TP4056 yra kompaktiškas įkrovimo IC, skirtas vieno elemento ličio jonų ir ličio polimerų baterijoms. Jis valdo įkrovimą per pastovią srovę ir pastovią įtampą, automatiškai nutraukiant 4,2 V. Moduliuose dažnai yra USB įvestis, LED indikatoriai ir pasirenkamos apsaugos grandinės. Šiame straipsnyje pateikiama išsami informacija apie specifikacijas, įkrovimo procesą, laidus, saugą ir programas.
1 pav. TP4056 modulis
TP4056 modulisview
TP4056 yra linijinis įkrovimo IC, skirtas vieno elemento ličio jonų ir ličio polimerų baterijoms. Jis reguliuoja įtampą ir srovę, kad užtikrintų saugų įkrovimą, ir automatiškai sustoja, kai elementas pasiekia 4,2 V. Paprastai integruotas į paruoštus įkrovimo modulius, jis supaprastina akumuliatoriaus valdymą, nes suteikia USB įvestį (Micro-USB arba Type-C), aiškias jungtis 5 V įvesties ir akumuliatoriaus gnybtams bei LED įkrovimo būsenos indikatorius. Kai kuriose modulių versijose taip pat yra įmontuotos apsaugos grandinės, apsaugančios nuo perkrovimo, per didelio iškrovimo ir trumpojo jungimo.
TP4056 elektros specifikacijos
| Parametras | Tipinė vertė / diapazonas |
|---|---|
| Įvesties įtampos diapazonas | 4,0 V – 8,0 V (daugiausia 8 V) |
| Įkrovimo nutraukimo įtampa | 4,2 V ± 1,5% |
| Maksimali įkrovimo srovė | Iki 1 A (nustatomas rezistoriumi) |
| Srovės (Pte-Charge) įtampa | Apie 2,9 V |
| Nutraukimo srovė | Apie 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Terminis išjungimas | \~145 °C (automatinis reguliavimas) |
TP4056 modulio komponentai
Kiekviena modulio dalis atlieka tam tikrą vaidmenį kontroliuojant įtampą, valdant srovę ir apsaugant akumuliatorių.
TP4056 IC
TP4056 IC yra modulio šerdis, atsakinga už viso įkrovimo proceso valdymą. Lustas automatiškai reguliuoja įtampą ir srovę, nustoja krauti, kai akumuliatorius pilnas, ir paleidžiamas iš naujo, kai įtampa nukrenta.
Apsaugos grandinė (DW01A + 8205A MOSFET)
Daugumoje TP4056 modulių yra DW01A IC ir dvigubi 8205A MOSFET, kurie sudaro įmontuotą akumuliatoriaus valdymo sistemą (BMS). Šis skyrius apsaugo akumuliatorių nuo perkrovimo, per didelio iškrovimo, trumpojo jungimo ir per didelės srovės. Jis automatiškai nutraukia apkrovą, kai įtampos lygis nukrenta per žemai, ir vėl prisijungia, kai akumuliatorius vėl saugu naudoti. Tai užtikrina vartotojo saugumą ir akumuliatoriaus ilgaamžiškumą.
Micro-USB arba C tipo įvesties prievadas
Įvesties prievadas tiekia 5 V nuolatinės srovės maitinimą, reikalingą įkrovimui. Jis gali būti prijungtas prie USB įkroviklio, maitinimo bloko ar kompiuterio. Daugumoje modulių naudojamas "Micro-USB" prievadas, o naujesnėse versijose yra "Type-C" jungtis, užtikrinanti šiuolaikinį suderinamumą. Prievadas jungiamas prie IN+ (VCC) ir IN– (GND) kaiščių, užtikrindamas stabilų įkrovimo grandinės maitinimą.
Indikatoriniai šviesos diodai
Modulis turi du šviesos diodus, rodančius įkrovimo būseną. Raudonas šviesos diodas užsidega, kai akumuliatorius įkraunamas, o žalias arba mėlynas šviesos diodas užsidega, kai įkrovimas baigiamas arba neaptinkamas akumuliatorius. Šie indikatoriai, valdomi TP4056 vidiniais kaiščiais, leidžia lengvai stebėti procesą be išorinių įrankių.
PROG kaiščio rezistorius
Mažas rezistorius ant PROG kaiščio nustato įkrovimo srovę. Pavyzdžiui, 1,2 kΩ rezistorius nustato srovę maždaug 1A, o 2 kΩ - apie 580 mA. Šio rezistoriaus reguliavimas leidžia valdyti įkrovimo greitį pagal akumuliatoriaus dydį ir saugos reikalavimus.
Kondensatoriai
Du atjungimo kondensatoriai - vienas per įvestį ir vienas per akumuliatoriaus gnybtus - padeda filtruoti įtampos triukšmą ir stabilizuoti energijos srautą. Paprastai nuo 1 μF iki 10 μF šie kondensatoriai užtikrina sklandų įkrovimą ir apsaugo grandinę nuo staigių galios svyravimų.
PCB ir vario pėdsakai
Visi komponentai montuojami ant spausdintinės plokštės (PCB) su vario pėdsakais, kurie sumažina pasipriešinimą ir padeda skleisti šilumą. Kai kuriose versijose yra šiluminės vibracijos, užtikrinančios geresnį šilumos išsklaidymą didelės srovės įkrovimo metu, užtikrinant stabilų ir ilgalaikį veikimą.
TP4056 įkrovimo procesas
Srovės įkrovimas (~2.9 V ar mažesnis)
Kai akumuliatorius yra labai išsikrovęs, TP4056 prasideda nuo mažos srovės. Šis etapas vadinamas srovės įkrovimu. Jis lėtai pakelia akumuliatoriaus įtampą iki saugaus lygio prieš pradedant įprastą įkrovimą. Tai apsaugo nuo giliai išsikrovusių baterijų pažeidimų.
Pastovi srovė (CC režimas)
Atkūrus akumuliatorių, TP4056 užtikrina pastovią įkrovimo srovę. Tikslią vertę nustato išorinis PROG rezistorius, dažnai 500 mA arba 1 A. Šis etapas yra greičiausia įkrovimo dalis ir atkuria didžiąją dalį akumuliatoriaus talpos.
Pastovi įtampa (CV režimas)
Kai akumuliatorius artėja prie pilnatvės, TP4056 persijungia į pastovios įtampos režimą. Įtampa palaikoma 4,2 V, o įkrovimo srovė lėtai mažėja. Tai leidžia akumuliatoriui saugiai baigti įkrovimą, neviršijant įtampos ribos.
Nutraukimas
Įkrovimas baigiasi automatiškai, kai srovė nukrenta iki maždaug dešimtosios užprogramuotos vertės. Sustojimas šiuo metu padeda sumažinti akumuliatoriaus apkrovą, išvengti perkaitimo ir pagerina bendrą akumuliatoriaus tarnavimo laiką.
TP4056 modulio variantai
TP4056 be apsaugos
| Funkcija | Išsami informacija |
|---|---|
| Įkrovimo valdymas | Tvarko tik įkrovimą, jokių saugos funkcijų, išskyrus patį TP4056 IC. |
| Apsaugos grandinės | Neįtraukta (nėra perkrovimo, per didelio iškrovimo ar trumpojo jungimo saugos). |
| Dizainas | Mažesnė, paprastesnė ir paprastai mažesnė kaina. |
| Geriausias naudojimo atvejis | Tinka, kai akumuliatorius jau turi savo BMS (akumuliatoriaus valdymo sistemą) arba kai pridėta išorinė apsauga. |
TP4056 su apsauga
| Funkcija | Išsami informacija |
|---|---|
| Įkrovimo valdymas | Ta pati įkrovimo funkcija kaip ir pagrindinis TP4056. |
| Apsaugos grandinės | Apima DW01A valdiklį ir FS8205A MOSFET. Užtikrina apsaugą nuo perkrovimo, per didelio iškrovimo ir trumpojo jungimo. |
| Dizainas | Šiek tiek didesnė lenta, saugesnė bendram naudojimui. |
| Geriausias naudojimo atvejis | Idealiai tinka pradedantiesiems, "pasidaryk pats" projektams ir atskiriems elementams (pvz., 18650 baterijoms be įmontuotos apsaugos). |
TP4056 grandinės schemos ir laidai
Šiame paveikslėlyje parodyta TP4056 įkrovimo modulio grandinė, prijungta prie plokštės su prijungta ličio jonų baterija. USB 5 V įvestis suteikia įkrovimo šaltinį, kuris patenka per modulio IN+ ir IN– kaiščius. Akumuliatorius prijungtas prie OUT+ ir OUT– gnybtų, kur įkrovimą valdo TP4056 IC. Modulyje taip pat yra LED indikatoriai (STAT1/STAT2), rodantys įkrovimo būseną, raudoni – įkrovimui ir mėlyni/žali – visiškai įkrauti.
Temperatūros stebėjimui pridedamas NTC termistorius, užtikrinantis saugų įkrovimą pristabdant procesą, jei akumuliatorius perkaista. Išvesties gnybtai ne tik įkrauna elementą, bet ir gali maitinti išorinę apkrovą, kaip parodyta sąrankoje prijungus šviesos diodą. Tai rodo modulio gebėjimą vienu metu įkrauti akumuliatorių ir tiekti energiją.
TP4056 dažniausios problemos ir pataisymai
| Klausimas | Aprašymas ir sprendimas |
|---|---|
| LED indikatorius neveikia | Patikrinkite, ar TP4056 modulis, akumuliatorius ir maitinimo šaltinis tinkamai prijungti tinkamu poliškumu. Atsilaisvinę laidai arba pažeistas šviesos diodas / rezistorius dažnai sukelia gedimą. Pakeiskite visus sugedusius komponentus ir patvirtinkite tvirtas litavimo jungtis. |
| Lėtas įkrovimas | Lėtas įkrovimas dažniausiai atsiranda dėl mažos įvesties srovės arba įtampos kritimo. Naudokite stabilų 5 V / 1 A (ar didesnį) maitinimo šaltinį, trumpą kokybišką USB kabelį ir įsitikinkite, kad PROG rezistorius nustato tinkamą srovę. Venkite plonų ar korozijos surūdijusių jungčių. |
| Perkaitimas | TP4056 gali šiek tiek sušilti, tačiau šilumos perteklius signalizuoja apie prastą oro srautą arba didelę srovę. Laikykite plokštę vėdinamą ir sumažinkite srovę padidindami PROG rezistoriaus vertę. Nuolatinis perkaitimas gali sutrumpinti komponentų tarnavimo laiką. |
| Įkrovimo pertraukos | Nestabilus maitinimas arba atsilaisvinę gnybtai dažnai netikėtai nustoja krautis. Vietoj kompiuterio USB maitinimo naudokite patikimą nuolatinės srovės adapterį ir įsitikinkite, kad visi laidai ir gnybtai yra tvirtai pritvirtinti. |
| Akumuliatorius neišlaiko įkrovos | Greitai išsikraunančios baterijos gali būti pasenusios arba prastos kokybės. Visada naudokite originalius ličio jonų arba ličio polimerų elementus ir venkite gilaus iškrovimo, mažesnio nei 3 V. Pakeiskite nusidėvėjusias baterijas, kad jos būtų patikimos. |
| Modulis nepraleidžiamas | Jei įkrovimas neprasideda, įsitikinkite, kad įvesties įtampa yra 4.5–5.5 V. Gali būti pažeisti USB prievadai, prastas litavimas arba sugedęs TP4056 IC. Patikrinkite jungtis ir, jei reikia, pakeiskite modulį. |
| Akumuliatoriaus perkrovimas | Akumuliatorius, viršijantis 4.2 V, rodo sugedusį IC arba neteisingą ttage nuoroda. Nedelsdami nustokite krauti ir pakeiskite modulį. Prieš pakartotinį naudojimą visada patikrinkite išėjimo įtampą multimetru. |
| Abu šviesos diodai įjungti arba mirga | Kai šviečia arba mirksi "įkrovimo" ir "pilno" šviesos diodai, problema yra nestabili įvestis arba blogos litavimo jungtys. Pakartotinai lituokite silpnas jungtis ir naudokite pastovų 5 V maitinimo šaltinį, kad veiktų nuosekliai. |
| Modulis neaptinka akumuliatoriaus | Giliai išsikrovusių elementų, mažesnių nei 2,5 V, gali būti neaptikta. Iš anksto švelniai įkraukite akumuliatorių 4,2 V / < 100 mA įtampa, kol įtampa viršys 3 V, tada vėl prijunkite, kad galėtumėte normaliai įkrauti. |
| Trumpasis jungimas arba dūmai | Dūmai ar kaitinimas rodo atvirkštinį poliškumą arba laidų klaidas. Prieš įjungdami dar kartą patikrinkite visas jungtis. Naudokite modulius su DW01A ir 8205A MOSFET, kad apsaugotumėte nuo trumpųjų ir viršsrovių. |
TP4056 programos
• Nešiojama elektronika: maitina įkraunamas programėles, tokias kaip fotoaparatai, MP3 grotuvai ir rankiniai įrankiai.
• "Pasidaryk pats" akumuliatoriai: idealiai tinka individualiems akumuliatorių mazgams mažuose įrenginiuose ir robotikoje.
• Akumuliatoriaus valdymo sistemos: valdo įkrovimo valdymą ličio pagrindu veikiančiose baterijų sąrankose.
• Maitinimo blokai: naudojami nešiojamuosiuose įkrovikliuose telefonams ir mažiems įrenginiams įkrauti.
• Saulės įkrovikliai: veikia su saulės baterijomis atsinaujinančioms, nešiojamoms maitinimo sistemoms.
• Arduino ir IoT projektai: teikia reguliuojamą mikrovaldiklių sekimo įrenginių, jutiklių ir duomenų kaupiklių įkrovimą.
• Avariniai maitinimo šaltiniai: palaiko pagrindinių įrenginių veikimą elektros energijos tiekimo nutraukimo metu.
• Garso ir apšvietimo įrenginiai: maitina įkraunamus garsiakalbius, stiprintuvus, žibintuvėlius ir lempas.
• Nešiojami ir išmanieji įrenginiai: naudojami mažos galios programėlėse, tokiose kaip fitneso juostos ir išmaniosios spynos.
• Mokomieji rinkiniai: paplitę pradedantiesiems skirtuose mokymosi projektuose dėl paprasto USB įkrovimo ir LED indikatorių.
Išvada
TP4056 modulis užtikrina saugų ir efektyvų ličio baterijų įkrovimą. Su tokiomis funkcijomis kaip reguliuojama įkrovimo srovė, būsenos indikatoriai ir pasirenkama apsauga jis puikiai tinka daugeliui akumuliatorių maitinamų projektų. Tinkamas rezistorių, laidų ir temperatūros stebėjimo naudojimas užtikrina patikimą veikimą ir ilgesnį akumuliatoriaus veikimo laiką, todėl TP4056 yra patikimas pasirinkimas kompaktiškiems įkrovimo sprendimams.
Dažnai užduodami klausimai
1 klausimas. Ar TP4056 gali įkrauti kelias baterijas?
Ne. Jis įkrauna tik vieną elementą. Kelių elementų pakuotėms naudokite BMS.
2 klausimas. Kokia yra TP4056 budėjimo srovė?
Labai mažas, paprastai keli mikroamperai.
3 klausimas. Ar TP4056 palaiko greitą įkrovimą, pvz., QC ar PD?
Ne. Jis veikia tik su fiksuotu 5 V maitinimo šaltiniu.
4 klausimas. Ar TP4056 įkrovimo metu generuoja šilumą?
Taip. Jis išsklaido papildomą įtampą kaip šilumą, labiau pastebimą esant didelei srovei.
5 klausimas. Ar TP4056 gali veikti tiesiai iš saulės baterijų?
Nepatikimai. Naudokite reguliatorių, kad būtų stabili 5 V įvestis.
6 klausimas. Kokio dydžio bateriją galima įkrauti TP4056?
Bet kokia talpa, jei įkrovimo srovė tinkamai nustatyta naudojant PROG rezistorių.