TP4056 je kompaktni polnilni IC, zasnovan za enocelične litij-ionske in litij-polimerne baterije. Nadzoruje polnjenje s konstantnim tokom in konstantno napetostjo, s samodejnim zaključkom pri 4,2 V. Moduli pogosto vključujejo vhod USB, LED indikatorje in izbirna zaščitna vezja. Ta članek vsebuje podrobne informacije o specifikacijah, postopku polnjenja, ožičenju, varnosti in aplikacijah.
Slika 1. Modul TP4056
Pregled modula TP4056
TP4056 je linearni polnilni IC, zasnovan za enocelične litij-ionske in litij-polimerne baterije. Uravnava napetost in tok, da zagotovi varno polnjenje in se samodejno ustavi, ko celica doseže 4,2 V. Običajno je integriran v že pripravljene polnilne module, poenostavlja upravljanje baterij z zagotavljanjem vhoda USB (Micro-USB ali Type-C), jasnih priključnih blazinic za 5 V vhod in priključke akumulatorja ter LED indikatorjev za stanje polnjenja. Nekatere različice modulov vključujejo tudi vgrajena zaščitna vezja za zaščito pred prekomernim polnjenjem, prekomernim praznjenjem in kratkim stikom.
TP4056 Električne specifikacije
| Parameter | Tipična vrednost / razpon |
|---|---|
| Območje vhodne napetosti | 4,0 V – 8,0 V (največ 8 V) |
| Napetost za zaključek polnjenja | 4,2 V ± 1,5 % |
| Največji tok polnjenja | Do 1 A (nastavljeno z uporom) |
| Kapljična napetost (Pte-polnjenje) | Približno 2,9 V |
| Zaključni tok | Približno 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Toplotna zaustavitev | \~145 °C (samodejna regulacija) |
Sestavni deli modula TP4056
Vsak del modula ima posebno vlogo pri nadzoru napetosti, upravljanju toka in zaščiti baterije.
TP4056 IC
TP4056 IC je jedro modula, ki je odgovoren za nadzor celotnega procesa polnjenja. Čip samodejno uravnava napetost in tok, ustavi polnjenje, ko je baterija polna, in se znova zažene, ko napetost pade.
Zaščitna vezja (DW01A + 8205A MOSFET)
Večina modulov TP4056 vključuje DW01A IC in dvojne 8205A MOSFET-e, ki tvorijo vgrajen sistem za upravljanje baterij (BMS). Ta razdelek ščiti baterijo pred prekomernim polnjenjem, prekomernim praznjenjem, kratkimi stiki in prekomernim tokom. Samodejno prekine obremenitev, ko ravni napetosti padejo prenizko, in se ponovno poveže, ko je baterija ponovno varna za uporabo. To zagotavlja varnost uporabnika in vzdržljivost baterije.
Vhodna vrata Micro-USB ali Type-C
Vhodna vrata zagotavljajo 5V enosmerno napajanje, potrebno za polnjenje. Lahko se poveže s polnilnikom USB, power bankom ali računalnikom. Večina modulov uporablja vrata Micro-USB, novejše različice pa vključujejo priključek Type-C za sodobno združljivost. Vrata se povežejo z zatiči IN+ (VCC) in IN- (GND), kar zagotavlja stabilno napajanje polnilnega vezja.
Indikatorske LED diode
Modul ima dve LED, ki prikazujeta stanje polnjenja. Rdeča LED se prižge, ko se baterija polni, medtem ko zelena ali modra LED zasveti, ko je polnjenje končano ali baterija ni zaznana. Ti indikatorji, ki jih nadzorujejo notranji zatiči TP4056, omogočajo enostavno spremljanje postopka brez zunanjih orodij.
PROG pin upor
Majhen upor na zatiču PROG določa polnilni tok. Na primer, upor 1,2 kΩ nastavi tok na približno 1A, medtem ko 2 kΩ zagotavlja približno 580 mA. Prilagoditev tega upora vam omogoča nadzor hitrosti polnjenja glede na velikost baterije in varnostne zahteve.
Kondenzatorji
Dva ločevalna kondenzatorja - eden na vhodu in eden na sponkah akumulatorja - pomagata filtrirati napetostni hrup in stabilizirati pretok moči. Običajno med 1 μF in 10 μF ti kondenzatorji zagotavljajo nemoteno polnjenje in ščitijo vezje pred nenadnimi nihanji moči.
PCB in bakrene sledi
Vse komponente so nameščene na tiskanem vezju (PCB) z bakrenimi sledi, ki zmanjšujejo upor in pomagajo širiti toploto. Nekatere različice vključujejo toplotne prehode za boljše odvajanje toplote med polnjenjem z visokim tokom, kar zagotavlja stabilno in dolgoročno delovanje.
Postopek polnjenja TP4056
Napajalno polnjenje (~ 2,9 V ali manj)
Ko je baterija zelo nizka, se TP4056 začne z majhnim tokom. Ta faza se imenuje kapljično polnjenje. Počasi dvigne napetost akumulatorja na varno raven, preden se začne normalno polnjenje. S tem preprečite poškodbe baterij, ki so globoko izpraznjene.
Konstantni tok (način CC)
Ko je baterija obnovljena, TP4056 zagotavlja enakomeren polnilni tok. Natančna vrednost je določena z zunanjim uporom PROG, pogosto 500 mA ali 1 A. Ta stopnja je najhitrejši del polnjenja in obnavlja večino zmogljivosti baterije.
Konstantna napetost (način CV)
Ko se baterija približa polnosti, TP4056 preklopi v način konstantne napetosti. Napetost se vzdržuje pri 4,2 V, medtem ko se polnilni tok počasi zmanjšuje. To omogoča, da baterija varno konča polnjenje, ne da bi presegla omejitev napetosti.
Prekinitev
Polnjenje se samodejno konča, ko tok pade na približno eno desetino programirane vrednosti. Ustavljanje na tej točki pomaga zmanjšati obremenitev baterije, preprečiti pregrevanje in izboljšati celotno življenjsko dobo baterije.
Različice modulov TP4056
TP4056 brez zaščite
| Značilnost | Podrobnosti |
|---|---|
| Nadzor polnjenja | Upravlja samo polnjenje, brez varnostnih funkcij zunaj samega TP4056 IC. |
| Zaščitni vezji | Ni vključeno (brez prekomernega polnjenja, prekomernega praznjenja ali varnosti pred kratkim stikom). |
| Oblikovanje | Manjši, enostavnejši in običajno nižji stroški. |
| Najboljši primer uporabe | Primerno, če ima baterija že svoj BMS (sistem za upravljanje baterij) ali ko je dodana zunanja zaščita. |
TP4056 z zaščito
| Značilnost | Podrobnosti |
|---|---|
| Nadzor polnjenja | Enaka funkcija polnjenja kot osnovni TP4056. |
| Zaščitni vezji | Vključuje krmilnik DW01A in FS8205A MOSFET-e. Zagotavlja zaščito pred prekomernim polnjenjem, prekomernim praznjenjem in kratkim stikom. |
| Oblikovanje | Nekoliko večja plošča, varnejša za splošno uporabo. |
| Najboljši primer uporabe | Idealno za začetnike, DIY projekte in samostojne celice (kot so baterije 18650 brez vgrajene zaščite). |
TP4056 Sheme vezij in ožičenje
Ta slika prikazuje vezje polnilnega modula TP4056, ožičeno na plošči s priključeno litij-ionsko baterijo. Vhod USB 5 V zagotavlja vir polnjenja, ki vstopa skozi IN+ in IN-pine modula. Baterija je priključena na priključka OUT+ in OUT-, kjer polnjenje upravlja TP4056 IC. Modul ima tudi LED indikatorje (STAT1/STAT2), ki prikazujejo stanje polnjenja, rdečo za polnjenje in modro/zeleno za polno polnjenje.
Termistor NTC je vključen za spremljanje temperature, ki zagotavlja varno polnjenje s prekinitvijo postopka, če se baterija pregreje. Izhodni terminali ne samo polnijo celico, temveč lahko napajajo tudi zunanjo obremenitev, kot je prikazano z LED, priključenim v nastavitvi. To dokazuje sposobnost modula, da hkrati polni baterijo in napaja.
TP4056 Pogoste težave in popravki
| Številka | Opis in rešitev |
|---|---|
| LED indikator ne deluje | Preverite, ali so modul, baterija in vir napajanja TP4056 pravilno povezani s pravilno polarnostjo. Ohlapna ožičenje ali poškodovana LED / upor pogosto povzroči okvaro. Zamenjajte vse okvarjene komponente in potrdite trdne spajkane spoje. |
| Polnjenje počasi | Počasno polnjenje je običajno posledica nizkega vhodnega toka ali padcev napetosti. Uporabite stabilen vir napajanja 5 V / 1 A (ali več), kratek kakovosten kabel USB in zagotovite, da upor PROG nastavi pravilen tok. Izogibajte se tankim ali korodiranim priključkom. |
| Pregrevanje | TP4056 se lahko rahlo segreje, vendar presežek toplote signalizira slab pretok zraka ali visok tok. Ploščo naj bo prezračena in zmanjšajte tok s povečanjem vrednosti upora PROG. Stalno pregrevanje lahko skrajša življenjsko dobo komponent. |
| Prekinitve polnjenja | Nestabilna moč ali ohlapni terminali pogosto nepričakovano prenehajo polniti. Namesto napajanja USB računalnika uporabite zanesljiv enosmerni adapter in zagotovite, da so vse žice in priključki tesno zavarovani. |
| Baterija ni napolnjena | Baterije, ki se hitro izpraznijo, so lahko stare ali slabe kakovosti. Vedno uporabljajte originalne litij-ionske ali litij-polimerne celice in se izogibajte globokim izpraznitvam pod 3 V. Zamenjajte degradirane baterije za zanesljivo zmogljivost. |
| Modul se ne zažene | Če se polnjenje ne začne, preverite, ali je vhodna napetost 4,5 V–5,5 V. Morda so za to kriva poškodovana vrata USB, slabo spajkanje ali okvarjen IC TP4056. Preglejte povezave in po potrebi zamenjajte modul. |
| Prekomerno polnjenje baterije | Baterija, ki presega 4,2 V, kaže na okvarjen IC ali napačno referenčno napetost. Takoj ustavite polnjenje in zamenjajte modul. Pred ponovno uporabo vedno preverite izhodno napetost z multimetrom. |
| Obe lučki svetki svetita ali utripata | Ko LED diode "polnjenje" in "polne" svetijo ali utripajo, je težava nestabilen vhod ali slabi spajkani spoji. Ponovno spajkajte šibke povezave in uporabite enakomeren 5-voltni vir napajanja za dosledno delovanje. |
| Modul ne zazna baterije | Globoko izpraznjene celice pod 2,5 V morda ne bodo zaznane. Baterijo nežno napolnite pri 4,2 V / < 100 mA, dokler napetost ne preseže 3 V, nato pa jo ponovno priključite za normalno polnjenje. |
| Kratek stik ali dim | Dim ali ogrevanje kaže na obrnjeno polarnost ali napake pri ožičenju. Pred vklopom dvakrat preverite vse povezave. Uporabite module z MOSFET-i DW01A in 8205A za vgrajeno zaščito pred kratkim in prekomernim tokom. |
Aplikacije TP4056
• Prenosna elektronika: Poganja polnilne pripomočke, kot so fotoaparati, predvajalniki MP3 in ročna orodja.
• DIY baterije: Idealno za sklope baterij po meri v majhnih napravah in robotiki.
• Sistemi za upravljanje baterij: Upravlja nadzor polnjenja v nastavitvah baterij na osnovi litija.
• Power Banks: Uporablja se v prenosnih polnilnikih za polnjenje telefonov in majhnih naprav.
• Solarni polnilniki: Deluje s sončnimi kolektorji za obnovljive, prenosne energetske sisteme.
• Projekti Arduino in IoT: Zagotavlja regulirano polnjenje za sledilce, senzorje in zapisovalnike podatkov, ki temeljijo na mikrokrmilnikih.
• Napajalniki v sili: Ohranja bistvene naprave med izpadi električne energije.
• Avdio in svetlobne naprave: napaja polnilne zvočnike, ojačevalnike, svetilke in svetilke.
• Nosljive in pametne naprave: Uporabljajo se v pripomočkih z nizko porabo energije, kot so fitnes pasovi in pametne ključavnice.
• Izobraževalni kompleti: Pogosti v učnih projektih za začetnike zaradi preprostega polnjenja USB in LED indikatorjev.
Zaključek
Modul TP4056 ponuja varno in učinkovito polnjenje litijevih baterij. S funkcijami, kot so nastavljiv tok polnjenja, indikatorji stanja in izbirna zaščita, je primeren za številne projekte na baterije. Pravilna uporaba uporov, ožičenja in nadzora temperature zagotavlja zanesljivo delovanje in daljšo življenjsko dobo baterije, zaradi česar je TP4056 zaupanja vredna izbira za kompaktne rešitve za polnjenje.
Pogosto zastavljena vprašanja
Vprašanje 1. Ali lahko TP4056 napolni več baterij?
Ne. Polni samo eno celico. Uporabite BMS za večcelična pakiranja.
Vprašanje 2. Kakšen je tok v pripravljenosti TP4056?
Zelo nizko, ponavadi nekaj mikroamperjev.
Vprašanje 3. Ali TP4056 podpira hitro polnjenje, kot sta QC ali PD?
Ne. Deluje samo s fiksnim napajanjem 5 V.
Vprašanje 4. Ali TP4056 med polnjenjem proizvaja toploto?
Da. Razprši dodatno napetost kot toploto, ki je bolj opazna pri visokem toku.
Vprašanje 5. Ali lahko TP4056 deluje neposredno iz sončnih kolektorjev?
Ne zanesljivo. Uporabite regulator za stabilen vhod 5 V.
V6. Kakšno velikost baterije lahko polni TP4056?
Vsaka zmogljivost, če je polnilni tok pravilno nastavljen z uporom PROG.