TP4056 este un circuit integrat de încărcare compact conceput pentru baterii litiu-ion și litiu-polimer cu o singură celulă. Controlează încărcarea prin curent constant și tensiune constantă, cu terminare automată la 4,2 V. Modulele includ adesea intrare USB, indicatoare LED și circuite de protecție opționale. Acest articol oferă informații detaliate despre specificații, procesul de încărcare, cablare, siguranță și aplicații.
Figura 1. Modul TP4056
Prezentare generală a modulului TP4056
TP4056 este un circuit integrat de încărcare liniară conceput pentru baterii litiu-ion și litiu-polimer cu o singură celulă. Reglează tensiunea și curentul pentru a asigura încărcarea sigură și se oprește automat odată ce celula atinge 4,2 V. Integrat în mod obișnuit în modulele de încărcare gata făcute, simplifică gestionarea bateriei oferind intrare USB (Micro-USB sau Type-C), plăcuțe de conectare transparente pentru intrarea de 5 V și bornele bateriei și indicatoare LED pentru starea de încărcare. Unele versiuni de module includ, de asemenea, circuite de protecție încorporate pentru a proteja împotriva supraîncărcării, supradescărcării și scurtcircuitelor.
Specificații electrice TP4056
| Parametru | Valoare tipică / interval |
|---|---|
| Interval de tensiune de intrare | 4,0 V – 8,0 V (maxim 8 V) |
| Tensiune de terminare a sarcinii | 4,2 V ± 1,5% |
| Curent maxim de încărcare | Până la 1 A (setat de rezistență) |
| Tensiune de scurgere (Pte-Charge) | Aproximativ 2,9 V |
| Curent de terminare | Aproximativ 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Oprire termică | \~145 °C (reglare automată) |
Componentele modulului TP4056
Fiecare parte a modulului îndeplinește un rol specific în controlul tensiunii, gestionarea curentului și protejarea bateriei.
TP4056 IC
TP4056 IC este nucleul modulului, responsabil pentru controlul întregului proces de încărcare. Cipul reglează automat tensiunea și curentul, oprește încărcarea când bateria este plină și repornește când tensiunea scade.
Circuite de protecție (DW01A + 8205A MOSFET)
Majoritatea modulelor TP4056 includ un circuit integrat DW01A și două MOSFET-uri 8205A care formează un sistem de gestionare a bateriei (BMS) încorporat. Această secțiune protejează bateria de supraîncărcare, supradescărcare, scurtcircuite și curent excesiv. Întrerupe automat sarcina atunci când nivelurile de tensiune scad prea mult și se reconectează odată ce bateria este sigură pentru a fi utilizată din nou. Acest lucru asigură atât siguranța utilizatorului, cât și durabilitatea bateriei.
Port de intrare Micro-USB sau Type-C
Portul de intrare furnizează alimentarea de 5V DC necesară pentru încărcare. Se poate conecta la un încărcător USB, la o baterie externă sau la un computer. Majoritatea modulelor folosesc un port Micro-USB, în timp ce versiunile mai noi includ un conector Type-C pentru compatibilitate modernă. Portul se conectează la pinii IN+ (VCC) și IN– (GND), oferind o putere stabilă circuitului de încărcare.
LED-uri indicatoare
Modulul are două LED-uri care arată starea de încărcare. LED-ul roșu se aprinde când bateria se încarcă, în timp ce LED-ul verde sau albastru se aprinde odată ce încărcarea este completă sau nu este detectată nicio baterie. Acești indicatori, controlați de pinii interni ai TP4056, facilitează monitorizarea procesului fără unelte externe.
Rezistor cu pini PROG
Un rezistor mic pe pinul PROG determină curentul de încărcare. De exemplu, un rezistor de 1,2 kΩ setează curentul la aproximativ 1A, în timp ce 2 kΩ oferă aproximativ 580 mA. Reglarea acestui rezistor vă permite să controlați viteza de încărcare în funcție de dimensiunea bateriei și de cerințele de siguranță.
Condensatoare
Doi condensatori de decuplare - unul peste intrare și unul peste bornele bateriei - ajută la filtrarea zgomotului de tensiune și la stabilizarea fluxului de putere. De obicei între 1 μF și 10 μF, acești condensatori asigură o încărcare lină și protejează circuitul de fluctuațiile bruște de putere.
Urme de PCB și cupru
Toate componentele sunt montate pe o placă de circuite imprimate (PCB) cu urme de cupru care minimizează rezistența și ajută la răspândirea căldurii. Unele versiuni includ vii termice pentru o mai bună disipare a căldurii în timpul încărcării de curent mare, asigurând o funcționare stabilă și pe termen lung.
Procesul de încărcare TP4056
Încărcare de scurgere (~2.9 V sau mai mică)
Când o baterie este foarte descărcată, TP4056 începe cu un curent mic. Această etapă se numește sarcină de scurgere. Crește încet tensiunea bateriei la un nivel sigur înainte de începerea încărcării normale. Acest lucru previne deteriorarea bateriilor care sunt profund descărcate.
Curent constant (mod CC)
Odată ce bateria este recuperată, TP4056 oferă un curent de încărcare constant. Valoarea exactă este setată de rezistența PROG externă, adesea 500 mA sau 1 A. Această etapă este cea mai rapidă parte a încărcării și restabilește cea mai mare parte a capacității bateriei.
Tensiune constantă (modul CV)
Pe măsură ce bateria se apropie de a fi plină, TP4056 trece în modul de tensiune constantă. Tensiunea este menținută la 4,2 V în timp ce curentul de încărcare scade încet. Acest lucru permite bateriei să termine încărcarea în siguranță fără a depăși limita de tensiune.
Reziliere
Încărcarea se termină automat când curentul scade la aproximativ o zecime din valoarea programată. Oprirea în acest moment ajută la reducerea stresului bateriei, evită supraîncălzirea și îmbunătățește durata de viață generală a bateriei.
Variante de module TP4056
TP4056 Fără protecție
| Caracteristică | Detalii |
|---|---|
| Controlul încărcării | Se ocupă doar de încărcare, fără caracteristici de siguranță în afară de TP4056 IC în sine. |
| Circuite de protecție | Nu este inclus (fără supraîncărcare, supradescărcare sau siguranță la scurtcircuit). |
| Proiectare | Mai mic, mai simplu și de obicei mai mic cost. |
| Cel mai bun caz de utilizare | Potrivit atunci când bateria are deja propriul BMS (Battery Management System) sau când este adăugată protecție externă. |
TP4056 cu protecție
| Caracteristică | Detalii |
|---|---|
| Controlul încărcării | Aceeași funcție de încărcare ca și TP4056 de bază. |
| Circuite de protecție | Include controler DW01A și FS8205A MOSFET-uri. Oferă protecție la supraîncărcare, supradescărcare și scurtcircuit. |
| Proiectare | Placă puțin mai mare, mai sigură pentru uz general. |
| Cel mai bun caz de utilizare | Ideal pentru începători, proiecte de bricolaj și celule independente (cum ar fi baterii 18650 fără protecție încorporată). |
Diagrame de circuite și cablare TP4056
Această imagine arată un circuit al modulului de încărcare TP4056 cablat pe o placă cu o baterie litiu-ion conectată. Intrarea USB de 5 V asigură sursa de încărcare, care intră prin pinii IN+ și IN-. Bateria este conectată la bornele OUT+ și OUT–, unde încărcarea este gestionată de TP4056 IC. Modulul are, de asemenea, indicatoare LED (STAT1/STAT2) care afișează starea de încărcare, roșu pentru încărcare și albastru/verde pentru încărcare completă.
Un termistor NTC este inclus pentru monitorizarea temperaturii, asigurând încărcarea sigură prin întreruperea procesului dacă bateria se supraîncălzește. Bornele de ieșire nu numai că încarcă celula, dar pot alimenta și o sarcină externă, așa cum se arată cu LED-ul conectat în configurație. Acest lucru demonstrează capacitatea modulului de a încărca bateria și de a furniza energie simultan.
TP4056 Probleme și remedieri comune
| Problemă | Descriere și soluție |
|---|---|
| Indicatorul LED nu funcționează | Verificați dacă modulul TP4056, bateria și sursa de alimentare sunt conectate corect cu polaritatea corectă. Cablurile slăbite sau un LED/rezistor deteriorat provoacă adesea defecțiuni. Înlocuiți orice componente defecte și confirmați îmbinările solide de lipit. |
| Încărcare lentă | Încărcarea lentă rezultă de obicei din curent de intrare scăzut sau căderi de tensiune. Utilizați o sursă de alimentare stabilă de 5 V / 1 A (sau mai mare), un cablu USB scurt de calitate și asigurați-vă că rezistența PROG setează curentul corect. Evitați conectorii subțiri sau corodați. |
| Supraîncălzire | TP4056 se poate încălzi ușor, dar excesul de căldură semnalează un flux de aer slab sau un curent ridicat. Păstrați placa ventilată și reduceți curentul prin creșterea valorii rezistenței PROG. Supraîncălzirea continuă poate scurta durata de viață a componentelor. |
| Întreruperi de încărcare | Alimentarea instabilă sau terminalele slăbite se opresc adesea din încărcare în mod neașteptat. Utilizați un adaptor DC fiabil în loc de alimentarea USB a computerului și asigurați-vă că toate firele și terminalele sunt bine fixate. |
| Bateria nu ține încărcarea | Bateriile care se descarcă rapid pot fi îmbătrânite sau de calitate scăzută. Utilizați întotdeauna celule litiu-ion sau litiu-polimer originale și evitați descărcările adânci sub 3 V. Înlocuiți bateriile degradate pentru o capacitate fiabilă. |
| Modulul nu pornește | Dacă încărcarea nu începe, confirmați că tensiunea de intrare este de 4,5 V–5,5 V. Porturile USB deteriorate, lipirea slabă sau un circuit integrat TP4056 defect pot fi responsabile. Inspectați conexiunile și înlocuiți modulul dacă este necesar. |
| Supraîncărcarea bateriei | O baterie care depășește 4.2 V indică un IC defect sau o referință de tensiune greșită. Opriți imediat încărcarea și înlocuiți modulul. Verificați întotdeauna tensiunea de ieșire cu un multimetru înainte de reutilizare. |
| Ambele LED-uri aprinse sau pâlpâitoare | Când atât LED-urile de "încărcare", cât și cele "complete" se aprind sau pâlpâiesc, problema este intrarea instabilă sau îmbinările de lipit proaste. Lipiți din nou conexiunile slabe și utilizați o sursă de alimentare constantă de 5 V pentru o funcționare constantă. |
| Modulul nu detectează bateria | Este posibil ca celulele cu descărcare profundă sub 2,5 V să nu fie detectate. Preîncărcați ușor bateria la 4.2 V / < 100 mA până când tensiunea depășește 3 V, apoi reconectați-o pentru încărcare normală. |
| Scurtcircuit sau fum | Fumul sau încălzirea sugerează polaritate inversată sau greșeli de cablare. Verificați de două ori toate conexiunile înainte de a porni. Utilizați module cu MOSFET-uri DW01A și 8205A pentru protecție încorporată împotriva scurtcircuitelor și supracurentului. |
Aplicații TP4056
• Electronice portabile: Alimentează gadgeturi reîncărcabile, cum ar fi camere, playere MP3 și unelte portabile.
• Pachete de baterii DIY: Ideale pentru ansambluri de baterii personalizate în dispozitive mici și robotică.
• Sisteme de gestionare a bateriei: Gestionează controlul încărcării în configurațiile bateriei pe bază de litiu.
• Power Banks: Utilizate în încărcătoare portabile pentru reîncărcarea telefoanelor și dispozitivelor mici.
• Încărcătoare solare: Funcționează cu panouri solare pentru sisteme de alimentare regenerabile, portabile.
• Proiecte Arduino și IoT: Oferă încărcare reglementată pentru trackere, senzori și înregistratoare de date bazate pe microcontrolere.
• Surse de alimentare de urgență: menține dispozitivele esențiale în funcțiune în timpul întreruperilor de curent.
• Dispozitive audio și de iluminat: alimentează difuzoare, amplificatoare, lanterne și lămpi reîncărcabile.
• Dispozitive portabile și inteligente: utilizate în gadgeturi cu consum redus de energie, cum ar fi brățări de fitness și încuietori inteligente.
• Kituri educaționale: Obișnuite în proiectele de învățare pentru începători datorită încărcării USB simple și a indicatoarelor LED.
Concluzie
Modulul TP4056 oferă încărcare sigură și eficientă pentru bateriile cu litiu. Cu caracteristici precum curent de încărcare reglabil, indicatori de stare și protecție opțională, este potrivit pentru multe proiecte alimentate cu baterii. Utilizarea corectă a rezistențelor, cablajului și monitorizării temperaturii asigură performanțe fiabile și o durată de viață mai lungă a bateriei, făcând din TP4056 o alegere de încredere pentru soluții de încărcare compacte.
Întrebări frecvente
T1. TP4056 poate încărca mai multe baterii?
Nu. Încarcă doar o celulă. Utilizați un BMS pentru pachete cu mai multe celule.
T2. Care este curentul de așteptare al TP4056?
Foarte scăzut, de obicei câteva microamperi.
Trimestrul 3. TP4056 acceptă încărcarea rapidă precum QC sau PD?
Nu. Funcționează numai cu o sursă fixă de 5 V.
T4. TP4056 generează căldură în timpul încărcării?
Da. Disipează tensiunea suplimentară sub formă de căldură, mai vizibilă la curent mare.
Q5. TP4056 poate funcționa direct de la panouri solare?
Nu în mod fiabil. Utilizați un regulator pentru o intrare stabilă de 5 V.
Întrebarea 6. Ce dimensiune de baterie poate încărca TP4056?
Orice capacitate, atâta timp cât curentul de încărcare este setat corect cu rezistența PROG.