TP4056 er en kompakt opladnings-IC designet til enkeltcellede lithium-ion- og lithium-polymer-batterier. Den styrer opladning gennem konstant strøm og konstant spænding med automatisk terminering ved 4,2 V. Moduler inkluderer ofte USB-indgang, LED-indikatorer og valgfrie beskyttelseskredsløb. Denne artikel indeholder detaljerede oplysninger om specifikationer, opladningsproces, ledninger, sikkerhed og applikationer.
Figur 1. TP4056 Modul
Oversigt over TP4056-modul
TP4056 er en lineær opladnings-IC designet til enkeltcellede lithium-ion- og lithium-polymer-batterier. Den regulerer spænding og strøm for at sikre sikker opladning og stopper automatisk, når cellen når 4,2 V. Den er almindeligvis integreret i færdige opladningsmoduler og forenkler batteristyringen ved at levere USB-indgang (Micro-USB eller Type-C), klare forbindelsespuder til 5 V-indgange og batteripoler og LED-indikatorer til opladningsstatus. Nogle modulversioner inkluderer også indbyggede beskyttelseskredsløb for at beskytte mod overopladning, overafladning og kortslutninger.
TP4056 elektriske specifikationer
| Parameter | Typisk værdi / rækkevidde |
|---|---|
| Indgangsspændingsområde | 4,0 V – 8,0 V (maks. 8 V) |
| Opladningsafslutningsspænding | 4,2 V ± 1,5 % |
| Maksimal ladestrøm | Op til 1 A (indstillet af modstand) |
| Vedligeholdelsesspænding (Pte-Charge) | Omkring 2,9 V |
| Opsigelse nuværende | Ca. 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Termisk nedlukning | \~145 °C (automatisk regulering) |
Komponenter i TP4056-modulet
Hver del af modulet tjener en specifik rolle i at kontrollere spænding, styre strøm og beskytte batteriet.
TP4056 IC
TP4056 IC er kernen i modulet, der er ansvarlig for at kontrollere hele opladningsprocessen. Chippen regulerer automatisk spænding og strøm, stopper opladningen, når batteriet er fuldt, og genstarter, når spændingen falder.
Beskyttelseskredsløb (DW01A + 8205A MOSFET'er)
De fleste TP4056-moduler inkluderer en DW01A IC og dobbelte 8205A MOSFET'er, der danner et indbygget batteristyringssystem (BMS). Dette afsnit beskytter batteriet mod overopladning, overafladning, kortslutninger og overdreven strøm. Den afbryder automatisk belastningen, når spændingsniveauerne falder for lavt og tilsluttes igen, når batteriet er sikkert at bruge igen. Dette sikrer både brugersikkerhed og batteriets holdbarhed.
Micro-USB eller Type-C indgangsport
Indgangsporten leverer den 5V DC-strøm, der kræves til opladning. Den kan tilsluttes en USB-oplader, powerbank eller computer. De fleste moduler bruger en Micro-USB-port, mens nyere versioner inkluderer et Type-C-stik for moderne kompatibilitet. Porten forbindes til IN+ (VCC) og IN– (GND) benene, hvilket giver stabil strøm til opladningskredsløbet.
Indikator LED'er
Modulet har to LED'er, der viser opladningsstatus. Den røde LED tændes, når batteriet oplades, mens den grønne eller blå LED lyser, når opladningen er fuldført, eller der ikke registreres noget batteri. Disse indikatorer, der styres af TP4056's interne ben, gør det nemt at overvåge processen uden eksterne værktøjer.
PROG Pin modstand
En lille modstand på PROG-stiften bestemmer ladestrømmen. For eksempel indstiller en 1,2 kΩ modstand strømmen til omkring 1A, mens 2 kΩ giver omkring 580 mA. Ved at justere denne modstand kan du styre opladningshastigheden baseret på batteristørrelse og sikkerhedskrav.
Kondensatorer
To afkoblingskondensatorer - en på tværs af indgangen og en på tværs af batteripolerne - hjælper med at filtrere spændingsstøj og stabilisere strømstrømmen. Disse kondensatorer, der typisk er mellem 1 μF og 10 μF, sikrer jævn opladning og beskytter kredsløbet mod pludselige strømudsving.
PCB- og kobberspor
Alle komponenter er monteret på et printkort (PCB) med kobberspor, der minimerer modstanden og hjælper med at sprede varmen. Nogle versioner inkluderer termiske vias for bedre varmeafledning under højstrømsopladning, hvilket sikrer stabil og langvarig drift.
TP4056 Opladningsproces
Vedligeholdelsesopladning (~2.9 V eller lavere)
Når et batteri er meget lavt, begynder TP4056 med en lille strøm. Dette stadie kaldes trickle charge. Det hæver langsomt batterispændingen til et sikkert niveau, før normal opladning begynder. Dette forhindrer beskadigelse af batterier, der er dybt afladede.
Konstant strøm (CC-tilstand)
Når batteriet er gendannet, giver TP4056 en konstant ladestrøm. Den nøjagtige værdi indstilles af den eksterne PROG-modstand, ofte 500 mA eller 1 A. Dette trin er den hurtigste del af opladningen og gendanner det meste af batteriets kapacitet.
Konstant spænding (CV-tilstand)
Når batteriet nærmer sig at være fuldt, skifter TP4056 til konstant spændingstilstand. Spændingen holdes på 4,2 V, mens ladestrømmen langsomt falder. Dette gør det muligt for batteriet at afslutte opladningen sikkert uden at gå over spændingsgrænsen.
Opsigelse
Opladningen slutter automatisk, når strømmen falder til ca. en tiendedel af den programmerede værdi. At stoppe på dette tidspunkt hjælper med at reducere batteristress, undgår overophedning og forbedrer batteriets samlede levetid.
TP4056 Modul Varianter
TP4056 uden beskyttelse
| Funktion | Detaljer |
|---|---|
| Kontrol af opladning | Håndterer kun opladning, ingen sikkerhedsfunktioner ud over selve TP4056 IC. |
| Beskyttelseskredsløb | Ikke inkluderet (ingen overopladning, overafladning eller kortslutningssikkerhed). |
| Design | Mindre, enklere og normalt lavere omkostninger. |
| Bedste brugssag | Velegnet når batteriet allerede har sit eget BMS (Battery Management System), eller når ekstern beskyttelse tilføjes. |
TP4056 med beskyttelse
| Funktion | Detaljer |
|---|---|
| Kontrol af opladning | Samme opladningsfunktion som den grundlæggende TP4056. |
| Beskyttelseskredsløb | Inkluderer DW01A-controller og FS8205A MOSFET'er. Giver beskyttelse mod overopladning, overafladning og kortslutning. |
| Design | Lidt større bræt, sikrere til almindelig brug. |
| Bedste brugssag | Ideel til begyndere, gør-det-selv-projekter og enkeltstående celler (såsom 18650-batterier uden indbygget beskyttelse). |
TP4056 Kredsløbsdiagrammer og ledninger
Dette billede viser et TP4056-opladningsmodulkredsløb tilsluttet et breadboard med et lithium-ion-batteri tilsluttet. USB 5 V-indgangen leverer opladningskilden, som kommer ind gennem modulets IN+ og IN– ben. Batteriet er forbundet til OUT+ og OUT– terminalerne, hvor opladningen styres af TP4056 IC. Modulet har også LED-indikatorer (STAT1/STAT2), der viser opladningsstatus, rød for opladning og blå/grøn for fuldt opladet.
En NTC-termistor er inkluderet til temperaturovervågning, hvilket sikrer sikker opladning ved at sætte processen på pause, hvis batteriet overophedes. Udgangsterminalerne oplader ikke kun cellen, men kan også forsyne en ekstern belastning, som vist med LED'en tilsluttet i opsætningen. Dette demonstrerer modulets evne til både at oplade batteriet og levere strøm samtidigt.
TP4056 Almindelige problemer og rettelser
| Udgave | Beskrivelse & Løsning |
|---|---|
| LED-indikator virker ikke | Kontroller, at TP4056-modulet, batteriet og strømkilden er korrekt tilsluttet med korrekt polaritet. Løse ledninger eller en beskadiget LED/modstand forårsager ofte fejl. Udskift eventuelle defekte komponenter, og bekræft solide loddeforbindelser. |
| Opladning langsomt | Langsom opladning skyldes normalt lav indgangsstrøm eller spændingsfald. Brug en stabil 5 V / 1 A (eller højere) strømkilde, et USB-kabel af kort kvalitet, og sørg for, at PROG-modstanden indstiller den korrekte strøm. Undgå tynde eller korroderede stik. |
| Overophedning | TP4056 kan varme lidt, men overskydende varme signalerer dårlig luftstrøm eller høj strøm. Hold kortet ventileret og reducer strømmen ved at øge PROG-modstandsværdien. Kontinuerlig overophedning kan forkorte komponenternes levetid. |
| Afbrydelser ved opladning | Ustabil strøm eller løse terminaler stopper ofte opladningen uventet. Brug en pålidelig DC-adapter i stedet for computerens USB-strøm, og sørg for, at alle ledninger og terminaler er tæt fastgjort. |
| Batteriet holder ikke opladningen | Batterier, der aflades hurtigt, kan være ældede eller af lav kvalitet. Brug altid originale lithium-ion- eller lithium-polymer-celler og undgå dybe afladninger under 3 V. Udskift nedbrudte batterier for pålidelig kapacitet. |
| Modulet starter ikke | Hvis opladningen ikke starter, skal du bekræfte input voltage er 4.5 V–5.5 V. Beskadigede USB-porte, dårlig lodning eller en defekt TP4056 IC kan være ansvarlig. Undersøg forbindelserne og udskift modulet om nødvendigt. |
| Overopladning af batteri | Et batteri, der overstiger 4.2 V, angiver en defekt IC eller forkert voltage reference. Stop opladningen med det samme, og udskift modulet. Kontroller altid output voltage med et multimeter før genbrug. |
| Begge LED'er tændt eller flimrende | Når både "opladning" og "fuld" LED'er lyser eller flimrer, er problemet ustabil indgang eller dårlige loddesamlinger. Lod svage forbindelser igen, og brug en stabil 5 V strømkilde til ensartet drift. |
| Modul registrerer ikke batteri | Dybt udladede celler under 2.5 V registreres muligvis ikke. Foroplad batteriet forsigtigt ved 4.2 V / < 100 mA, indtil voltage overstiger 3 V, og tilslut det derefter igen til normal opladning. |
| Kortslutning eller røg | Røg eller opvarmning tyder på omvendt polaritet eller ledningsfejl. Dobbelttjek alle forbindelser, før du tænder. Brug moduler med DW01A og 8205A MOSFET'er til indbygget beskyttelse mod kortslutninger og overstrøm. |
TP4056 Ansøgninger
• Bærbar elektronik: Driver genopladelige gadgets såsom kameraer, MP3-afspillere og håndholdte værktøjer.
• Gør-det-selv-batteripakker: Ideel til brugerdefinerede batterisamlinger i små enheder og robotteknologi.
• Batteristyringssystemer: Håndterer opladningskontrol i lithium-baserede batteriopsætninger.
• Powerbanks: Bruges i bærbare opladere til genopladning af telefoner og små enheder.
• Solopladere: Fungerer med solpaneler til vedvarende, bærbare strømsystemer.
• Arduino- og IoT-projekter: Giver reguleret opladning til mikrocontroller-baserede trackere, sensorer og dataloggere.
• Nødstrømforsyninger: Holder vigtige enheder kørende under strømafbrydelser.
• Lyd- og belysningsenheder: Driver genopladelige højttalere, forstærkere, lommelygter og lamper.
• Bærbare og smarte enheder: Bruges i gadgets med lavt strømforbrug som fitnessbånd og smarte låse.
• Uddannelsessæt: Almindeligt i læringsprojekter for begyndere på grund af dets enkle USB-opladning og LED-indikatorer.
Konklusion
TP4056-modulet tilbyder sikker og effektiv opladning af lithiumbatterier. Med funktioner som justerbar ladestrøm, statusindikatorer og valgfri beskyttelse er den velegnet til mange batteridrevne projekter. Korrekt brug af modstande, ledninger og temperaturovervågning sikrer pålidelig ydeevne og længere batterilevetid, hvilket gør TP4056 til et pålideligt valg til kompakte opladningsløsninger.
Ofte stillede spørgsmål
Spørgsmål 1. Kan TP4056 oplade flere batterier?
Nej. Den oplader kun én celle. Brug en BMS til flercellede pakker.
Spørgsmål 2. Hvad er standbystrømmen for TP4056?
Meget lav, normalt et par mikroampere.
Spørgsmål 3. Understøtter TP4056 hurtig opladning som QC eller PD?
Nej. Det fungerer kun med en fast 5 V-forsyning.
Spørgsmål 4. Genererer TP4056 varme under opladning?
Ja. Det spreder ekstra spænding som varme, mere mærkbar ved høj strøm.
Spørgsmål 5. Kan TP4056 køre direkte fra solpaneler?
Ikke pålideligt. Brug en regulator til en stabil 5 V-indgang.
Spørgsmål 6. Hvilken batteristørrelse kan TP4056 oplade?
Enhver kapacitet, så længe ladestrømmen er indstillet korrekt med PROG-modstanden.