MPS MEZS7 - 1S - 4SPDCharger：多串电池PD充电解决方案

一、引言

在当今电子设备多样化发展的时代，对于电池充电和供电的需求也日益复杂。MPS的MEZS7 - 1S - 4SPDCharger作为一款针对1 - 4串电池的PD充电解决方案模块，为便携式设备如平板电脑、MIDs和智能手机等提供了高效、灵活的电源管理方案。下面我们就来详细了解一下这款模块。

文件下载：MEZS7-1S-4SPDCHARGER.pdf

二、产品概述

MEZS7 - 1S - 4SPDCharger是一款集成了MP2760和CCG3PA的解决方案模块，支持PD3.0和BC1.2协议。

主要芯片介绍

• MP2760：这是一款专为1 - 4串电池组设计的升降压充电器。在源模式下，其IN引脚可提供3V - 21V的宽电压范围，完全符合USB PD规范。
• CCG3PA：Cypress的PD控制器，负责处理PD协议。

端口特性

该模块板载一个DRP Type - C端口，具有双向功能。当插入适配器时，端口作为UFP（用户功能端口），以最大5A的充电电流为电池充电；当插入负载时，端口作为DFP（下行端口），从电池为USB设备供电。

功率路径管理

模块支持窄电压DC（NVDC）功率路径管理，低阻抗的功率路径优化了效率，减少了电池充电时间，并延长了电池寿命，非常适合各种便携式应用。

三、性能参数

主要参数总结

参数	条件	值
输入电压（VIN）范围		4V - 22V
电池充电调节电压（VBATT_REG）		8.4V（I2C可配置）
快速充电电流	VIN = 9V - 20V	5A（I2C可配置）
源模式输出电压（VIN_SRC）		3V - 21V
充电典型效率	VIN = 20V，VBATT = 8V，ICC = 5A	93.49%
充电峰值效率	VIN = 12V，VBATT = 8V，ICC = 3A	96%
源模式典型效率	VBATT = 7.4V，VIN_SRC = 20V，IIN_SRC = 1.5A	93.5%
源模式峰值效率	VBATT = 8.4V，VIN_SRC = 12V，IIN_SRC = 1.5A	96.37%
开关频率（fSW）		600kHz（I2C可配置）

这些参数表明该模块在不同的工作模式下都能保持较高的效率，为设备的稳定运行提供了保障。

四、快速启动指南

连接负载

• 正极（+）连接到VSYS。
• 负极（-）连接到GND。

连接电池

• 正极（+）连接到VBATT。
• 负极（-）连接到GND。

使用电池模拟器

• 预设电池电压在0V - 8.4V之间，然后关闭模拟器。
• 连接电池模拟器的端口，正极（+）接VBATT，负极（-）接GND。

测试模式

• 充电模式：使用USB Type - C到Type - C或Type - A到Type - C电缆将Type - C端口连接到适配器，充电模式将自动启动。
• 源模式：使用USB Type - C到Type - C、Type - C到Micro - B或Type - C到Lighting电缆将设备连接到Type - C端口，源模式将自动启动。

五、物料清单

该模块的物料清单包含了各种电容、电阻、MOSFET、二极管、LED、控制器、电感和LDO等元件。以下是部分关键元件信息：	Qty	Ref	Value	Description	Package	Manufacturer	Manufacturer PN
7	C10, C11等	22μF	陶瓷电容，25V，X5R	0805	Murata	GRM21BR61E226ME44L
1	P1	5A	USB Type - C连接器	SMD	YaLian	93579102
3	M1, M2, M3	30V, 20A	N - 通道MOSFET	PowerPAK - 1212 - 8	Vishay	SISA14DN - T1 - GE3
1	U3	24.5V	PD控制器	QFN - 24 (4mmx4mm)	Cypress	CYPD3171 - 24LQXQ
1	L1	1.5μH	电感器，1.5μH，9.7mΩ，9A	SMD	MPS	MPL - AL5030 - 1R5
1	U2	MP2760	充电器IC	TQFN - 30 (4mmx5mm)	MPS	MP2760GVT - 0000

这些元件的选择和搭配确保了模块的性能和稳定性。

六、测试结果

效率测试

在评估板上进行了效率测试，测试条件为 (C{IN}=5 ×10 mu F+1 ×1 mu F) ， (C{sys }=5 ×22 mu F+1 ×1 mu F) ， (C{BAT}=2 ×22 mu F) ， (L=1.5 mu H) (10m )， (T{A}=25^{circ} C) 。测试结果显示，在不同的输入电压和电流条件下，模块的充电和源模式效率都表现良好。

热性能测试

在充电模式（ (V{IN }=20 ~V) ， (IINLIMIT =3 ~A) ， (V{BATT }=8.2 ~V) ， (I{C C}=5 ~A) ）和源模式（ (V{BATT }=8.4 ~V) ， (VIN_SRC =20 ~V) ， (IIN_SRC = 1.8A) ）下进行了热性能测试，结果表明模块在正常工作时能够保持较好的热稳定性。

不同模式测试

还进行了Sink Mode（BC 1.2）、Source Mode（PD2.0和PD3.0）等不同模式的测试，验证了模块在各种协议和工作模式下的兼容性和稳定性。

七、PCB布局

文档中提供了模块的PCB布局图，包括顶层丝印、顶层、中间层1、中间层2、底层和底层丝印等，这些布局图为工程师进行进一步的设计和优化提供了参考。

八、总结

MPS的MEZS7 - 1S - 4SPDCharger模块凭借其集成的芯片、双向功能的Type - C端口、高效的功率路径管理以及良好的性能表现，为1 - 4串电池的PD充电应用提供了一个可靠的解决方案。电子工程师在设计便携式设备时，可以充分利用该模块的特点，提高产品的性能和竞争力。你在实际应用中是否遇到过类似的充电模块，它们的表现如何呢？欢迎在评论区分享你的经验。