Зарядные устройства на микросхеме TP4056 - простое и надежное решение для зарядки литий-ионных аккумуляторов. Узнайте в этой статье о преимуществах таких зарядок, разберитесь в схемах подключения и типах модулей. Рассмотрим примеры готовых модулей зарядки на базе TP4056, рекомендации по выбору и настройке. Также разберемся в интеграции в различные устройства, модификации схемы с расширенной функциональностью. Получите практические советы по выбору и эксплуатации.
1. Микросхема TP4056: назначение и возможности
Микросхема TP4056 предназначена специально для управления зарядкой литий-ионных аккумуляторов. Она выполняет следующие основные функции:
- Контроль процесса зарядки с заданным током
- Защита аккумулятора от перезаряда и перегрева
- Автоматическое отключение при достижении полного заряда
TP4056 совместима с литий-ионными аккумуляторами различных типоразмеров и емкостей - от миниатюрных батареек для электронных часов до внушительных банок 18650.
Микросхема позволяет устанавливать нужный ток заряда в пределах до 1 А. Это оптимально для большинства Li-Ion аккумуляторов.
2. Принцип работы TP4056
В основе работы микросхемы TP4056 лежит специальный алгоритм контроля процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов.
Он включает три основных этапа:
- Предзаряд малым током, если напряжение батареи сильно понижено
- Основной заряд заданным стабильным током
- Дозаряд в режиме стабилизации напряжения
На выводах микросхемы присутствуют специальные сигналы индикации текущего режима работы:
- CHRG - активен во время цикла зарядки
- STDBY - активен, если зарядка завершена
TP4056 имеет встроенную защиту от короткого замыкания в цепи аккумулятора. При этом зарядный ток не превышает 130 мА.
3. Основные технические характеристики
| Входное напряжение | 4,5 - 5,5 В |
| Выходное напряжение | 4,2 В |
| Ток потребления | 150 мА |
| Температурный диапазон | -40...+85°C |
| Габариты корпуса | 3 x 5 мм |
| Вес | 0,05 г |
Как видно из приведенной таблицы, микросхема TP4056 оптимизирована по габаритам и энергопотреблению для использования в портативной технике.
4. Схемы подключения TP4056
Рассмотрим типовую схему включения микросхемы TP4056 для зарядки литий-ионного аккумулятора. Она включает несколько основных узлов:
- Блок питания 5В
- Контроллер TP4056
- Аккумулятор
- Индикация режимов
- Регулировка тока заряда
Для подачи питания на вход микросхемы необходим стабилизированный источник 5В. Это может быть USB адаптер или DC-DC преобразователь напряжения.
TP4056 схема зарядного устройства подключается следующим образом:
- Вход питания VCC
- Общий провод GND
- Плюс аккумулятора к выводу BAT
- Минус аккумулятора к общему проводу GND
Для контроля режимов через ограничительные резисторы R1 и R2 подключаются светодиоды к выводам CHRG и STDBY.
Ток заряда регулируется с помощью резистора Рпрог, подключенного к выводу PROG. Стандартное значение 1,2 кОм соответствует максимальному току 1 А.
5. Рекомендации по выбору и установке модулей
Наиболее удобный вариант использования TP4056 - готовый модуль зарядного устройства. Модули выпускаются в двух основных вариантах:
- Без дополнительной защиты
- С защитой по току и напряжению
Модуль без защиты проще и дешевле, но требует внешних цепей защиты для надежной работы.
При использовании нескольких модулей важно правильно выполнить их соединение:
- Последовательное - для увеличения выходного напряжения
- Параллельное - для увеличения тока зарядки
При выборе модуля следует ориентироваться на параметры используемого аккумулятора. Оптимальное значение тока зарядки составляет 0,5-1C (где C - емкость батареи).
6. TP4056: варианты типовых схем
Рассмотрим несколько полезных вариантов построения зарядного устройства на базе TP4056.
Зарядное устройство с питанием от USB
Простейший вариант - подключение напрямую к USB порту через стабилизатор напряжения. Позволяет заряжать аккумулятор емкостью до 1000 мАч.
Индикация режимов зарядки
Для наглядного отображения статуса зарядки удобно использовать два разноцветных светодиода на выводах CHRG (красный) и STDBY (зеленый).
Зарядка нескольких элементов
Для зарядки батареи из 2-3 последовательно соединенных аккумуляторов удобно использовать отдельный DC-DC преобразователь с выходом не менее 8 В.
7. Подключение внешних датчиков
Для расширения функциональности полезно подключить к TP4056 внешние датчики - напряжения, тока, температуры. Это позволит реализовать дополнительные режимы защиты и индикации параметров зарядки.
Датчик температуры DS18B20
Подключается к входу TEMP для контроля перегрева аккумулятора. При превышении 50°С происходит автоматическое отключение зарядки.
Измеритель тока INA169
Подключение через шунт позволяет измерять величину зарядного тока и отображать на индикаторе или передавать на микроконтроллер.
8. TP4056: модификации и улучшения
Рассмотрим возможные усовершенствования типовой схемы зарядного устройства на базе данной микросхемы.
Дублирование TP4056
Для повышения надежности можно установить две микросхемы с отдельными датчиками температуры. При перегреве или отказе одной из них вторая продолжит зарядку.
Улучшенная схема стабилизации
Для более точного контроля напряжения возможно применение операционного усилителя в контуре обратной связи от выхода BAT.
9. tp4056 1a липо аккумулятор зарядного устройства - схема
Оптимальным вариантом для зарядки литий-полимерных аккумуляторов (LiPo) емкостью 1000-5000 мАч является использование TP4056 с током заряда 1 А.
Схема практически не отличается от рассмотренных ранее, за исключением значения резистора программирования тока. Он должен быть установлен в 1,2 кОм.
10. Зарядное устройство li ion тр4056
tp4056 схема зарядного устройства хорошо подходит и для классических литий-ионных аккумуляторов формата 18650. Ограничением является максимальный ток 1 А, поэтому данный вариант рекомендуется для батарей емкостью до 3000 мАч.
11. Универсальная плата зарядка защита tp4056 li ion
Удобным решением будет использование готового модуля заряда с защитой по току и напряжению. На плате размещены все необходимые компоненты, включая контроллер TP4056, стабилизатор напряжения и микросхему защиты.
Такая универсальная плата обеспечит надежную и безопасную эксплуатацию литий-ионного аккумулятора.
12. Схема зарядки с балансировкой
Для зарядки многоканальных аккумуляторов требуется реализовать функцию балансировки, то есть выравнивания напряжения в каждом элементе.
Для этого к выходам BAT контроллеров TP4056 подключаются отдельные балансиры на основе резисторов. Они обеспечивают стекание лишнего заряда с элементов с более высоким напряжением.
В упрощенном варианте балансировку можно реализовать с помощью обычных проволочных резисторов номиналом 10-100 Ом и мощностью 0,25-0,5 Вт.
13. Защита от неправильной полярности
Для предотвращения выхода из строя при ошибочном подключении аккумулятора необходимо в цепь BAT включить диод (лучше шоттки), направленный анодом к батарее.
14. Расширение диапазона входных напряжений
Стандартный диапазон входного напряжения TP4056 составляет 4,5-5,5 В. Чтобы расширить его до 6-20 В, нужно перед микросхемой установить DC-DC преобразователь.
15. Встраивание в изделие
Благодаря миниатюрности и простоте схемы, модуль на базе TP4056 легко встраивается практически в любое устройство, использующее Li-Ion питание - от игрушки до электросамоката.
16. Выбор емкости конденсаторов
Для надежной работы схемы на входе TP4056 рекомендуется устанавливать конденсаторы суммарной емкостью не менее 20 мкФ. Оптимальный вариант - конденсатор 10 мкФ на входе и такой же параллельно аккумулятору.
17. Индикация ошибочных состояний
Для диагностики неисправностей удобно применить трехцветный светодиод, отображающий следующие режимы:
- Красный - зарядка
- Зеленый - заряд завершен
- Синий - ошибка (нет батареи, температура, КЗ)
18. Реализация быстрой зарядки
Для сокращения времени заряда до 30-40% можно применить импульсный алгоритм. Суть его в чередовании токов 1 А и 0,1 А с определенным циклом.
19. Работа от нестабильного напряжения
Если источник питания имеет сильные броски или пульсации напряжения, перед TP4056 следует установить стабилизатор или LC-фильтр для их подавления.
20. Применение в солнечных батареях
Благодаря широкому диапазону входных напряжений, контроллер TP4056 можно использовать в составе солнечного зарядного устройства. Это позволяет эффективно запасать энергию в аккумуляторах.
