USB-C充电保护电路设计：IP2305+IP2312 3A方案电路图
- 2026-07-03 17:07:00
- 技术管理员 原创
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USB-C 充电方案：过压保护 + IP2312/IP2305 充电 IC
前端OVP 保护 + 后级充电管理 完整设计参考
一、方案概述
在USB-C 充电系统设计中，前端过压保护（ OVP ）是保护后级充电 IC 和电池安全的第一道防线。本文介绍两套基于 PW2609A 过压保护芯片的完整 USB-C 充电方案：
• 方案一： PW2609A + IP2312 —— 单节电池降 buck 充电方案，支持大电流快充
• 方案二： PW2609A + IP2305 —— 双节电池线性充电方案，简洁低成本
两套方案均采用PW2609A 作为 USB-C 输入端的前端 OVP 保护，当输入电压超过 6.1V （默认阈值）时， 50ns 内快速切断电源通路，保护后级充电 IC 及电池不受损坏。
二、前端OVP 保护： PW2609A 核心参数
PW2609A 是平芯微半导体推出的高耐压、大电流、超低内阻过压保护芯片。在上述两套方案中， PW2609A 作为 U1 放置在 USB-C 连接器与后级充电 IC 之间，实现对 VBUS 电压的实时监测和过压切断。
在本方案中，PW2609A
的
VOVP
引脚（
Pin 1
）直接接地，使用内部默认
6.1V
过压保护阈值，精确匹配
5V USB
输入的保护需求。
EN
引脚（
Pin 2
）通过
X
标记悬空（内部下拉为低电平），芯片常开工作。
CIN
和
COUT
均为
1μF/35V
陶瓷电容。
•
拓扑结构：
USB-C
输入
→ PW2609A
（
OVP
保护）
→ IP2312
（同步降压
Buck
充电）
→
单节锂电池
•
充电方式：同步降压开关充电，效率高、发热低
•
充电电流：由
R5
（
0.5Ω
）采样电阻和
RICHG
引脚设定
•
温度监控：外接
NTC
热敏电阻（
100K@25°C
，
B=4100
）实时监测电池温度
• USB-C
兼容：
CC1/CC2
各接
5.1KΩ
下拉电阻，标识为
Sink
设备
三、方案一：PW2609A + IP2312
单节电池
Buck
充电方案
3.1
方案特点
IP2312
是英集芯（
Injoinic
）推出的单节锂电池同步降压开关充电芯片，支持最大
3A
充电电流，内置同步整流
MOSFET
，充电效率高达
92%
以上。支持恒流
/
恒压（
CC/CV
）充电模式，内置
DPM
输入电压动态管理功能，防止输入电压跌落。配合
PW2609A
的前端
OVP
保护，实现从输入到电池的完整安全保护链路。
工作流程：
1. USB-C
插入
→ VBUS 5V
电压通过
PW2609A
的
VIN(Pin4)/VCC(Pin5)
进入芯片
2. PW2609A
检测到
VIN<6.1V
，内部
MOSFET
导通，
VOUT(Pin3)
输出
≈VIN
3. VOUT
电压进入
IP2312
的
VIN
引脚，启动
Buck
降压充电
4. IP2312
通过电感
L1(1μH)
和采样电阻
R5(0.5Ω)
实现对电池的
CC/CV
充电
5.
如适配器故障输出
>6.1V → PW2609A
在
50ns
内切断，保护
IP2312
和电池
•
拓扑结构：
USB-C
输入
→ PW2609A
（
OVP
保护）
→ IP2305
（线性充电）
→
双节串联锂电池
•
充电方式：线性充电，无需电感，外围极简
•
电池配置：双节串联锂电池（
BAT+
、
BM
、
BAT-
三端接口）
•
状态指示：
LED
引脚、
CH
引脚、
B1_SAT/B0_SAT
电池状态输出
•
成本优势：无电感、无采样电阻，
BOM
成本极低
3.4 IP2312
芯片简介
四、方案二：PW2609A + IP2305
双节电池线性充电方案
4.1
方案特点
IP2305
是英集芯（
Injoinic
）推出的双节串联锂电池线性充电管理
IC
。内置均衡充电功能，自动检测并平衡两节电池电压差异，确保双节电池充电一致。充电截止电压
8.4V
（
4.2V×2
节），带有
B1_SAT/B0_SAT
各节电池充满指示输出。由于采用线性充电拓扑，无需外部电感，电路极为简洁，特别适合小容量双节电池应用。
工作流程：
1. USB-C
插入
→ VBUS 5V
电压经
PW2609A
保护后输出至
VIN
2. VIN
进入
IP2305
的
VIN
引脚
(Pin 8)
，启动线性充电
3. IP2305
对双节串联电池（
BAT+/BM/BAT-
）进行均衡充电
4.
充电中
LED
亮起，充满后
B1_SAT/B0_SAT
输出状态
5.
如适配器过压
>6.1V → PW2609A
立即切断，保护双节电池安全
4.4 IP2305
芯片简介
1. 50ns
极速保护，比充电
IC
自带
OVP
快
100
倍
大多数充电IC
内置的
OVP
功能响应时间在微秒级（
5~50μs
），而
PW2609A
的
OVP
响应仅
50ns
，快了约
100
倍。在
USB
热拔插产生的纳秒级电压尖峰面前，只有专用
OVP
芯片才能提供有效保护。
2. 35mΩ
超低内阻，不影响充电效率
PW2609A
在
3A
充电电流下的压降仅为
35mΩ×3A=105mV
，功耗仅
0.035×9=0.315W
，几乎不影响系统整体充电效率，且不需要额外散热设计。
3. 45V
耐压，覆盖所有
USB PD
电压等级
即使适配器PD
协议通信错误导致输出
20V
、甚至更高异常电压，
PW2609A
的
45V
耐压可以完全承受并可靠关断，不会因过压击穿而失效。
4. 6.1V
默认阈值，
5V USB
应用零设置
对于标准5V USB
充电应用，
VOVP
引脚直接接地即可使用
6.1V
默认保护阈值，无需任何外部设定电阻，进一步简化
BOM
。如需支持
9V/12V PD
快充，可通过
R1/R2
电阻调高
OVP
阈值。
5.
软启动防浮涌
+
过温自恢复
上电时内部软启动防止电容充电浮涌电流冲击USB
接口。芯片结温超过
150°C
时自动关断，冷却后自动恢复，系统安全可靠。
两套方案的USB-C
接口设计相同：
• CC1
和
CC2
引脚各通过
5.1KΩ±1%
电阻下拉到
GND
，符合
USB-C
规范中
Sink
设备的要求
• VBUS
直接连接到
PW2609A
的
VIN
引脚，作为充电电源输入
• D+/D-
数据线可根据实际需要连接（此方案中未使用）
• GND
引脚连接至系统公共地
这种配置使得任何支持USB-C
的
Source
设备（充电器
/
电脑等）均可为本设备提供默认
5V
电源。
1. PW2609A
布局
• CIN(1μF/35V)
紧贴
VIN
引脚放置，缩短输入环路
• COUT(1μF/35V)
紧贴
VOUT
引脚放置
• VIN
到
VOUT
的大电流走线尽量短粗（
≥0.5mm
宽度）
• VOVP
引脚接地走线应远离大电流路径
2. IP2312
布局（方案一）
•
电感
L1
应尽量靠近
IC
的
SW
引脚，缩短开关环路
•
采样电阻
R5
紧贴
IC
的
ICHG
引脚，减小采样误差
•
输入电容
C1+C2
紧贴
VIN
引脚，抑制输入纹波
• NTC
热敏电阻应紧贴电池放置，确保温度采样准确
3. IP2305
布局（方案二）
•
由于是线性充电，
IC
本体发热较大，应确保良好散热
•
电池连接线（
BAT+/BM/BAT-
）应尽量短粗，减小压降
• GND pad
（如有）应良好的接至地铜皮
4.
通用建议
•
所有电容推荐使用
X5R/X7R
陶瓷电容（
MLCC
），避免使用电解电容
• CC
电阻
5.1KΩ
必须使用
±1%
精度，确保
Source
设备正确识别
• USB-C
连接器的
GND
引脚应多点接地，减小接地阻抗
方案一（PW2609A + IP2312
）适用：
•
移动电源
/
充电宝：单节大容量锂电池，需要
3A
快速充电
•
蓝牙音箱：单节锂电池供电，需要
2A
以上充电电流
•
智能穿戴设备：智能手表、
VR
眼镜等单节电池产品
•
小型无人机
/
电动工具：单节大容量快充需求
方案二（PW2609A + IP2305
）适用：
• TWS
蓝牙耳机充电仓：双节小电池，低电流充电
•
双节电池手电筒：简单充电需求，成本敏感
•
小型双节电池设备：电子烟、小风扇等
•
儿童玩具
/LED
灯具：双节串联电池充电，成本优先
六、PW2609A
在充电方案中的核心价值
七、USB-C
接口设计说明
八、设计注意事项
九、应用场景
