TP4056 je kompaktný nabíjací integrovaný obvod určený pre jednočlánkové lítium-iónové a lítium-polymérové batérie. Riadi nabíjanie konštantným prúdom a konštantným napätím, s automatickým ukončením pri 4,2 V. Moduly často obsahujú USB vstup, LED indikátory a voliteľné ochranné obvody. Tento článok poskytuje podrobné informácie o špecifikáciách, procese nabíjania, zapojení, bezpečnosti a aplikáciách.
Č. 9. Záver
Obrázok 1. Modul TP4056
Modul TP4056 skončilview
TP4056 je lineárny nabíjací integrovaný obvod určený pre jednočlánkové lítium-iónové a lítium-polymérové batérie. Reguluje napätie a prúd, aby sa zabezpečilo bezpečné nabíjanie, a automaticky sa zastaví, keď článok dosiahne 4,2 V. Bežne sa integruje do hotových nabíjacích modulov a zjednodušuje správu batérie tým, že poskytuje vstup USB (Micro-USB alebo Type-C), prehľadné spojovacie podložky pre vstup 5 V a svorky batérie a LED indikátory stavu nabíjania. Niektoré verzie modulov obsahujú aj vstavané ochranné obvody na ochranu pred prebitím, nadmerným vybitím a skratom.
Elektrické špecifikácie TP4056
| Parameter | Typická hodnota / rozsah |
|---|---|
| Rozsah vstupného napätia | 4,0 V – 8,0 V (maximálne 8 V) |
| Napätie ukončenia nabíjania | 4,2 V ± 1,5 % |
| Maximálny nabíjací prúd | Až 1 A (nastavené rezistorom) |
| Udržiavacie napätie (Pte-Charge) | Približne 2,9 V |
| Ukončovací prúd | Približne 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Tepelné vypnutie | \~145 °C (automatická regulácia) |
Komponenty modulu TP4056
Každá časť modulu plní špecifickú úlohu pri riadení napätia, riadení prúdu a ochrane batérie.
Integrovaný obvod TP4056
TP4056 IC je jadrom modulu, ktorý je zodpovedný za riadenie celého procesu nabíjania. Čip automaticky reguluje napätie a prúd, zastaví nabíjanie, keď je batéria plná, a reštartuje sa, keď napätie klesne.
Ochranné obvody (MOSFETy DW01A + 8205A)
Väčšina modulov TP4056 obsahuje integrovaný obvod DW01A a duálne 8205A MOSFETy, ktoré tvoria vstavaný systém správy batérie (BMS). Táto časť chráni batériu pred prebíjaním, nadmerným vybíjaním, skratom a nadmerným prúdom. Automaticky vypne záťaž, keď úroveň napätia klesne príliš nízko a znova sa pripojí, keď je batéria opäť bezpečná. To zaisťuje bezpečnosť používateľa aj životnosť batérie.
Vstupný port Micro-USB alebo Type-C
Vstupný port dodáva 5V DC napájanie potrebné na nabíjanie. Môže sa pripojiť k USB nabíjačke, powerbanke alebo počítaču. Väčšina modulov používa port Micro-USB, zatiaľ čo novšie verzie obsahujú konektor typu C pre modernú kompatibilitu. Port sa pripája ku kolíkom IN+ (VCC) a IN– (GND) a poskytuje stabilné napájanie nabíjacieho obvodu.
Indikačné LED diódy
Modul má dve LED diódy, ktoré zobrazujú stav nabíjania. Červená LED sa rozsvieti, keď sa batéria nabíja, zatiaľ čo zelená alebo modrá LED sa rozsvieti po dokončení nabíjania alebo po zistení žiadnej batérie. Tieto indikátory, ovládané vnútornými kolíkmi TP4056, uľahčujú monitorovanie procesu bez externých nástrojov.
Kolíkový odpor PROG
Malý odpor na kolíku PROG určuje nabíjací prúd. Napríklad rezistor 1,2 kΩ nastavuje prúd na približne 1A, zatiaľ čo 2 kΩ poskytuje približne 580 mA. Nastavenie tohto odporu vám umožňuje ovládať rýchlosť nabíjania na základe veľkosti batérie a bezpečnostných požiadaviek.
Kondenzátory
Dva oddeľovacie kondenzátory – jeden na vstupe a jeden na svorkách batérie – pomáhajú filtrovať šum napätia a stabilizovať tok energie. Tieto kondenzátory zvyčajne medzi 1 μF a 10 μF zabezpečujú plynulé nabíjanie a chránia obvod pred náhlymi výkyvmi výkonu.
Stopy PCB a medi
Všetky komponenty sú namontované na doske plošných spojov (PCB) s medenými stopami, ktoré minimalizujú odpor a pomáhajú šíriť teplo. Niektoré verzie obsahujú tepelné priechody pre lepší odvod tepla počas vysokoprúdového nabíjania, čo zaisťuje stabilnú a dlhodobú prevádzku.
Proces nabíjania TP4056
Udržiavacie nabíjanie (~2.9 V alebo menej)
Keď je batéria veľmi vybitá, TP4056 začína s malým prúdom. Táto fáza sa nazýva udržková nabíjačka. Pomaly zvyšuje napätie batérie na bezpečnú úroveň pred začiatkom normálneho nabíjania. Tým sa zabráni poškodeniu hlboko vybitých batérií.
Konštantný prúd (režim CC)
Po obnovení batérie poskytuje TP4056 stály nabíjací prúd. Presnú hodnotu nastavuje externý rezistor PROG, často 500 mA alebo 1 A. Táto fáza je najrýchlejšou časťou nabíjania a obnovuje väčšinu kapacity batérie.
Konštantné napätie (režim CV)
Keď sa batéria blíži k naplneniu, TP4056 sa prepne do režimu konštantného napätia. Napätie sa drží na 4,2 V, zatiaľ čo nabíjací prúd pomaly klesá. To umožňuje batérii bezpečne dokončiť nabíjanie bez prekročenia limitu napätia.
Ukončenie
Nabíjanie sa automaticky ukončí, keď prúd klesne na približne jednu desatinu naprogramovanej hodnoty. Zastavenie v tomto bode pomáha znižovať namáhanie batérie, zabraňuje prehrievaniu a zlepšuje celkovú životnosť batérie.
Varianty modulu TP4056
TP4056 bez ochrany
| Funkcia | Podrobnosti |
|---|---|
| Ovládanie nabíjania | Zvláda iba nabíjanie, žiadne bezpečnostné prvky okrem samotného integrovaného obvodu TP4056. |
| Ochranné obvody | Nie je súčasťou balenia (žiadne prebitie, nadmerné vybitie alebo poistka proti skratu). |
| Dizajn | Menšie, jednoduchšie a zvyčajne nižšie náklady. |
| Najlepší prípad použitia | Vhodné, keď batéria už má vlastný BMS (Battery Management System) alebo keď je pridaná externá ochrana. |
TP4056 s ochranou
| Funkcia | Podrobnosti |
|---|---|
| Ovládanie nabíjania | Rovnaká funkcia nabíjania ako základný TP4056. |
| Ochranné obvody | Zahŕňa radič DW01A a FS8205A MOSFETy. Poskytuje ochranu proti prebitiu, nadmernému vybitiu a skratu. |
| Dizajn | O niečo väčšia doska, bezpečnejšia pre všeobecné použitie. |
| Najlepší prípad použitia | Ideálne pre začiatočníkov, domácich majstrov a samostatné články (napríklad batérie 18650 bez vstavanej ochrany). |
Schémy zapojenia a zapojenie TP4056
Tento obrázok zobrazuje obvod nabíjacieho modulu TP4056 zapojený na doske s pripojenou lítium-iónovou batériou. Vstup USB 5 V poskytuje zdroj nabíjania, ktorý vstupuje cez piny IN+ a IN– modulu. Batéria je pripojená ku svorkám OUT+ a OUT-, kde nabíjanie riadi integrovaný obvod TP4056. Modul je tiež vybavený LED indikátormi (STAT1/STAT2), ktoré zobrazujú stav nabíjania, červenou pre nabíjanie a modrou/zelenou pre plné nabitie.
Súčasťou balenia je termistor NTC na monitorovanie teploty, ktorý zaisťuje bezpečné nabíjanie pozastavením procesu v prípade prehriatia batérie. Výstupné svorky nielen nabíjajú článok, ale môžu napájať aj externú záťaž, ako je znázornené pomocou LED pripojenej v nastavení. To demonštruje schopnosť modulu nabíjať batériu a dodávať energiu súčasne.
TP4056 Bežné problémy a opravy
| Vydanie | Popis a riešenie |
|---|---|
| LED indikátor nefunguje | Skontrolujte, či sú modul, batéria a zdroj napájania TP4056 správne pripojené so správnou polaritou. Uvoľnené vedenie alebo poškodená LED/rezistor často spôsobuje poruchu. Vymeňte všetky chybné komponenty a potvrďte pevné spájkované spoje. |
| Pomalé nabíjanie | Pomalé nabíjanie je zvyčajne výsledkom nízkeho vstupného prúdu alebo poklesu napätia. Použite stabilný zdroj napájania 5 V / 1 A (alebo vyšší), krátky kvalitný USB kábel a uistite sa, že rezistor PROG nastavuje správny prúd. Vyhnite sa tenkým alebo skorodovaným konektorom. |
| Prehrievanie | TP4056 sa môže mierne zahriať, ale prebytočné teplo signalizuje zlé prúdenie vzduchu alebo vysoký prúd. Udržujte dosku vetranú a znížte prúd zvýšením hodnoty odporu PROG. Nepretržité prehrievanie môže skrátiť životnosť komponentov. |
| Prerušenia nabíjania | Nestabilné napájanie alebo uvoľnené svorky sa často neočakávane prestanú nabíjať. Namiesto napájania USB počítača použite spoľahlivý adaptér jednosmerného prúdu a uistite sa, že všetky káble a svorky sú pevne zaistené. |
| Batéria nedrží nabitie | Batérie, ktoré sa rýchlo vybíjajú, môžu byť staré alebo nekvalitné. Vždy používajte originálne lítium-iónové alebo lítium-polymérové články a zabráňte hlbokému vybitiu pod 3 V. Vymeňte degradované batérie, aby ste dosiahli spoľahlivú kapacitu. |
| Modul sa nespúšťa | Ak sa nabíjanie nespustí, skontrolujte, či je vstupný objemtage je 4.5 V – 5.5 V. Zodpovedné môžu byť poškodené porty USB, zlé spájkovanie alebo chybný integrovaný obvod TP4056. Skontrolujte pripojenia a v prípade potreby vymeňte modul. |
| Prebíjanie batérie | Batéria presahujúca 4.2 V znamená chybný integrovaný obvod alebo nesprávny objtage referencia. Okamžite zastavte nabíjanie a vymeňte modul. Pred opätovným použitím vždy skontrolujte výstupný objemtage pomocou multimetra. |
| Obe LED diódy svietia alebo blikajú | Keď sa LED diódy "nabíjajúce" aj "plné" rozsvietia alebo blikajú, problémom je nestabilný vstup alebo zlé spájkované spoje. Slabé spoje znovu spájkujte a pre konzistentnú prevádzku použite stabilný 5 V zdroj napájania. |
| Modul nedetekuje batériu | Hlboko vybité články pod 2.5 V nemusia byť detegované. Batériu opatrne nabite pri 4,2 V / < 100 mA, kým napätie neprekročí 3 V, potom ju znova pripojte na normálne nabíjanie. |
| Skrat alebo dym | Dym alebo kúrenie naznačuje obrátenú polaritu alebo chyby v zapojení. Pred zapnutím dvakrát skontrolujte všetky pripojenia. Použite moduly s MOSFETmi DW01A a 8205A na zabudovanú ochranu proti skratu a nadprúdu. |
Aplikácie TP4056
• Prenosná elektronika: Napája nabíjateľné prístroje, ako sú fotoaparáty, MP3 prehrávače a ručné nástroje.
• DIY batérie: Ideálne pre vlastné zostavy batérií v malých zariadeniach a robotike.
• Systémy správy batérie: Zvláda ovládanie nabíjania v nastaveniach batérií na báze lítia.
• Powerbanky: Používa sa v prenosných nabíjačkách na dobíjanie telefónov a malých zariadení.
• Solárne nabíjačky: Spolupracuje so solárnymi panelmi pre obnoviteľné, prenosné energetické systémy.
• Projekty Arduino a IoT: Poskytuje regulované nabíjanie pre sledovače, senzory a záznamníky údajov na báze mikrokontrolérov.
• Núdzové zdroje napájania: Udržuje základné zariadenia v prevádzke počas výpadku prúdu.
• Audio a osvetľovacie zariadenia: Napája nabíjateľné reproduktory, amplifikátory, baterky a lamps.
• Nositeľné a inteligentné zariadenia: Používa sa v pomôckach s nízkou spotrebou energie, ako sú fitness náramky a inteligentné zámky.
• Vzdelávacie súpravy: Bežné vo vzdelávacích projektoch pre začiatočníkov vďaka jednoduchému nabíjaniu USB a LED indikátorom.
Záver
Modul TP4056 ponúka bezpečné a efektívne nabíjanie lítiových batérií. Vďaka funkciám, ako je nastaviteľný nabíjací prúd, indikátory stavu a voliteľná ochrana, sa dobre hodí pre mnohé projekty napájané z batérie. Správne používanie rezistorov, kabeláže a monitorovanie teploty zaisťuje spoľahlivý výkon a dlhšiu výdrž batérie, vďaka čomu je TP4056 dôveryhodnou voľbou pre kompaktné riešenia nabíjania.
často kladené otázky
Otázka 1. Môže TP4056 nabíjať viacero batérií?
Nie. Nabíja iba jeden článok. Použite BMS pre viacčlánkové balenia.
Otázka 2. Aký je pohotovostný prúd TP4056?
Veľmi nízke, zvyčajne niekoľko mikroampérov.
Otázka 3. Podporuje TP4056 rýchle nabíjanie ako QC alebo PD?
Nie. Funguje len s pevným napájaním 5 V.
Štvrťrok 4. Generuje TP4056 teplo počas nabíjania?
Áno. Rozptyľuje prebytočné napätie ako teplo, ktoré je zreteľnejšie pri vysokom prúde.
Otázka 5. Môže TP4056 bežať priamo zo solárnych panelov?
Nie spoľahlivo. Použite regulátor pre stabilný 5 V vstup.
Otázka 6. Akú veľkosť batérie dokáže TP4056 nabíjať?
Akákoľvek kapacita, pokiaľ je nabíjací prúd správne nastavený pomocou odporu PROG.