Меню

Tp4056 protect схема зарядного устройства на 2 аккумулятора 18650

Tp4056 protect схема зарядного устройства на 2 аккумулятора 18650

http://alielectronics.net/wp-content/uploads/2017/02/Bezimeni-1-kopiya-300x171.jpg

Контроллер основан на чипе TP4056 — контроллере зарядки Li-ion аккумуляторов со встроенным термодатчиком от NanJing Top Power ASIC Corp, это завершенное изделие с линейным зарядом по принципу постоянное напряжение/постоянный ток для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов. Чип от компании из Нанкина, провинция Цзянсу, Китай. Специализация — системы питания игрушек, телефонов, LCD, LCM. Основана в 2003 году.
Контроллер выполнен в корпусе SOP-8, имет на нижней поверхности металлический теплосьемник не соединенный с контактами, позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 ма (зависит от токозадающего резистора). Требует минимум навесных компонентов.
По сути это более навороченная модификация их же чипа TP4054, у которого в свою очередь куча аналогов (MCP73831, LTC4054, TB4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051). Кто тут кому аналог, судить не берусь.

Расположение выводов:

http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/312a77.png

Описание выводов:

  1. TEMP — подключение датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею. Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостановится. Контроль температуры отключается замыканием входа на общий провод.
  2. PROG — Программирование тока зарядки (1.2к — 10к);
    Постоянный ток зарядки и контроль напряжения зарядки выбираются сопротивлением резистора, между этим пином и GND;
    Для всех режимов зарядки, зарядный ток может быть выведен из формулы
  3. GND — Общий;
  4. Vcc — Напряжение питания, если ток потребления (ток зарядки батареи) становится ниже 30mA, контроллер уходит в спячку, потребляя от контакта BAT

2mkA;

  • BAT — Подключение аккумуляторной батареи (ICR, IMR);
  • STDBY — Индикация окончания заряда (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
  • При подключенной батарее, в течении зарядки — разомкнут, по окончании — замкнут;
  • При неподключенной батарее замкнут;
  • CHRG — Индикация зарядки (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
  • При подключенной батарее, в течении зарядки — замкнут, по окончании — разомкнут;
  • При неподключенной батарее, кратковременно включается с периодом 1-4 сек;
  • CE — Управление зарядкой. При подаче высокого уровня микросхема находится в рабочем режиме, при низком уровне контроллер в состоянии сна. Вход TTL и CMOS совместим;
  • Процесс зарядки состоит из нескольких этапов:

    1. Контроль напряжения подключенного аккумулятора (постоянно);
    2. Зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) до уровня 2.9 В (если требуется);
    3. Зарядка максимальным током (1000мА при Rprog = 1.2к);
    4. При достижении на батарее 4.2 В идет стабилизация напряжения на уровне 4.2В. Ток падает по мере зарядки;
    5. При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) зарядное устройство отключается. Переход к п. 1

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/77144f.png

    Контроллер имеет хороший профиль CC/CV и может быть адаптирован ко многим различным конфигурациям зарядки и типам Li-ion аккумуляторов. Номинальный зарядный ток может быть изменен подбором единственного резистора.
    Модуль представляет из себя небольшую платку (19 х 27 мм, рядом элемент ААА) с собранной схемой зарядного устройства.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/6f71a5.png

    Схема контроллера TP4056 практически идентична схеме из даташита, за исключением подключения термодатчика аккумулятора. На полученных модулях цвет светодиодов окончания зарядки другой, вместо зеленого — синий.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/edb18c.png

    Можно (если понадобилось) вывести вход термодатчика отдельным проводком, напаявшись на лапку и отрезав ее от GND. Или же подняв лапку над платой и напаявшись.

    Описание:

    • Напряжение питания +4,5…+8,0 вольт (более 5,5 В не рекомендуется, чип перегревается);
    • Разьем Mini-USB на плате, для питания от USB-порта компьютера или универсального блока питания;
    • Ток заряда 1,0 Ампер (1000 мА), легко программируется изменением значения резистора Rprog (от 1,2k до 10k (по даташиту, на самом деле до

    http://alielectronics.net/wp-content/uploads/2017/02/Bezimeni-5.jpg

  • Важно: источник питания (USB порт, USB адаптер, или др.) должен обеспечивать ток заряда с некоторым запасом. Не все порты USB могут обеспечить ток более 500 мА;
  • Напряжение окончания заряда аккумулятора: 4,2 вольта;
  • Светодиод индикации заряда;
  • Светодиод индикации окончания заряда;
  • Готовый модуль;
  • Миниатюрные размеры 19 х 27 мм;
  • Вес модуля 1,9 гр;
  • Тесты зарядки реальных аккумуляторов:

    Заявленная емкость 3400mAh:

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/85a2db.png

    Очень хороший график CC/CV, немного затянуто падение СС, это увеличивает время зарядки, но аккумулятору от этого хуже не будет. Ток зарядки не достиг заявленных 1000мА. Возможно его ограничила температура самого контроллера. Контроллер сначала сильно разогревшись к концу зарядки остывает.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/64b631.png

    Снижение напряжения питания до 4.5 В, увеличивает время зарядки и уменьшает температуру, но итоговое напряжение немного ниже.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/719aab.png

    Увеличение напряжения питания действительно увеличивает температуру, но также и уменьшает ток. Когда чип перегревается, он уменьшает ток.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/9a2a87.png

    То же, но использован небольшой алюминиевый радиатор на контроллере. И это действительно помогает, температура ниже, чем при питании от 5,0 В.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/ac53e3.png

    Старый 16340 IMR аккумулятор от видеокамеры также был заряжен успешно.

    После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора. Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 mkA. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова.
    При отключении и подключении аккумулятора, зарядка включится только если напряжение аккумулятора ниже 4.0В.

    Внимание. Контроллер имеет одну особенность, не описанную в даташите.
    Он не содержит схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выходит из строя из-за превышения максимального тока и теплового пробоя. Но это только полбеды, контроллер пробивается накоротко, и на его выходе (батарее) появляется полное (!) входное напряжение.
    Это особенно актуально для заряда пальчиковых аккумуляторов типа 18650. При установке очень легко ошибиться с полярностью.

    Можно купить и модули с защитой:

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/991723.png

    Кроме контроллера зарядки ТP4056 в него добавлены два чипа: DW01 (схема защиты) + ML8205A(сдвоенный ключ MOSFET).

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/ab1995.png

    Что эта схема добавляет в характеристики предыдущего модуля:

    • Встроенная защита окончания зарядки: 4,2 вольт (ТP4056 и так это делает);
    • Встроенная защита от короткого замыкания по выходу (ограничение на 3А);
    • Встроенная защита от глубокого разряда аккумулятора (+2,4 вольт);
    • Разьем Micro-USB на плате, в предыдущем Mini-USB;

    К сожалению защитить от переполюсовки он надолго не сможет, ограничит ток на 3А. Для DW01 и ML8205A такой ток некритичен, ТP4056 быстро перегреется.

    Аккумулятор подключается к контактам B+ и B-
    Нагрузка подключается к контактам OUT+ и OUT-

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/01/14/75babe.jpg

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/01/14/038fc0.jpg

    Все чипы хорошо известны и проверены

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/01/14/00c903.jpg

    Реальная схема устройства

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/02/02/8f2263.jpg

    Отсутствует ограничивающий резистор на входе TP4056 — видимо кабель подключения выполняет эту функцию.
    Реальный ток заряда 0,93А.
    Зарядка отключается при напряжении на аккумуляторе 4,19В
    Потребляемый ток от аккумулятора всего 3мкА, что значительно меньше саморазряда любого аккумулятора.

    Описание некоторых элементов.

    R5 C2 — фильтр цепи питания DW01A. Через него также осуществляется контроль напряжения на аккумуляторе.
    R6 — нужен для защиты от переполюсовки зарядки. Через него также измеряется падение напряжения на ключах для нормальной работы защиты.
    Красный светодиод — индикация процесса заряда аккумулятора
    Синий светодиод — индикация окончания заряда аккумулятора

    Переполюсовку аккумулятора плата выдерживает лишь кратковременно — быстро перегревается ключ FS8205A. Сами по себе FS8205A и DW01A переполюсовки аккумулятора не боятся из-за наличия токоограничивающих резисторов, но из-за подключения TP4056 ток переполюсовки начинает течь через него.

    При напряжении аккумулятора 4,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,052 Ом
    При напряжении аккумулятора 3,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,055 Ом

    Защита от токовой перегрузки — двухступенчатая и срабатывает, если:
    — ток нагрузки превышает 27А в течение 3мкс
    — ток нагрузки превышает 3А в течение 10мс
    Информация рассчитана по формулам из спецификации, реально это не проверить.
    Длительный максимальный ток отдачи получился около 2,5А, при этом ключ заметно нагревается, т.к. на нём теряется 0,32Вт.

    Защита от переразряда аккумулятора срабатывает при напряжении 2,39В — маловато будет, не всякий аккумулятор можно безопасно разряжать до такого низкого напряжения.

    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:

    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.

    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

    ЗАРЯДНОЕ НА МИКРОСХЕМЕ TP4056

    В интернет магазинах появились в продаже недорогие и компактные платки ЗУ литиевых аккумуляторов на микросхеме TP4056, а так же отдельные микросхемы. Для тех, кому трудно что-то похожее собрать самому, но хочется иметь нечто приемлемое из ЗУ для своих аккумуляторов, данная платка будет очень кстати.

    ЗАРЯДНОЕ НА МИКРОСХЕМЕ TP4056 - плата ЗУ

    Я недавно приобрёл их несколько штук и такое зарядное встроил в свой фонарик. В фонаре была зарядка от сети и внутри него стоял гасящий конденсатор с диодным мостом и всё — с такой зарядкой аккумулятор быстро бы пришёл в негодность.

    ЗАРЯДНОЕ НА МИКРОСХЕМЕ TP4056 в фонарик

    Пару месяцев испытаний подтвердили — работает микросхема просто отлично! Потому и выложил рецензию по ней. И главное, платка сразу же пригодилась, купил хороший фонарик, а там зарядка просто никакая, пожалел аккумулятор и установил новое ЗУ, влезла как влитая с минимумом переделок.

    Схема ЗАРЯДНОГО НА МИКРОСХЕМЕ TP4056

    У микросхемы на донышке есть пластинка для отвода тепла, она имеет общий минус, не стоит этим пренебрегать! На печатной плате под неё предусмотрена площадка для отвода тепла. Чип TP4056 начинает незначительно греться при длительной зарядке током от 800 мА. Печатка сделана в зеркальном виде (сразу на печать), тут выложен общий вид для ознакомления с расположением деталек. На плате есть чип перемычка с нулевым сопротивлением, в зависимости от питаемого напряжения её можно заменить на диод шоттки или просто диод в smd исполнении, согласно разновидности схем.

    Плата печатная контроллера заряда литиевых аккумуляторов

    Их себе почти десяток потом заказал, и пару микросхем отдельно — это если готовая платка куда-то не влезет, можно и самому развести, деталек минимум. У себя резистор Rprog заменил на 2,2к под зарядный ток 540 мА, пока заряжал аккумулятор нагрева не заметил никакого. На плате стоит резистор на заряд 1 А, таким током правда не заряжал, но читал рецензии, что с ним нагрев есть незначительный, для успокоения решается простой установкой маленького радиатора на микросхему.

    ЗАРЯДНОЕ НА двух МИКРОСХЕМАХ TP4056 - схема

    ЗАРЯДНОЕ НА двух МИКРОСХЕМАХ TP4056 - подключение

    Радует ещё то, что цена очень заманчивая, они ранее стоили намного дороже и не так были распостранены, а теперь дешевле и доступней. Соответственно, будет в интернете попадаться что-то интересное по ним, буду добавлять на форум. Пока вот ещё немного информации по данной микросхеме. С вами был Igoran.

    Источник

    Контроллер заряда на TP4056.

    http://alielectronics.net/wp-content/uploads/2017/02/Bezimeni-1-kopiya-300x171.jpg

    Контроллер основан на чипе TP4056 — контроллере зарядки Li-ion аккумуляторов со встроенным термодатчиком от NanJing Top Power ASIC Corp, это завершенное изделие с линейным зарядом по принципу постоянное напряжение/постоянный ток для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов. Чип от компании из Нанкина, провинция Цзянсу, Китай. Специализация — системы питания игрушек, телефонов, LCD, LCM. Основана в 2003 году.
    Контроллер выполнен в корпусе SOP-8, имет на нижней поверхности металлический теплосьемник не соединенный с контактами, позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 ма (зависит от токозадающего резистора). Требует минимум навесных компонентов.
    По сути это более навороченная модификация их же чипа TP4054, у которого в свою очередь куча аналогов (MCP73831, LTC4054, TB4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051). Кто тут кому аналог, судить не берусь.

    Расположение выводов:

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/312a77.png

    Описание выводов:

    1. TEMP — подключение датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею. Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостановится. Контроль температуры отключается замыканием входа на общий провод.
    2. PROG — Программирование тока зарядки (1.2к — 10к);
      Постоянный ток зарядки и контроль напряжения зарядки выбираются сопротивлением резистора, между этим пином и GND;
      Для всех режимов зарядки, зарядный ток может быть выведен из формулы
    3. GND — Общий;
    4. Vcc — Напряжение питания, если ток потребления (ток зарядки батареи) становится ниже 30mA, контроллер уходит в спячку, потребляя от контакта BAT

    2mkA;

  • BAT — Подключение аккумуляторной батареи (ICR, IMR);
  • STDBY — Индикация окончания заряда (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
  • При подключенной батарее, в течении зарядки — разомкнут, по окончании — замкнут;
  • При неподключенной батарее замкнут;
  • CHRG — Индикация зарядки (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
  • При подключенной батарее, в течении зарядки — замкнут, по окончании — разомкнут;
  • При неподключенной батарее, кратковременно включается с периодом 1-4 сек;
  • CE — Управление зарядкой. При подаче высокого уровня микросхема находится в рабочем режиме, при низком уровне контроллер в состоянии сна. Вход TTL и CMOS совместим;
  • Процесс зарядки состоит из нескольких этапов:

    1. Контроль напряжения подключенного аккумулятора (постоянно);
    2. Зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) до уровня 2.9 В (если требуется);
    3. Зарядка максимальным током (1000мА при Rprog = 1.2к);
    4. При достижении на батарее 4.2 В идет стабилизация напряжения на уровне 4.2В. Ток падает по мере зарядки;
    5. При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) зарядное устройство отключается. Переход к п. 1

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/77144f.png

    Контроллер имеет хороший профиль CC/CV и может быть адаптирован ко многим различным конфигурациям зарядки и типам Li-ion аккумуляторов. Номинальный зарядный ток может быть изменен подбором единственного резистора.
    Модуль представляет из себя небольшую платку (19 х 27 мм, рядом элемент ААА) с собранной схемой зарядного устройства.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/6f71a5.png

    Схема контроллера TP4056 практически идентична схеме из даташита, за исключением подключения термодатчика аккумулятора. На полученных модулях цвет светодиодов окончания зарядки другой, вместо зеленого — синий.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/edb18c.png

    Можно (если понадобилось) вывести вход термодатчика отдельным проводком, напаявшись на лапку и отрезав ее от GND. Или же подняв лапку над платой и напаявшись.

    Описание:

    • Напряжение питания +4,5…+8,0 вольт (более 5,5 В не рекомендуется, чип перегревается);
    • Разьем Mini-USB на плате, для питания от USB-порта компьютера или универсального блока питания;
    • Ток заряда 1,0 Ампер (1000 мА), легко программируется изменением значения резистора Rprog (от 1,2k до 10k (по даташиту, на самом деле до

    http://alielectronics.net/wp-content/uploads/2017/02/Bezimeni-5.jpg

  • Важно: источник питания (USB порт, USB адаптер, или др.) должен обеспечивать ток заряда с некоторым запасом. Не все порты USB могут обеспечить ток более 500 мА;
  • Напряжение окончания заряда аккумулятора: 4,2 вольта;
  • Светодиод индикации заряда;
  • Светодиод индикации окончания заряда;
  • Готовый модуль;
  • Миниатюрные размеры 19 х 27 мм;
  • Вес модуля 1,9 гр;
  • Тесты зарядки реальных аккумуляторов:

    Заявленная емкость 3400mAh:

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/85a2db.png

    Очень хороший график CC/CV, немного затянуто падение СС, это увеличивает время зарядки, но аккумулятору от этого хуже не будет. Ток зарядки не достиг заявленных 1000мА. Возможно его ограничила температура самого контроллера. Контроллер сначала сильно разогревшись к концу зарядки остывает.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/64b631.png

    Снижение напряжения питания до 4.5 В, увеличивает время зарядки и уменьшает температуру, но итоговое напряжение немного ниже.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/719aab.png

    Увеличение напряжения питания действительно увеличивает температуру, но также и уменьшает ток. Когда чип перегревается, он уменьшает ток.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/9a2a87.png

    То же, но использован небольшой алюминиевый радиатор на контроллере. И это действительно помогает, температура ниже, чем при питании от 5,0 В.

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/ac53e3.png

    Старый 16340 IMR аккумулятор от видеокамеры также был заряжен успешно.

    После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора. Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 mkA. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова.
    При отключении и подключении аккумулятора, зарядка включится только если напряжение аккумулятора ниже 4.0В.

    Внимание. Контроллер имеет одну особенность, не описанную в даташите.
    Он не содержит схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выходит из строя из-за превышения максимального тока и теплового пробоя. Но это только полбеды, контроллер пробивается накоротко, и на его выходе (батарее) появляется полное (!) входное напряжение.
    Это особенно актуально для заряда пальчиковых аккумуляторов типа 18650. При установке очень легко ошибиться с полярностью.

    Можно купить и модули с защитой:

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/991723.png

    Кроме контроллера зарядки ТP4056 в него добавлены два чипа: DW01 (схема защиты) + ML8205A(сдвоенный ключ MOSFET).

    http://we.easyelectronics.ru/uploads/images/00/36/78/2015/11/01/ab1995.png

    Что эта схема добавляет в характеристики предыдущего модуля:

    • Встроенная защита окончания зарядки: 4,2 вольт (ТP4056 и так это делает);
    • Встроенная защита от короткого замыкания по выходу (ограничение на 3А);
    • Встроенная защита от глубокого разряда аккумулятора (+2,4 вольт);
    • Разьем Micro-USB на плате, в предыдущем Mini-USB;

    К сожалению защитить от переполюсовки он надолго не сможет, ограничит ток на 3А. Для DW01 и ML8205A такой ток некритичен, ТP4056 быстро перегреется.

    Аккумулятор подключается к контактам B+ и B-
    Нагрузка подключается к контактам OUT+ и OUT-

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/01/14/75babe.jpg

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/01/14/038fc0.jpg

    Все чипы хорошо известны и проверены

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/01/14/00c903.jpg

    Реальная схема устройства

    http://img.mysku-st.ru/uploads/images/02/80/11/2015/02/02/8f2263.jpg

    Отсутствует ограничивающий резистор на входе TP4056 — видимо кабель подключения выполняет эту функцию.
    Реальный ток заряда 0,93А.
    Зарядка отключается при напряжении на аккумуляторе 4,19В
    Потребляемый ток от аккумулятора всего 3мкА, что значительно меньше саморазряда любого аккумулятора.

    Описание некоторых элементов.

    R5 C2 — фильтр цепи питания DW01A. Через него также осуществляется контроль напряжения на аккумуляторе.
    R6 — нужен для защиты от переполюсовки зарядки. Через него также измеряется падение напряжения на ключах для нормальной работы защиты.
    Красный светодиод — индикация процесса заряда аккумулятора
    Синий светодиод — индикация окончания заряда аккумулятора

    Переполюсовку аккумулятора плата выдерживает лишь кратковременно — быстро перегревается ключ FS8205A. Сами по себе FS8205A и DW01A переполюсовки аккумулятора не боятся из-за наличия токоограничивающих резисторов, но из-за подключения TP4056 ток переполюсовки начинает течь через него.

    При напряжении аккумулятора 4,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,052 Ом
    При напряжении аккумулятора 3,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,055 Ом

    Защита от токовой перегрузки — двухступенчатая и срабатывает, если:
    — ток нагрузки превышает 27А в течение 3мкс
    — ток нагрузки превышает 3А в течение 10мс
    Информация рассчитана по формулам из спецификации, реально это не проверить.
    Длительный максимальный ток отдачи получился около 2,5А, при этом ключ заметно нагревается, т.к. на нём теряется 0,32Вт.

    Защита от переразряда аккумулятора срабатывает при напряжении 2,39В — маловато будет, не всякий аккумулятор можно безопасно разряжать до такого низкого напряжения.

    Источник

    Читайте также:  Обзор зарядного устройства кулон 820