TP4056 on kompaktne laadimis-IC, mis on mõeldud üheelemendiliste liitiumioon- ja liitiumpolümeerakude jaoks. See juhib laadimist konstantse voolu ja konstantse pinge kaudu, automaatse lõpetamisega 4,2 V juures. Moodulid sisaldavad sageli USB-sisendit, LED-indikaatoreid ja valikulisi kaitseahelaid. See artikkel sisaldab üksikasjalikku teavet spetsifikatsioonide, laadimisprotsessi, juhtmestiku, ohutuse ja rakenduste kohta.
Joonis 1. TP4056 moodul
TP4056 mooduli ülevaade
TP4056 on lineaarne laadimis-IC, mis on mõeldud üheelemendiliste liitiumioon- ja liitiumpolümeerakude jaoks. See reguleerib pinget ja voolu, et tagada ohutu laadimine, ning peatub automaatselt, kui element jõuab 4,2 V-ni. Tavaliselt integreeritud valmis laadimismoodulitesse, lihtsustab see aku haldamist, pakkudes USB-sisendit (Micro-USB või Type-C), selgeid ühendusaluseid 5 V sisendi ja aku klemmide jaoks ning LED-indikaatoreid laadimisoleku kohta. Mõned mooduliversioonid sisaldavad ka sisseehitatud kaitseahelaid, mis kaitsevad ülelaadimise, ülelaadimise ja lühise eest.
TP4056 elektrilised spetsifikatsioonid
| Parameeter | Tüüpiline väärtus / vahemik |
|---|---|
| Sisendpinge vahemik | 4,0 V – 8,0 V (maksimaalselt 8 V) |
| Laadimise lõpetamise pinge | 4,2 V ± 1,5% |
| Maksimaalne laadimisvool | Kuni 1 A (seatud takistiga) |
| Nirepinge (Pte-Charge) | Umbes 2,9 V |
| Lõpetamise praegune | Umbes 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Termiline seiskamine | \~145 °C (automaatne reguleerimine) |
TP4056 mooduli komponendid
Mooduli igal osal on kindel roll pinge juhtimisel, voolu juhtimisel ja aku kaitsmisel.
TP4056 IC
TP4056 IC on mooduli tuum, mis vastutab kogu laadimisprotsessi juhtimise eest. Kiip reguleerib automaatselt pinget ja voolu, lõpetab laadimise, kui aku on täis, ja taaskäivitub, kui pinge langeb.
Kaitseahelad (DW01A + 8205A MOSFET-id)
Enamik TP4056 mooduleid sisaldab DW01A IC-d ja kahte 8205A MOSFET-i, mis moodustavad sisseehitatud akuhaldussüsteemi (BMS). See jaotis kaitseb akut ülelaadimise, ülelaadimise, lühise ja liigse voolu eest. See katkestab koormuse automaatselt, kui pingetase langeb liiga madalale, ja ühendub uuesti, kui akut on uuesti ohutu kasutada. See tagab nii kasutaja ohutuse kui ka aku vastupidavuse.
Mikro-USB või C-tüüpi sisendport
Sisendport varustab laadimiseks vajalikku 5 V alalisvoolu. Seda saab ühendada USB-laadija, toitepanga või arvutiga. Enamik mooduleid kasutab mikro-USB-porti, samas kui uuemad versioonid sisaldavad kaasaegse ühilduvuse tagamiseks C-tüüpi pistikut. Port ühendub IN+ (VCC) ja IN– (GND) viikudega, tagades laadimisahelale stabiilse toite.
Indikaatori LED-tuled
Moodulil on kaks LED-i, mis näitavad laadimise olekut. Punane LED-tuli süttib, kui aku laeb, samas kui roheline või sinine LED-tuli süttib, kui laadimine on lõppenud või akut ei tuvastata. Need indikaatorid, mida juhivad TP4056 sisemised tihvtid, muudavad protsessi jälgimise lihtsaks ilma väliste tööriistadeta.
PROG tihvti takisti
Väike takisti PROG tihvtil määrab laadimisvoolu. Näiteks 1.2 kΩ takisti seab vooluks umbes 1A, samas kui 2 kΩ annab umbes 580 mA. Selle takisti reguleerimine võimaldab teil juhtida laadimiskiirust vastavalt aku suurusele ja ohutusnõuetele.
Kondensaatorid
Kaks lahtisiduvat kondensaatorit - üks üle sisendi ja teine üle aku klemmide - aitavad filtreerida pingemüra ja stabiliseerida toitevoogu. Tavaliselt vahemikus 1 μF kuni 10 μF tagavad need kondensaatorid sujuva laadimise ja kaitsevad vooluringi äkiliste võimsuskõikumiste eest.
PCB ja vase jäljed
Kõik komponendid on paigaldatud trükkplaadile (PCB), millel on vase jäljed, mis minimeerivad takistust ja aitavad soojust hajutada. Mõned versioonid sisaldavad termilisi viasid, mis tagavad parema soojuse hajumise suure vooluga laadimise ajal, tagades stabiilse ja pikaajalise töö.
TP4056 laadimisprotsess
Nirelaadimine (~2.9 V või madalam)
Kui aku on väga tühi, algab TP4056 väikese vooluga. Seda etappi nimetatakse nirelaenguks. See tõstab aeglaselt aku voltage enne normaalse laadimise algust ohutule tasemele. See hoiab ära sügavalt tühjenenud akude kahjustamise.
Pidev vool (CC-režiim)
Kui aku on taastatud, tagab TP4056 ühtlase laadimisvoolu. Täpse väärtuse määrab väline PROG takisti, sageli 500 mA või 1 A. See etapp on laadimise kiireim osa ja taastab suurema osa aku mahutavusest.
Konstantne pinge (CV-režiim)
Kui aku hakkab täis saama, lülitub TP4056 konstantse pinge režiimile. Pinget hoitakse 4,2 V juures, samal ajal kui laadimisvool aeglaselt väheneb. See võimaldab akul laadimise ohutult lõpetada ilma pingepiiri ületamata.
Lõpetamine
Laadimine lõpeb automaatselt, kui vool langeb umbes kümnendikuni programmeeritud väärtusest. Sel hetkel peatumine aitab vähendada aku pinget, väldib ülekuumenemist ja parandab aku üldist eluiga.
TP4056 mooduli variandid
TP4056 ilma kaitseta
| tunnusjoon | Detailid |
|---|---|
| Laadimise juhtimine | Saab hakkama ainult laadimisega, peale TP4056 IC enda pole turvaelemente. |
| Kaitseahelad | Ei kuulu komplekti (ei sisalda ülelaadimist, ülelaadimist ega lühiseohutust). |
| Disain | Väiksem, lihtsam ja tavaliselt odavam. |
| Parim kasutusjuhtum | Sobib, kui akul on juba oma BMS (Battery Management System) või kui on lisatud väline kaitse. |
TP4056 koos kaitsega
| tunnusjoon | Detailid |
|---|---|
| Laadimise juhtimine | Sama laadimisfunktsioon nagu tavalisel TP4056-l. |
| Kaitseahelad | Sisaldab DW01A kontrollerit ja FS8205A MOSFET-i. Pakub ülelaadimise, ülelaadimise ja lühisekaitset. |
| Disain | Veidi suurem plaat, üldiseks kasutamiseks ohutum. |
| Parim kasutusjuhtum | Ideaalne algajatele, isetegemise projektidele ja eraldiseisvatele elementidele (näiteks 18650 patareid ilma sisseehitatud kaitseta). |
TP4056 vooluahela skeemid ja juhtmestik
Sellel pildil on TP4056 laadimismooduli vooluahel, mis on ühendatud leivaplaadile, millele on ühendatud liitiumioonaku. USB 5 V sisend pakub laadimisallikat, mis siseneb mooduli IN+ ja IN-viikude kaudu. Aku on ühendatud klemmidega OUT+ ja OUT-, kus laadimist haldab TP4056 IC. Moodulil on ka LED-indikaatorid (STAT1/STAT2), mis näitavad laadimise olekut, punane laadimiseks ja sinine/roheline täislaetuks.
Temperatuuri jälgimiseks on kaasas NTC-termistor, mis tagab ohutu laadimise, peatades protsessi aku ülekuumenemise korral. Väljundklemmid mitte ainult ei lae elementi, vaid võivad toita ka välist koormust, nagu on näidatud seadistuses ühendatud LED-iga. See näitab mooduli võimet nii akut laadida kui ka toidet samaaegselt.
TP4056 levinumad probleemid ja parandused
| Probleem | Kirjeldus ja lahendus |
|---|---|
| LED-indikaator ei tööta | Kontrollige, kas TP4056 moodul, aku ja toiteallikas on õigesti ja õige polaarsusega ühendatud. Lahtine juhtmestik või kahjustatud LED/takisti põhjustab sageli rikkeid. Asendage kõik defektsed komponendid ja kinnitage tugevad jooteühendused. |
| Laadimine aeglaselt | Aeglane laadimine tuleneb tavaliselt madalast sisendvoolust või pingelangustest. Kasutage stabiilset 5 V / 1 A (või kõrgemat) toiteallikat, lühikese kvaliteediga USB-kaablit ja veenduge, et PROG-takisti seab õige voolu. Vältige õhukesi või korrodeerunud pistikuid. |
| Ülekuumenemine | TP4056 võib veidi soojeneda, kuid liigne kuumus annab märku halvast õhuvoolust või suurest voolust. Hoidke plaati ventileerituna ja vähendage voolu, suurendades PROG-takisti väärtust. Pidev ülekuumenemine võib lühendada komponentide eluiga. |
| Laadimise katkestused | Ebastabiilne toide või lahtised klemmid lõpetavad sageli ootamatult laadimise. Kasutage arvuti USB-toite asemel usaldusväärset alalisvooluadapterit ja veenduge, et kõik juhtmed ja klemmid oleksid tihedalt kinnitatud. |
| Aku ei hoia laetust | Kiiresti tühjenevad akud võivad olla vananenud või madala kvaliteediga. Kasutage alati originaalseid liitiumioon- või liitiumpolümeerelemente ja vältige sügavat tühjenemist alla 3 V. Usaldusväärse mahutavuse tagamiseks vahetage riknenud akud välja. |
| Moodul ei käivitu | Kui laadimine ei käivitu, veenduge, et sisend voltage on 4.5–5.5 V. Põhjuseks võivad olla kahjustatud USB-pordid, halb jootmine või vigane TP4056 IC. Kontrollige ühendusi ja vajadusel vahetage moodul välja. |
| Aku ülelaadimine | Aku üle 4.2 V näitab defektset IC-d või valet pingeviidet. Lõpetage kohe laadimine ja vahetage moodul välja. Enne taaskasutamist kontrollige alati väljundpinget multimeetriga. |
| Mõlemad LED-tuled põlevad või vilguvad | Kui nii "laadimine" kui ka "täis" LED-tuled süttivad või vilguvad, on probleemiks ebastabiilne sisend või halvad jooteühendused. Jootke nõrgad ühendused uuesti ja kasutage ühtlase töö tagamiseks püsivat 5 V toiteallikat. |
| Moodul ei tuvasta akut | Alla 2,5 V sügavalt tühjenenud rakke ei pruugita tuvastada. Eellaadige akut õrnalt pingel 4.2 V / < 100 mA, kuni voltage ületab 3 V, seejärel ühendage see uuesti normaalseks laadimiseks. |
| Lühis või suits | Suits või kuumutamine viitab vastupidisele polaarsusele või juhtmestiku vigadele. Enne sisselülitamist kontrollige veel kord kõiki ühendusi. Kasutage DW01A ja 8205A MOSFET-idega mooduleid, et tagada sisseehitatud kaitse lühise ja liigvoolu eest. |
TP4056 rakendused
• Kaasaskantav elektroonika: toidab laetavaid vidinaid, nagu kaamerad, MP3-mängijad ja käeshoitavad tööriistad.
• DIY akud: ideaalne väikeste seadmete ja robootika kohandatud akukomplektide jaoks.
• Akuhaldussüsteemid: Haldab laadimise juhtimist liitiumipõhiste akuseadistuste korral.
• Akupangad: kasutatakse kaasaskantavates laadijates telefonide ja väikeste seadmete laadimiseks.
• Päikeselaadijad: Töötab päikesepaneelidega taastuvate kaasaskantavate energiasüsteemide jaoks.
• Arduino ja IoT projektid: pakub reguleeritud laadimist mikrokontrolleril põhinevatele jälgijatele, anduritele ja andmelogijatele.
• Avariitoiteallikad: hoiab olulised seadmed töös elektrikatkestuste ajal.
• Heli- ja valgustusseadmed: toidab laetavaid kõlareid, võimendeid, taskulampe ja lampe.
• Kantavad ja nutiseadmed: kasutatakse väikese energiatarbega vidinates, nagu spordirihmad ja nutikad lukud.
• Õppekomplektid: Levinud algajatele mõeldud õppeprojektides tänu lihtsale USB-laadimisele ja LED-indikaatoritele.
Järeldus
TP4056 moodul pakub liitiumakude ohutut ja tõhusat laadimist. Tänu funktsioonidele, nagu reguleeritav laadimisvool, olekuindikaatorid ja valikuline kaitse, sobib see hästi paljude akutoitega projektide jaoks. Takistite, juhtmestiku ja temperatuuri jälgimise õige kasutamine tagab usaldusväärse jõudluse ja aku pikema tööea, muutes TP4056 usaldusväärseks valikuks kompaktsete laadimislahenduste jaoks.
Korduma kippuvad küsimused
1. küsimus. Kas TP4056 saab laadida mitut akut?
Ei. See laeb ainult ühte lahtrit. Kasutage BMS-i mitme rakuga pakettide jaoks.
2. kvartal. Mis on TP4056 ooterežiimi vool?
Väga madal, tavaliselt paar mikroamprit.
3. kvartal. Kas TP4056 toetab kiirlaadimist nagu QC või PD?
Ei. See töötab ainult fikseeritud 5 V toiteallikaga.
4. kvartal. Kas TP4056 toodab laadimise ajal soojust?
Jah. See hajutab lisapinget soojusena, mis on suure voolu korral märgatavam.
5. kvartal. Kas TP4056 saab töötada otse päikesepaneelidelt?
Mitte usaldusväärselt. Kasutage stabiilse 5 V sisendi jaoks regulaatorit.
6. kvartal. Millise suurusega akut saab TP4056 laadida?
Mis tahes võimsus, kui laadimisvool on PROG-takistiga õigesti seadistatud.