Меню

Tp4056 модуль зарядного устройства параметры

Tp4056 модуль зарядного устройства параметры

Зарядное устройство для 18650 Li-on, Li-po аккумуляторов

Зарядное устройство 18650 с micro-USB для Li-ion, Li-po аккумуляторов — это модуль TP4056 с защитой и с встроенным в микросхему термодатчиком. Предназначен для безопасной зарядки литиевых элементов питания с номинальным напряжением 3,7 В. На плате установлен микро-USB разъем, что обеспечивает удобство для подключения к зарядному 18650 устройству внешнего питания.
Процесс платы зарядки разбит на несколько этапов:
1 — Зарядка 10% током до напряжения 2,9 В
2 — Зарядка максимальным током 1 А до уровня 4,2 В
3 — При достижении напряжения 4,2 В на батарее, происходит стабилизация на уровне 4,2 В
4 — При напряжении 4,2 В на элементе, ток плавно падает по мере зарядки до 10%
5 — Микросхема TP4056 отключает цепь заряда.
На всех этапах постоянно производится контроль напряжения подключенного аккумулятора. Зарядное устройство снабжено функциями защиты аккумулятора от разряда, перезаряда и от перенапряжения при зарядке.

Характеристики зарядного устройства:

Входное напряжение: 4,35 В — 6 В
Выходное напряжение зарядки: 4,2 В
Максимальный ток зарядки: 1000 мА
Напряжение защиты от перезарядки аккумулятора: 4,28 В
Напряжение защиты разряда батареи: 2,8 В
Максимальный ток разряда 3 А
Срабатывание защиты при токе выше 3 А
Размер платы: около 25 x 16 мм Состояние светодиодов:
красный — аккумулятор заряжается
зеленый — аккумулятор полностью заряжен

Источник



Простое зарядное устройство литий-ионных аккумуляторов малой ёмкости на TP4056

Прогресс в сфере носимой коммуникационной электроники, такой как мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки, происходит быстрыми темпами, и даже можно сказать скачками. Современные портативные устройства хотя и выполнены на экономичных и энерго-эффективных чипах и процессорах, но в общей сложности, ввиду своей многофункциональности, энергопотребление устройства в целом довольно велико, и следовательно требует ёмких аккумуляторов питания и мощных зарядных устройств для этих аккумуляторов. Это всё ничего, но такими зарядными устройствами невозможно корректно зарядить аккумуляторы малой ёмкости, которые зачастую достаются радиолюбителю из старых мобильных телефонов или разобранных батарей ноутбуков:

Аккумуляторы старых мобильных телефоновАккумуляторы из разобранной батареи ноутбука
Аккумуляторы старых мобильных телефонов и из разобранной батареи ноутбука

Такие аккумуляторы, как правило, извлекаются из отработавших определённый срок устройств, и характеризуются пониженной ёмкостью и возросшим внутренним сопротивлением. Их вполне можно использовать в различных радиолюбительских самоделках с автономным питанием и сравнительно низким энергопотреблением, но если заряжать такие аккумуляторы стандартными современными средствами током большой величины, то прекращение заряда будет происходить при их неполной зарядке, что нецелесообразно, и не позволит задействовать весь оставшийся ресурс.

Описание

Как раз для корректной и полной зарядки отработавших и потерявших свои первоначальные свойства аккумуляторов и разрабатывалось предлагаемое простое зарядное устройство, максимальный зарядный ток которого не превышает 350 мА, а процесс зарядки производится методом ток-напряжение до значения 4,35 В. Имеется индикация режима зарядки и защита самого устройства от короткого замыкания в нагрузке. Питание производится от осветительной сети 220В, или от автономного источника с постоянным напряжением 5В, а собрано всё в компактном корпусе ЗУ мобильного телефона:

Внешний вид готового устройства
Внешний вид готового устройства

Внимание! Автор статьи не является разработчиком отдельных узлов единой конструкции, и никак не претендует на их схемотехнические решения. Данное устройство работает под высоким напряжением, опасным для жизни. Строго соблюдайте все меры безопасности. При повторении и/или ремонте Вы всё делаете на свой страх и риск. Автор не несёт никакой ответственности за Ваши действия.

Что бы не придумывать всё с нуля и облегчить задачу как проектирования, так и повторения, за основу конструкции был взят модуль зарядки литий-ионных аккумуляторов с обозначением TP4056, который собран на одноимённой микросхеме, представляющей собой линейный стабилизатор тока с внешним резистором, задающим его значение. В составе имеется разного рода защита и индикация режимов работы, а его цена на Алиэкспресс довольно низкая, которая составляла 12 центов на момент написания статьи. Там же есть и вариант с защитой самого заряжаемого аккумулятора от глубокой разрядки, но в данном случае такая опция была не нужна:

Плата модуля зарядки TP4056
Плата модуля зарядки TP4056

Сам модуль имеет разъём микро-USB для подачи питания, которое дублируется на контактных площадках возле него. Так же на контактные площадки выведено выходное напряжение, для подачи на заряжаемый аккумулятор. Как уже говорилось, основой модуля является микросхема TP4056, кроме которой на плате установлены индикаторные светодиоды и некоторая обвязка. Типовая схема включения микросхемы довольна простая, и дополнительно учитывает подключение датчика температуры, для защиты заряжаемого аккумулятора от перегрева, но его подключение на плате модуля не предусмотрено, хотя при большом желании терморезистор можно подсоединить к первому выводу микросхемы:

Типовая схема включения микросхемы TP4056
Типовая схема включения микросхемы TP4056

Входное напряжение питания 5 Вольт, на модуль подаётся через разъём USB, или на контактные площадки «IN+» и «IN-«, а аккумулятор подключается к площадкам с обозначением «BAT+» и «BAT-«. Во время процесса зарядки светится красный светодиод, а после завершения он гаснет, и зажигается светодиод зелёного цвета свечения. Интересной особенностью микросхемы является тот факт, что необходимый ток зарядки аккумулятора можно задавать внешним резистором, который называется программным, и на плате модуля он отмечен как «R-prog». На готовом модуле сопротивление этого резистора рассчитано на зарядный ток 1А, что довольно много для аккумуляторов небольшой ёмкости. В официальной документации на микросхему TP4056 представлена формула для расчёта силы зарядного тока по определённому сопротивлению этого резистора:

Читайте также:  Зарядное устройство от нажатия

Схема подключения модуля зарядки TP4056

Формула для расчёта сопротивления программного резистора
Схема подключения модуля зарядки TP4056 и формула для расчёта сопротивления программного резистора

Кроме этого имеется так же таблица готовых значений сопротивления этого резистора под определённую силу зарядного тока. Самым оптимальным током зарядки для небольших аккумуляторов был выбран ток порядка 350 мА, которому в этой таблице соответствует значение сопротивления где то между 3 и 4 кОм. Далее заводской резистор поверхностного монтажа был выпаян, а на его место был установлен выводной резистор на сопротивление 3,3 кОм. Если считать по формуле, то зарядный ток как раз получается около 360 мА. Так же с платы были удалены штатные светодиоды, а их контакты были выведены наружу тонкими цветными проводниками в изоляции:

Таблица соответствия тока зарядки от сопротивления резистора Доработанная плата модуля TP4056
Доработанная плата модуля TP4056 и таблица соответствия тока зарядки от сопротивления резистора

Так же цветные проводники были припаяны и к контактным площадкам модуля, для дальнейшего подключения к месту назначения. А сама плата была установлена в нижнюю часть корпуса с сохранением штатного USB-разъёма, под который в нужном месте было сделано продолговатое отверстие. Через этот разъём можно будет производить зарядку аккумуляторов от других автономных источников с выходным напряжением 4,5 — 7,5 Вольт:

Установленная в корпус плата модуля TP4056
Установленная в корпус плата модуля TP4056

В качестве штатного источника питания, был применён преобразователь сетевого напряжения, уже имеющийся в используемом корпусе адаптера для телефона. Его принципиальная схема очень простая, и по желанию её можно легко повторить. Преобразователь основан на обратно-ходовом блокинг-генераторе и содержит минимум деталей. Подобное устройство уже описывалось в предыдущей статье, но хотя, по сравнению с прошлым, в схеме и имеется второй транзистор, её сборка будет ненамного сложнее одно-транзисторной конструкции:

Принципиальная схема преобразователя сетевого напряжения

Входное напряжение осветительной сети, через ограничитель тока на резисторе R1, который одновременно выполняет роль предохранителя, подаётся на выпрямительный мост на диодах D1 — D4, и выпрямляясь сглаживается фильтрующим конденсатором C1.

На транзисторе Q1 выполнен блокинг-генератор, возбуждающийся за счёт положительной обратной связи по переменному току, посредством трансформатора Tr1, через цепочку C4, R6.

Стабилизация выходного напряжения, а точнее напряжения на обмотке связи III, происходит за счёт отрицательной обратной связи по постоянному напряжению через выпрямительный диод D6, и задающий уровень выходного напряжения стабилитрон ZD1. Конденсатор C3 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения отрицательной обратной связи, а само выходное напряжение преобразователя снимается с обмотки II трансформатора, выпрямляясь диодом D5 и сглаживаясь конденсатором фильтра C2.

Индикаторный светодиод LED1 с ограничительным резистором R7 на выходе играет роль индикатора, и некоторой начальной нагрузки, без которой напряжение на обмотках трансформатора может возрасти неограниченно, что приведёт прежде всего к пробою транзисторов и выходу их из строя.

На транзисторе Q2 собран узел отрицательной обратной связи по току, защищающий ключевой транзистор и выходные элементы от перегрузок. Как видно, стабилизация выходного напряжения не выполняется непосредственно, что является главным недостатком схемы и причиной низкой стабильности выходного напряжения, но в данном случае это не критично, так как к выходу будет подключаться модуль TP4056, имеющий в своём составе стабилизатор тока и напряжения. Полная схема всего зарядного устройства выглядит следующим образом:

Полная схема зарядного устройства с модулем TP4056

Вместо указанного преобразователя, можно использовать любой другой источник с ЭДС от 4,5В до 7,5В, обеспечивающий необходимый ток нагрузки. Ну а далее рассмотрим, как самостоятельно собрать и наладить зарядное устройство с описываемым преобразователем, как с самым простым вариантом.

Коротко о деталях

Конденсаторы C1, C2 и C3 электролитические, C1 на напряжение не ниже 400 Вольт, а C2 на удвоенное значение выходного напряжения. Все резисторы малогабаритные, с мощностью рассеивания 0,25 Вт. Выпрямительные диоды D1 — D4 высоковольтные, на ток от 1 А. Диоды D5 и D6 должны быть высокочастотными, с малым временем восстановления. От стабилитрона ZD1 (должен иметь малый ток стабилизации) зависит средний уровень выходного напряжения, который должен уметь обеспечивать трансформатор и преобразователь в целом. Силовой транзистор ключа Q1 так же высоковольтный, обратной проводимости, малой или средней мощности. В качестве второго транзистора можно использовать почти любой экземпляр из транзисторов малой мощности, с коэффициентом передачи тока базы от 50 и невысоким обратным током коллектора. В одном из таких преобразователей даже использовался советский транзистор KT315, который нормально работал в данной схеме.

Сам трансформатор выполнен на ферритовом сердечнике E24/12/6 типоразмера Ш6×6, который обязательно должен иметь зазор между двумя его половинами. В данном случае зазор был составлен из одного слоя обмоточного теплостойкого скотча. Первичная обмотка содержит 300 витков провода, диаметром 0,08 мм, а обмотки II и III имеют по 8 витков. Провод обмотки II должен выдерживать выходной ток нагрузки и может иметь диаметр 0,6 — 0,8 мм. Диаметр провода обмотки обратной связи III не критичен и можно использовать провод с диаметром от 0,1 мм. Между обмотками следует намотать изоляционный материал, такой как трансформаторная бумага или теплостойкий скотч. Обязательно нужно обратить внимание на фазировку обмоток, начала которых на принципиальной схеме обозначены точками. При неправильной фазировке преобразователь не запустится, или будет работать некорректно.

Читайте также:  Купить зарядное устройство для аккумуляторов шуруповерта black decker

Конструкция устройства

Все радиоэлементы преобразователя размещены на односторонней плате небольших размеров, к которой с одного края подводится сетевое напряжение от вилки на корпусе устройства, а с другого снимается выходное постоянное напряжение, подаваемое далее на вход платы модуля зарядки, установленной в корпусе, рядом с сетевой вилкой. К выходу модуля TP4056 подсоединены два провода различных цветов, продетые в гибкий направляющий фиксатор для вывода наружу. Посадочное место штатного светодиода преобразователя оказалось продублированным на другом конце платы, где впоследствии дополнительно был установлен второй светодиод зелёного цвета свечения. Контактные дорожки этих светодиодов были разрезаны, и к ним так же были припаяны разноцветные проводники, ведущие от контактных площадок предварительно удалённых светодиодов на плате зарядки. Для дополнительного светодиода, во второй части корпуса, в соответствующем месте было просверлено отверстие. Для окончательной сборки плата до упора вставляется в пазы внутри корпуса, головки светодиодов при этом выглядывают наружу. Держатель шнура фиксируется в предназначенной для него прорези, а половинки корпуса стягиваются винтом:

Плата преобразователя Дополнительное отверстие в корпусе

Сборка устройства Готовое зарядное устройство
Плата преобразователя и готовое зарядное устройство

Тестирование / Зарядка аккумулятора

Прежде чем окончательно собрать зарядное устройство в корпус, было замерено выходное напряжение преобразователя, с подключённым к нему модулем зарядки (уровень напряжения на входе модуля). Значение этого напряжения составило 5,5 Вольт, которое можно считать напряжением холостого хода:

Выходное напряжение преобразователя на холостом ходу
Выходное напряжение преобразователя на холостом ходу

При нормальной работе устройства, без подключённого аккумулятора, светится зелёный индикаторный светодиод, а напряжение на выходе при этом поддерживается в районе 4,1 Вольт. Во время короткого замыкания выходных проводников зелёный светодиод гаснет, и зажигается красный, а уровень выходного тока при этом не превышает значения 0,1 Ампер, что вполне безопасно как для самого устройства, так и для соединительных проводов:

Выходное напряжение устройства без подключённого аккумулятора
Выходное напряжение устройства без подключённого аккумулятора

Ток короткого замыкания выходных проводников
Ток короткого замыкания выходных проводников

Далее к изготовленному зарядному устройству был подключен разряженный до конца аккумулятор, и в начале, ток зарядки составил ровно 350 мА. При этом светится красный светодиод, а по истечении получаса, зарядный ток упал до значения 200 мА. Корпус устройства во время процесса слегка нагрелся, но по ощущению температура нагрева была невысокой, и её замеры не проводились:

Зарядка аккумулятора
Зарядка аккумулятора

Ток зарядки в начале процесса
Ток зарядки в начале процесса

Снижение зарядного тока
Снижение зарядного тока

В самом конце процесса зарядки напряжение на аккумуляторе достигает значения 4,35 Вольт, а ток зарядки снижается до уровня 36 мА, после чего резко падает, и процесс зарядки прекращается. При этом красный светодиод гаснет, и зажигается зелёный, сигнализируя об окончании зарядки аккумулятора. По истечении некоторого времени ЭДС аккумулятора снижается, но зарядка не возобновляется до определённого порога, указанного в документации на микросхему модуля:

Напряжение полностью заряжённого аккумулятора
Напряжение полностью заряжённого аккумулятора

Снижение зарядного тока в конце процесса зарядки
Снижение зарядного тока в конце процесса зарядки

Снижение ЭДС аккумулятора после завершения зарядки
Снижение ЭДС аккумулятора после завершения зарядки

В полевых условиях, при отсутствии осветительной сети, но при наличии автономного источника тока с соответствующим напряжением, такого как хранилище энергии (Power Bank) или ноутбук, заряжать аккумуляторы можно через разъём микро-USB, в обход преобразователя сетевого напряжения, который в таком случае не задействован, и в зарядке участвует только модуль TP4056. Заряжаемый аккумулятор подключается как обычно, а питание на устройство подаётся USB кабелем:

Питание зарядного устройства посредством USB
Питание зарядного устройства посредством USB

Самодельное зарядное устройство, собранное из простых и доступных деталей, получилось компактным и довольно надёжным. Его можно использовать на постоянной основе, для зарядки аккумулятора какого-либо одного устройства, или применить как универсальное устройство для зарядки большинства имеющихся аккумуляторов малой и средней ёмкости. Так например полная зарядка старого использованного аккумулятора с остаточной ёмкостью 800 мА*час, производится примерно за три часа, а по желанию можно установить другой ток зарядки, установив необходимый программный резистор, и использовав соответствующий преобразователь сетевого напряжения.

Тем, кому лень читать статью, для простого ознакомления с зарядным устройством можно посмотреть короткое видео.

Источник

TP4056 схема подключения модуля зарядки

Модуль TP4056 схема подключения

Модуль TP4056 ► с защитой аккумуляторов от перезарядки и короткого замыкания. Рассмотрим, как правильно подключить модуль зарядки к плате Ардуино с нагрузкой.

Модуль зарядки TP4056 с защитой аккумуляторов от перезарядки, перегрузки и короткого замыкания. TP4056 со встроенным термодатчиком позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 мА, сила тока регулируется заменой резистора Rprog на модуле. Рассмотрим, как правильно включить модуль зарядки аккумуляторов с нагрузкой к микроконтроллеру Ардуино для бесперебойного питания платы.

Читайте также:  Сколько вольт должен выдавать зарядное устройство для зарядки автомобильного аккумулятора

TP4056 модуль зарядки с защитой li-ion аккумуляторов

Контроллер TP4056 является улучшенной модификацией чипа TP4054. Имеет защиту от короткого замыкания, автоматически завершает зарядку аккумуляторов при напряжении на выходе 4,2 Вольт и снижении тока заряда до 1/10 от заданной величины. При зарядке аккумулятора на плате включается красный светодиод, когда батарея полностью заряжена включается встроенный зеленый светодиод.

Схема модуля зарядки TP4056 с защитой аккумуляторов

Схема модуля зарядки TP4056 с защитой литиевых аккумуляторов

Технические характеристики TP4056

График зарядки аккумулятора от модуля на TP4056

  • Контроллер: TP4056 для зашиты переразряда/перезаряда аккумулятора;
  • Режим зарядки: линейная 1%;
  • Ток зарядки: до 1 Ампер (настраивается);
  • Точность зарядки: 1.5%;
  • Входное напряжение: 4.5 — 5,5 Вольт;
  • Напряжение полного заряда: 4,2 Вольт;
  • Защита от переполюсовки: нет;
  • Защита от перезаряда: 4,30 ± 0,050 Вольт;
  • Защита от переразряда: 2,40 ± 0,100 Вольт;
  • Входной разъем: mini USB и контакты для проводов;
  • Размеры платы: 25 × 17 × 4 мм.

График зарядки аккумулятора от модуля на TP4056

График зарядки аккумуляторов от TP4056 изображен выше. Процесс состоит из нескольких этапов. Сначала идет зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (по умолчанию 1,2 кОм) до уровня 2,9 Вольт. Затем идет зарядка максимальным током, а при достижении заряда 4,2 Вольта происходит стабилизация напряжения. При достижении тока 1/10 от заданного значения — зарядка отключается.

Резистор (кОм) Ток заряда (мА)
30
20
10
5
4
3
2
1.66
1.5
1.33
1.2
50
70
130
250
300
400
580
690
780
900
1000

Чтобы подобрать оптимальный ток зарядки аккумулятора, необходимо правильно подобрать резистор Rprog, согласно таблице, размещенной выше. Разберем простой пример: имеется аккумулятор емкостью 1700 Ампер/часов. Чтобы узнать необходимый ток зарядки, следует емкость разделить на 2, то есть: 1700 / 2 = 850 мА. Поэтому необходимо заменить резистор Rprog на резистор с сопротивлением 1,33 кОм.

TP4056 схема подключения с нагрузкой

Модуль tp4056 подключение к аккумулятору 18650

Модуль tp4056 подключение к аккумулятору 18650

На картинке выше, продемонстрировано использование модуля зарядки при подключении к нагрузке с одним аккумулятором 18650. Обратите внимание, что при отсутствии внешнего источника питания, подключенного к USB-порту или контактам IN, на пины OUT начнет поступать питание от аккумулятора. На выходе будет напряжение 3,7 Вольт, но это можно исправить, используя повышающий преобразователь.

TP4056 подключение аккумуляторов 18650

Повер банк на модуле зарядки TP4056

Повер банк на модуле зарядки TP4056

На схеме выше показано, как сделать с помощью модуля зарядки источник бесперебойного питания для микроконтроллера Arduino Uno или power bank. Но для этого следует подключить к модулю TP4056 несколько аккумуляторов, чтобы увеличить емкость батареи и более длительное время работы устройства. Также потребуется любой модуль, повышающий постоянное напряжение до 5 Вольт.

TP4056 схема подключения к Ардуино плате

Как мы уже говорили, данную схему повер банка можно использовать в качестве источника бесперебойного питания для Arduino Nano или Uno. Для этого к повышающему модулю следует подключить USB шнур. Черный провод USB кабеля припаивается к контакту модуля VOUT-, а красный провод к VOUT+. В качестве питания для модуля зарядки можно использовать солнечные панели или блок питания.

Заключение. Мы рассмотрели, как подключить модуль зарядки TP4056 и аккумуляторы 18650 с защитой от перезарядки и переразряда, чтобы сделать power bank своими руками. Теперь вы знаете, как правильно подключить к TP4056 к Arduino для бесперебойной работы устройств на микроконтроллере. Любые вопросы по рассмотренной теме вы можете оставить ниже в комментариях к этой записи.

Источник

Зарядное устройство для 18650 Li-on, Li-po аккумуляторов

Зарядное устройство для 18650 Li-on, Li-po аккумуляторов

Зарядное устройство 18650 с micro-USB для Li-ion, Li-po аккумуляторов — это модуль TP4056 с защитой и с встроенным в микросхему термодатчиком. Предназначен для безопасной зарядки литиевых элементов питания с номинальным напряжением 3,7 В. На плате установлен микро-USB разъем, что обеспечивает удобство для подключения к зарядному 18650 устройству внешнего питания.
Процесс платы зарядки разбит на несколько этапов:
1 — Зарядка 10% током до напряжения 2,9 В
2 — Зарядка максимальным током 1 А до уровня 4,2 В
3 — При достижении напряжения 4,2 В на батарее, происходит стабилизация на уровне 4,2 В
4 — При напряжении 4,2 В на элементе, ток плавно падает по мере зарядки до 10%
5 — Микросхема TP4056 отключает цепь заряда.
На всех этапах постоянно производится контроль напряжения подключенного аккумулятора. Зарядное устройство снабжено функциями защиты аккумулятора от разряда, перезаряда и от перенапряжения при зарядке.

Характеристики зарядного устройства:

Входное напряжение: 4,35 В — 6 В
Выходное напряжение зарядки: 4,2 В
Максимальный ток зарядки: 1000 мА
Напряжение защиты от перезарядки аккумулятора: 4,28 В
Напряжение защиты разряда батареи: 2,8 В
Максимальный ток разряда 3 А
Срабатывание защиты при токе выше 3 А
Размер платы: около 25 x 16 мм Состояние светодиодов:
красный — аккумулятор заряжается
зеленый — аккумулятор полностью заряжен

Источник