מדריך מלא TP4056: מודול טעינה, מעגל, מפרטים ויישומים

ה-TP4056 הוא מעגל-משולב (IC) טעינה קומפקטי המיועד לסוללות ליתיום-יון וליתיום-פולימר חד-תאיות. הוא שולט בטעינה באמצעות זרם קבוע ומתח קבוע, עם סיומות אוטומטיות ב- 4.2 V. המודולים כוללים לעתים קרובות כניסת USB, מחווני LED ומעגלי הגנה אופציונליים. מאמר זה מספק מידע מפורט על מפרטים, תהליך טעינה, חיווט, בטיחות ויישומים.

ג1. סקירה כללית של מודול TP4056

ג2. TP4056 מפרט חשמלי

ג3. רכיבי מודול TP4056

ג4. תהליך טעינה TP4056

ג5. גרסאות מודול TP4056

ג6. דיאגרמות מעגלים וחיווט TP4056

ג7. בעיות ותיקונים נפוצים של TP4056

ג8. יישומי TP4056

ג9. מסקנה

ג10. שאלות נפוצות

Figure 1. TP4056 Module

איור 1. מודול TP4056

מודול TP4056 נגמרview

ה-TP4056 הוא מעגל-משולב לטעינה ליניארית המיועד לסוללות ליתיום-יון וליתיום-פולימר חד-תאיות. הוא מווסת מתח וזרם כדי להבטיח טעינה בטוחה ומפסיק אוטומטית ברגע שהתא מגיע ל- V 4.2. משולב בדרך כלל במודולי טעינה מוכנים, הוא מפשט את ניהול הסוללה על ידי הספקת כניסת USB (Micro-USB או Type-C), רפידות חיבור ברורות עבור הדקי כניסה וסוללה V 5 ומחווני LED עבור מצב טעינה. גרסאות מודול מסוימות כוללות גם מעגלי הגנה מובנים להגנה מפני טעינת יתר, פריקת יתר וקצר חשמלי.

מפרט חשמלי TP4056

פרמטר	ערך / טווח אופייני
טווח מתח כניסה	4.0 וולט – 8.0 וולט (מקסימום 8 וולט)
מתח סיום טעינה	4.2 וולט ± 1.5%
זרם טעינה מרבי	עד 1 אמפר (מוגדר על ידי נגד)
טפטוף (Pte-Charge) מתח	כ-2.9 וולט
זרם סיום	בערך 0.1 × I\_CHG (C/10)
כיבוי תרמי	\~145 מעלות צלזיוס (ויסות אוטומטי)

רכיבים של מודול TP4056

Figure 2. Components of the TP4056 Module

כל חלק של המודול ממלא תפקיד ספציפי בבקרת מתח, ניהול זרם והגנה על הסוללה.

TP4056 IC

ה-TP4056 IC הוא הליבה של המודול, האחראי על שליטה בכל תהליך הטעינה. השבב מווסת אוטומטית את המתח והזרם, מפסיק להיטען כאשר הסוללה מלאה ומופעל מחדש כאשר המתח יורד.

מעגלי הגנה (DW01A + 8205A MOSFETs)

רוב מודולי TP4056 כוללים מעגל-משולב DW01A ו-8205A MOSFETs כפולים היוצרים מערכת ניהול סוללות מובנית (BMS). סעיף זה מגן על הסוללה מפני טעינת יתר, פריקת יתר, קצר חשמלי וזרם מוגזם. הוא מנתק את העומס באופן אוטומטי כאשר כרךtagרמות המתח יורדות נמוכות מדי ומתחבר מחדש ברגע שהסוללה בטוחה לשימוש שוב. זה מבטיח הן את בטיחות המשתמש והן את עמידות הסוללה.

יציאת קלט מיקרו-USB או Type-C

יציאת הקלט מספקת את מתח ה-5V DC הנדרש לטעינה. זה יכול להתחבר למטען USB, בנק כוח או מחשב. רוב המודולים משתמשים ביציאת Micro-USB, בעוד שגרסאות חדשות יותר כוללות מחבר Type-C לתאימות מודרנית. היציאה מתחברת לפיני IN+ (VCC) ו-IN– (GND), ומספקת כוח יציב למעגל הטעינה.

נוריות חיווי

למודול שתי נוריות LED המציגות את מצב הטעינה. הנורית האדומה נדלקת כאשר הסוללה נטענת, בעוד שהנורית הירוקה או הכחולה נדלקת לאחר השלמת הטעינה או שלא מזוהה סוללה. מחוונים אלה, הנשלטים על ידי הפינים הפנימיים של ה-TP4056, מקלים על ניטור התהליך ללא כלים חיצוניים.

נגד סיכת צפרדע

נגד קטן על סיכת PROG קובע את זרם הטעינה. לדוגמה, נגד של 1.2 kΩ מגדיר את הזרם לכ- 1A, בעוד ש- 2 kΩ מספק כ- 580 mA. כוונון נגד זה מאפשר לך לשלוט במהירות הטעינה בהתבסס על גודל הסוללה ודרישות הבטיחות.

קבלים

שני קבלי ניתוק - אחד על פני הכניסה ואחד על פני הדקי הסוללה - עוזרים לסנן רעשי מתח ולייצב את זרימת ההספק. בדרך כלל בין μF 1 ל- μF 10, קבלים אלה מבטיחים טעינה חלקה ומגנים על המעגל מפני תנודות הספק פתאומיות.

עקבות PCB ונחושת

כל הרכיבים מורכבים על לוח מעגלים מודפסים (PCB) עם עקבות נחושת הממזערים את ההתנגדות ומסייעים בפיזור חום. גרסאות מסוימות כוללות מעברים תרמיים לפיזור חום טוב יותר במהלך טעינה בזרם גבוה, מה שמבטיח פעולה יציבה וארוכת טווח.

תהליך טעינה TP4056

Figure 3. TP4056 Charging Process

טעינת טפטוף (~2.9 וולט ומטה)

כאשר הסוללה חלשה מאוד, ה- TP4056 מתחיל בזרם קטן. שלב זה נקרא מטען טפטוף. זה מעלה לאט את מתח הסוללה לרמה בטוחה לפני תחילת הטעינה הרגילה. זה מונע נזק לסוללות שהתרוקנו עמוק.

זרם קבוע (מצב CC)

לאחר התאוששות הסוללה, ה-TP4056 מספק זרם טעינה קבוע. הערך המדויק נקבע על ידי נגד ה-PROG החיצוני, לרוב 500 mA או 1 A. שלב זה הוא החלק המהיר ביותר בטעינה ומשחזר את רוב קיבולת הסוללה.

מתח קבוע (מצב CV)

כאשר הסוללה מתקרבת להיות מלאה, ה-TP4056 עובר למצב מתח קבוע. המתח מוחזק על 4.2 וולט בעוד זרם הטעינה יורד לאט. זה מאפשר לסוללה לסיים את הטעינה בבטחה מבלי לחרוג ממגבלת המתח.

סיום

הטעינה מסתיימת אוטומטית כאשר הזרם יורד לכעשירית מהערך המתוכנת. עצירה בשלב זה עוזרת להפחית את עומס הסוללה, מונעת התחממות יתר ומשפרת את חיי הסוללה הכוללים.

גרסאות מודול TP4056

TP4056 ללא הגנה

תכונה	פרטים
בקרת טעינה	מטפל בטעינה בלבד, ללא תכונות בטיחות מעבר ל-TP4056 IC עצמו.
מעגלי הגנה	לא כלול (ללא טעינת יתר, פריקת יתר או בטיחות קצר חשמלי).
עיצוב	קטן יותר, פשוט יותר ובדרך כלל עלות נמוכה יותר.
מקרה השימוש הטוב ביותר	מתאים כאשר לסוללה כבר יש BMS (מערכת ניהול סוללות) משלה או כאשר מתווספת הגנה חיצונית.

TP4056 עם הגנה

תכונה	פרטים
בקרת טעינה	אותה פונקציית טעינה כמו ה-TP4056 הבסיסי.
מעגלי הגנה	כולל בקר DW01A ורכיבי MOSFET FS8205A. מספק הגנה מפני טעינת יתר, פריקת יתר וקצר חשמלי.
עיצוב	לוח מעט גדול יותר, בטוח יותר לשימוש כללי.
מקרה השימוש הטוב ביותר	אידיאלי למתחילים, פרויקטים של עשה זאת בעצמך ותאים עצמאיים (כגון סוללות 18650 ללא הגנה מובנית).

דיאגרמות מעגלים וחיווט TP4056

Figure 4. TP4056 Circuit Diagrams and Wiring

תמונה זו מציגה מעגל מודול טעינה TP4056 המחובר על לוח אב-טיפוס עם סוללת ליתיום-יון מחוברת. כניסת USB 5 V מספקת את מקור הטעינה, שנכנס דרך פיני IN+ ו-IN- של המודול. הסוללה מחוברת למסופי OUT+ ו-OUT-, שם הטעינה מנוהלת על ידי ה-TP4056 IC. המודול כולל גם מחווני LED (STAT1/STAT2) המציגים את מצב הטעינה, אדום לטעינה וכחול/ירוק לטעינה מלאה.

תרמיסטור NTC כלול לניטור טמפרטורה, מה שמבטיח טעינה בטוחה על ידי השהיית התהליך אם הסוללה מתחממת יתר על המידה. מסופי הפלט לא רק טוענים את התא אלא יכולים גם להפעיל עומס חיצוני, כפי שמוצג עם הנורית המחוברת בהגדרה. זה מדגים את יכולתו של המודול גם לטעון את הסוללה וגם לספק חשמל בו זמנית.

בעיות ותיקונים נפוצים של TP4056

גיליון	תיאור ופתרון
מחוון LED לא עובד	בדוק שמודול TP4056, הסוללה ומקור החשמל מחוברים כהלכה בקוטביות הנכונה. חיווט רופף או LED/נגד פגום גורמים לרוב לכשל. החלף את כל הרכיבים הפגומים ואשר את מפרקי ההלחמה המוצקים.
טעינה איטית	טעינה איטית נובעת בדרך כלל מזרם כניסה נמוך או נפילות מתח. השתמש במקור מתח יציב של 5 V / 1 A (ומעלה), בכבל USB איכותי קצר, וודא שנגד ה-PROG מגדיר את הזרם הנכון. הימנע ממחברים דקים או פגומים.
התחממות יתר	ה-TP4056 עשוי להתחמם מעט, אך עודף חום מאותת על זרימת אוויר לקויה או זרם גבוה. שמור על הלוח מאוורר והפחת את הזרם על ידי הגדלת ערך נגד PROG. התחממות יתר מתמשכת עלולה לקצר את חיי הרכיבים.
הפרעות טעינה	חשמל לא יציב או מסופים רופפים מפסיקים לעתים קרובות להיטען באופן בלתי צפוי. השתמש במתאם DC אמין במקום במתח USB של המחשב, וודא שכל החוטים וההדקים מאובטחים היטב.
הסוללה לא מחזיקה טעינה	סוללות שמתרוקנות במהירות עשויות להיות מיושנות או באיכות נמוכה. השתמש תמיד בתאי ליתיום-יון או ליתיום-פולימר מקוריים והימנע מפריקות עמוקות מתחת ל-3 V. החלף סוללות פגומות לקבלת קיבולת אמינה.
המודול לא מתחיל	אם הטעינה לא מתחילה, ודא שנפח הכניסהtage הוא 4.5 V-5.5 V. יציאות USB פגומות, הלחמה לקויה או IC TP4056 פגום עשויים להיות אחראים. בדוק חיבורים והחלף את המודול במידת הצורך.
טעינת יתר של הסוללה	סוללה העולה על 4.2 וולט מצביעה על IC פגום או על כרך שגויtagהפניה. הפסק את הטעינה מיד והחלף את המודול. בדוק תמיד את מתח המוצא עם מולטימטר לפני שימוש חוזר.
שתי הנוריות דולקות או מהבהבות	כאשר נוריות "טעינה" ו"מלאות" נדלקות או מהבהבות, הבעיה היא קלט לא יציב או חיבורי הלחמה גרועים. הלחמו מחדש חיבורים חלשים והשתמשו במקור מתח יציב של V 5 לפעולה עקבית.
מודול לא מזהה סוללה	ייתכן שלא יתגלו תאים שנפרקו עמוק מתחת ל-2.5 וולט. טען מראש את הסוללה בעדינות ב -4.2 וולט / < 100 mA עד שהמתח עולה על 3 וולט, ואז חבר אותה מחדש לטעינה רגילה.
קצר חשמלי או עשן	עשן או חימום מרמזים על קוטביות הפוכה או טעויות חיווט. בדוק שוב את כל החיבורים לפני ההפעלה. השתמש במודולים עם רכיבי MOSFET DW01A ו- 8205A עבור הגנה מובנית מפני קצרים וזרם-יתר.

יישומי TP4056

• אלקטרוניקה ניידת: מפעיל גאדג'טים נטענים כגון מצלמות, נגני MP3 וכלי כף יד.

• ערכות סוללות DIY: אידיאלי עבור מכלולי סוללות מותאמים אישית במכשירים קטנים ורובוטיקה.

• מערכות ניהול סוללות: מטפל בבקרת טעינה במערכי סוללות מבוססות ליתיום.

• פאוור בנקים: משמש במטענים ניידים לטעינת טלפונים ומכשירים קטנים.

• מטענים סולאריים: עובד עם פאנלים סולאריים למערכות חשמל מתחדשות וניידות.

• פרויקטים של Arduino ו-IoT: מספק טעינה מוסדרת עבור עוקבים, חיישנים ואוגרי נתונים מבוססי מיקרו-בקרים.

• ספקי כוח לשעת חירום: שומר על מכשירים חיוניים פועלים במהלך הפסקות חשמל.

• התקני שמע ותאורה: מפעיל רמקולים נטענים, מגברים, פנסים ומנורות.

• מכשירים לבישים וחכמים: משמשים בגאדג'טים בעלי הספק נמוך כמו רצועות כושר ומנעולים חכמים.

• ערכות חינוכיות: נפוצות בפרויקטי למידה למתחילים בשל טעינת ה-USB הפשוטה ומחווני ה-LED שלה.

סיכום

מודול TP4056 מציע טעינה בטוחה ויעילה עבור סוללות ליתיום. עם מאפיינים כמו זרם טעינה מתכוונן, מחווני מצב והגנה אופציונלית, הוא מתאים היטב לפרויקטים רבים מוזני-סוללות. שימוש נכון בנגדים, חיווט וניטור טמפרטורה מבטיח ביצועים אמינים וחיי סוללה ארוכים יותר, מה שהופך את ה- TP4056 לבחירה מהימנה עבור פתרונות טעינה קומפקטיים.