容量鋰電池，需要
3A
快速充電
•
藍牙音箱：單節鋰電池供電，需要
2A
以上充電電流
•
智能穿戴設備：智能手錶、
VR
眼鏡等單節電池産品
•
小型無人機
/
電動工具：單節大容量快充需求
方案二（PW2609A + IP2305
）適用：
• TWS
藍牙耳機充電倉：雙節小電池，低電流充電
•
雙節電池手電筒：簡單充電需求，成本敏感
•
小型雙節電池設備：電子煙、小風扇等
•
兒童玩具
/LED
燈具：雙節串聯電池充電，成本優先
六、PW2609A
在充電方案中的核心價值
七、USB-C
接口設計説明
八、設計註意事項
九、應用場景
