TP4056 je kompaktní nabíjecí integrovaný obvod určený pro jednočlánkové lithium-iontové a lithium-polymerové baterie. Řídí nabíjení pomocí konstantního proudu a konstantního napětí, s automatickým ukončením při 4,2 V. Moduly často obsahují USB vstup, LED indikátory a volitelné ochranné obvody. Tento článek poskytuje podrobné informace o specifikacích, procesu nabíjení, zapojení, bezpečnosti a aplikacích.
Bod 3. Součásti modulu TP4056
Bod 4. Proces nabíjení TP4056
Bod 5. Varianty modulu TP4056
Kapitola 10. Často kladené dotazy
Obrázek 1. Modul TP4056
Přehled modulu TP4056
TP4056 je integrovaný obvod s lineárním nabíjením určený pro jednočlánkové lithium-iontové a lithium-polymerové baterie. Reguluje napětí a proud, aby bylo zajištěno bezpečné nabíjení, a automaticky se zastaví, jakmile článek dosáhne 4,2 V. Běžně se integruje do hotových nabíjecích modulů a zjednodušuje správu baterie tím, že poskytuje vstup USB (Micro-USB nebo Type-C), průhledné připojovací podložky pro vstup 5 V a svorky baterie a LED indikátory stavu nabíjení. Některé verze modulů také obsahují vestavěné ochranné obvody pro ochranu před přebitím, nadměrným vybitím a zkratem.
Elektrické specifikace TP4056
| Parametr | Typická hodnota / rozsah |
|---|---|
| Rozsah vstupního napětí | 4,0 V – 8,0 V (maximálně 8 V) |
| Koncové napětí nabíjení | 4,2 V ± 1,5 % |
| Maximální nabíjecí proud | Až 1 A (nastaveno rezistorem) |
| Napětí udržovacího (Pte-Charge) | Přibližně 2,9 V |
| Zakončovací proud | Přibližně 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Tepelné vypnutí | \~145 °C (automatická regulace) |
Součásti modulu TP4056
Každá část modulu plní specifickou roli při řízení napětí, řízení proudu a ochraně baterie.
Integrovaný obvod TP4056
Jádrem modulu je integrovaný obvod TP4056, který je zodpovědný za řízení celého procesu nabíjení. Čip automaticky reguluje napětí a proud, zastaví nabíjení, když je baterie plná, a restartuje se, když napětí poklesne.
Ochranné obvody (DW01A + 8205A MOSFETy)
Většina modulů TP4056 obsahuje integrovaný obvod DW01A a duální 8205A MOSFETy, které tvoří vestavěný systém správy baterie (BMS). Tato část chrání baterii před přebíjením, nadměrným vybíjením, zkratem a nadměrným proudem. Automaticky vypne zátěž, když úroveň napětí klesne příliš nízko, a znovu se připojí, jakmile je baterie opět bezpečná pro použití. Tím je zajištěna bezpečnost uživatele i životnost baterie.
Vstupní port Micro-USB nebo Type-C
Vstupní port dodává energii 5 V DC potřebnou pro nabíjení. Lze jej připojit k USB nabíječce, powerbance nebo počítači. Většina modulů používá port Micro-USB, zatímco novější verze obsahují konektor Type-C pro moderní kompatibilitu. Port se připojuje k pinům IN+ (VCC) a IN- (GND) a poskytuje stabilní napájení nabíjecího obvodu.
Indikační LED diody
Modul má dvě LED diody, které ukazují stav nabíjení. Červená LED se rozsvítí, když se baterie nabíjí, zatímco zelená nebo modrá LED se rozsvítí, jakmile je nabíjení dokončeno nebo není detekována žádná baterie. Tyto indikátory, ovládané vnitřními piny TP4056, usnadňují sledování procesu bez externích nástrojů.
Rezistor PROG pinů
Malý odpor na pinu PROG určuje nabíjecí proud. Například odpor 1,2 kΩ nastaví proud na přibližně 1 A, zatímco 2 kΩ poskytuje přibližně 580 mA. Nastavení tohoto rezistoru vám umožní ovládat rychlost nabíjení na základě velikosti baterie a bezpečnostních požadavků.
Kondenzátory
Dva oddělovací kondenzátory - jeden přes vstup a jeden přes svorky baterie - pomáhají filtrovat napěťový šum a stabilizovat tok energie. Tyto kondenzátory, obvykle mezi 1 μF a 10 μF, zajišťují hladké nabíjení a chrání obvod před náhlými výkyvy výkonu.
Stopy PCB a mědi
Všechny komponenty jsou namontovány na desce s plošnými spoji (PCB) s měděnými stopami, které minimalizují odpor a pomáhají šířit teplo. Některé verze obsahují tepelné průchody pro lepší odvod tepla při vysokoproudém nabíjení, což zajišťuje stabilní a dlouhodobý provoz.
Proces nabíjení TP4056
udržovací nabíjení (~2,9 V nebo nižší)
Když je baterie velmi vybitá, TP4056 začíná s malým proudem. Tato fáze se nazývá udržovací nabíjení. Pomalu zvyšuje napětí baterie na bezpečnou úroveň před zahájením normálního nabíjení. Tím se zabrání poškození baterií, které jsou hluboce vybité.
Konstantní proud (režim CC)
Jakmile je baterie obnovena, TP4056 poskytuje stálý nabíjecí proud. Přesná hodnota je nastavena externím PROG rezistorem, často 500 mA nebo 1 A. Tato fáze je nejrychlejší částí nabíjení a obnovuje většinu kapacity baterie.
Konstantní napětí (režim CV)
Jakmile se baterie blíží k vybití, TP4056 se přepne do režimu konstantního napětí. Napětí je udržováno na 4,2 V, zatímco nabíjecí proud pomalu klesá. To umožňuje akumulátoru bezpečně dokončit nabíjení, aniž by překročil limit napětí.
Ukončení
Nabíjení se automaticky ukončí, když proud klesne přibližně na jednu desetinu naprogramované hodnoty. Zastavení v tomto bodě pomáhá snížit namáhání baterie, zabraňuje přehřátí a zlepšuje celkovou životnost baterie.
Varianty modulu TP4056
TP4056 bez ochrany
| Funkce | Podrobnosti |
|---|---|
| Ovládání nabíjení | Zvládne pouze nabíjení, žádné bezpečnostní funkce kromě samotného IC TP4056. |
| Ochranné obvody | Není součástí dodávky (žádné přebití, nadměrné vybití nebo ochrana proti zkratu). |
| Konstrukce | Menší, jednodušší a obvykle levnější |
| Nejlepší případ použití | Vhodné v případě, že baterie již má vlastní BMS (Battery Management System) nebo při přidání externí ochrany. |
TP4056 s ochranou
| Funkce | Podrobnosti |
|---|---|
| Ovládání nabíjení | Stejná funkce nabíjení jako u základního TP4056. |
| Ochranné obvody | Obsahuje kontrolér DW01A a FS8205A MOSFETy. Poskytuje ochranu proti přebití, nadměrnému vybití a zkratu. |
| Konstrukce | O něco větší deska, bezpečnější pro všeobecné použití. |
| Nejlepší případ použití | Ideální pro začátečníky, kutilské projekty a samostatné články (například baterie 18650 bez vestavěné ochrany). |
Schémata zapojení a zapojení TP4056
Tento obrázek ukazuje obvod nabíjecího modulu TP4056 zapojený na prkénku s připojenou lithium-iontovou baterií. Vstup USB 5 V zajišťuje zdroj nabíjení, který se připojuje přes piny IN+ a IN- modulu. Baterie se připojuje na svorky OUT+ a OUT–, kde je nabíjení řízeno integrovaným obvodem TP4056. Modul je dále vybaven LED indikátory (STAT1/STAT2), které zobrazují stav nabíjení, červená pro nabíjení a modrá/zelená pro plné nabití.
Součástí dodávky je termistor NTC pro monitorování teploty, který zajišťuje bezpečné nabíjení pozastavením procesu v případě přehřátí baterie. Výstupní svorky nejen nabíjejí článek, ale mohou také napájet externí zátěž, jak je znázorněno na LED diodě připojené v nastavení. To demonstruje schopnost modulu nabíjet baterii a dodávat energii současně.
Běžné problémy a opravy TP4056
| Problém | Popis & Řešení |
|---|---|
| LED indikátor nefunguje | Zkontrolujte, zda jsou modul, baterie a zdroj napájení TP4056 správně připojeny se správnou polaritou. Uvolněná kabeláž nebo poškozená LED/rezistor často způsobuje poruchu. Vyměňte všechny vadné součásti a potvrďte pevné pájené spoje. |
| Pomalé nabíjení | Pomalé nabíjení je obvykle důsledkem nízkého vstupního proudu nebo poklesů napětí. Použijte stabilní napájecí zdroj 5 V / 1 A (nebo vyšší), krátký kvalitní USB kabel a ujistěte se, že PROG rezistor nastavuje správný proud. Vyhněte se tenkým nebo zkorodovaným konektorům. |
| Přehřátí | TP4056 se může mírně zahřát, ale nadměrné teplo signalizuje špatné proudění vzduchu nebo vysoký proud. Udržujte desku větranou a snižte proud zvýšením hodnoty odporu PROG. Trvalé přehřívání může zkrátit životnost součástí. |
| Přerušení nabíjení | Nestabilní napájení nebo uvolněné svorky se často neočekávaně přestanou nabíjet. Místo napájení USB počítače použijte spolehlivý stejnosměrný adaptér a ujistěte se, že jsou všechny vodiče a svorky pevně zajištěny. |
| Baterie nedrží nabití | Baterie, které se rychle vybíjejí, mohou být zastaralé nebo nekvalitní. Vždy používejte originální lithium-iontové nebo lithium-polymerové články a vyhněte se hlubokým výbojům pod 3 V. Vyměňte degradované baterie, abyste získali spolehlivou kapacitu. |
| Modul se nespouští | Pokud se nabíjení nespustí, ujistěte se, že vstupní objemtage je 4.5 V–5.5 V. Za to mohou poškozené porty USB, špatné pájení nebo vadný integrovaný obvod TP4056. Zkontrolujte připojení a v případě potřeby modul vyměňte. |
| Přebíjení baterie | Baterie přesahující 4,2 V indikuje vadný IC nebo nesprávnou referenci napětí. Okamžitě zastavte nabíjení a vyměňte modul. Před opětovným použitím vždy zkontrolujte výstupní napětí pomocí multimetru. |
| Obě LED svítí nebo blikají | Když svítí nebo blikají LED diody "nabíjení" i "plná", problémem je nestabilní vstup nebo špatné pájené spoje. Znovu připájejte slabé spoje a pro konzistentní provoz použijte stálý zdroj napájení 5 V. |
| Modul nedetekuje baterii | Hluboce vybité články pod 2,5 V nemusí být detekovány. Baterii jemně nabijte napětím 4,2 V / < 100 mA, dokud voltage nepřekročí 3 V, poté ji znovu připojte pro normální nabíjení. |
| Zkrat nebo kouř | Kouř nebo zahřívání naznačuje obrácenou polaritu nebo chyby v zapojení. Před zapnutím znovu zkontrolujte všechna připojení. Použijte moduly s DW01A a 8205A MOSFETy pro vestavěnou ochranu proti zkratu a nadproudu. |
Aplikace TP4056
• Přenosná elektronika: Napájí dobíjecí gadgety, jako jsou fotoaparáty, MP3 přehrávače a ruční nástroje.
• DIY baterie: Ideální pro zakázkové sestavy baterií v malých zařízeních a robotice.
• Systémy správy baterie: Zajišťuje řízení nabíjení v sestavách lithiových baterií.
• Powerbanky: Používá se v přenosných nabíječkách pro dobíjení telefonů a malých zařízení.
• Solární nabíječky: Pracuje se solárními panely pro obnovitelné, přenosné energetické systémy.
• Projekty Arduino a IoT: Poskytuje regulované nabíjení pro trackery, senzory a záznamníky dat založené na mikrokontroléru.
• Nouzové napájecí zdroje: Udržuje základní zařízení v chodu během výpadků napájení.
• Audio a osvětlovací zařízení: Napájí dobíjecí reproduktory, zesilovače, baterky a lampy.
• Nositelná a chytrá zařízení: Používá se v gadgetech s nízkou spotřebou, jako jsou fitness náramky a chytré zámky.
• Vzdělávací sady: Běžné ve výukových projektech pro začátečníky díky jednoduchému nabíjení přes USB a LED indikátorům.
Závěr
Modul TP4056 nabízí bezpečné a efektivní nabíjení lithiových baterií. Díky funkcím, jako je nastavitelný nabíjecí proud, indikátory stavu a volitelná ochrana, se dobře hodí pro mnoho projektů napájených bateriemi. Správné použití rezistorů, kabeláže a monitorování teploty zajišťuje spolehlivý výkon a delší životnost baterie, díky čemuž je TP4056 důvěryhodnou volbou pro kompaktní řešení nabíjení.
Často kladené dotazy
1. čtvrtletí. Může TP4056 nabíjet více baterií?
Ne. Nabíjí pouze jeden článek. Použijte BMS pro vícečlánkové sady.
2. čtvrtletí. Jaký je pohotovostní proud TP4056?
Velmi nízká, obvykle několik mikroampérů.
3. čtvrtletí. Podporuje TP4056 rychlé nabíjení jako QC nebo PD?
Ne. Funguje pouze s pevným napájením 5 V.
4. čtvrtletí. Generuje TP4056 při nabíjení teplo?
Ano. Rozptyluje další napětí jako teplo, což je znatelnější při vysokém proudu.
5. čtvrtletí. Může TP4056 běžet přímo ze solárních panelů?
Ne spolehlivě. Pro stabilní 5 V vstup použijte regulátor.
6. čtvrtletí. Jakou velikost baterie může TP4056 nabíjet?
Libovolná kapacita, pokud je nabíjecí proud správně nastaven pomocí odporu PROG.