TP4056 on kompakti latauspiiri, joka on suunniteltu yksikennoisille litiumioni- ja litiumpolymeeriakuille. Se ohjaa latausta vakiovirran ja vakiojännitteen kautta automaattisella päätteellä 4,2 V:lla. Moduulit sisältävät usein USB-tulon, LED-merkkivalot ja valinnaiset suojapiirit. Tämä artikkeli sisältää yksityiskohtaisia tietoja teknisistä tiedoista, latausprosessista, johdotuksesta, turvallisuudesta ja sovelluksista.
Kuva 1. TP4056-moduuli
TP4056-moduuli ohiview
TP4056 on lineaarinen latauspiiri, joka on suunniteltu yksikennoisille litiumioni- ja litiumpolymeeriakuille. Se säätelee jännitettä ja virtaa turvallisen latauksen varmistamiseksi ja pysähtyy automaattisesti, kun kenno saavuttaa 4,2 V:n. Se on yleisesti integroitu valmiisiin latausmoduuleihin, ja se yksinkertaistaa akun hallintaa tarjoamalla USB-tulon (Micro-USB tai Type-C), selkeät liitäntälevyt 5 V:n tulolle ja akun navoille sekä LED-merkkivalot lataustilalle. Joissakin moduuliversioissa on myös sisäänrakennetut suojapiirit, jotka suojaavat ylikuormitukselta, ylipurkautumiselta ja oikosululta.
TP4056 Sähköiset tiedot
| Parametri | Tyypillinen arvo / alue |
|---|---|
| Tulo Voltage Alue | 4,0 V – 8,0 V (enintään 8 V) |
| Latauksen päätteen jännite | 4,2 V ± 1,5 % |
| Suurin latausvirta | Jopa 1 A (asetettu vastuksella) |
| Trickle (Pte-Charge) -jännite | Noin 2,9 V |
| Irtisanomisvirta | Noin 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Terminen sammutus | \~145 °C (automaattinen säätö) |
TP4056-moduulin komponentit
Jokaisella moduulin osalla on tietty rooli jännitteen säätämisessä, virranhallinnassa ja akun suojaamisessa.
TP4056 IC
TP4056 IC on moduulin ydin, joka vastaa koko latausprosessin ohjaamisesta. Siru säätelee automaattisesti jännitettä ja virtaa, lopettaa lataamisen, kun akku on täynnä, ja käynnistyy uudelleen, kun jännite laskee.
Suojapiirit (DW01A + 8205A MOSFET)
Useimmat TP4056-moduulit sisältävät DW01A-mikropiirin ja kaksi 8205A MOSFETiä, jotka muodostavat sisäänrakennetun akunhallintajärjestelmän (BMS). Tämä osa suojaa akkua ylilataukselta, ylipurkautumiselta, oikosululta ja liialliselta virralta. Se katkaisee kuorman automaattisesti, kun jännitetasot laskevat liian alhaiseksi, ja muodostaa yhteyden uudelleen, kun akku on taas turvallista käyttää. Tämä varmistaa sekä käyttäjän turvallisuuden että akun kestävyyden.
Micro-USB- tai Type-C-tuloportti
Tuloportti syöttää lataamiseen tarvittavan 5 V DC-virran. Se voidaan liittää USB-laturiin, virtapankkiin tai tietokoneeseen. Useimmat moduulit käyttävät Micro-USB-porttia, kun taas uudemmissa versioissa on Type-C-liitin nykyaikaista yhteensopivuutta varten. Portti liitetään IN+ (VCC)- ja IN– (GND)-nastoihin, mikä tarjoaa vakaan virran latauspiiriin.
Merkkivalot
Moduulissa on kaksi LED-valoa, jotka osoittavat lataustilan. Punainen LED-valo syttyy, kun akku latautuu, kun taas vihreä tai sininen LED-valo syttyy, kun lataus on valmis tai akkua ei havaita. Nämä ilmaisimet, joita ohjataan TP4056:n sisäisillä nastoilla, helpottavat prosessin valvontaa ilman ulkoisia työkaluja.
PROG-nastavastus
Pieni vastus PROG-nastassa määrittää latausvirran. Esimerkiksi 1,2 kΩ:n vastus asettaa virran noin 1 A:iin, kun taas 2 kΩ tuottaa noin 580 mA. Tämän vastuksen säätämisen avulla voit säätää latausnopeutta akun koon ja turvallisuusvaatimusten mukaan.
Kondensaattorit
Kaksi irrotuskondensaattoria - yksi tulon poikki ja toinen akun napojen yli - auttavat suodattamaan jännitekohinaa ja vakauttamaan virrankulua. Tyypillisesti 1 μF - 10 μF, nämä kondensaattorit varmistavat tasaisen latauksen ja suojaavat piiriä äkillisiltä tehonvaihteluilta.
PCB- ja kuparijäljet
Kaikki komponentit on asennettu piirilevylle (PCB), jossa on kuparijälkiä, jotka minimoivat vastuksen ja auttavat levittämään lämpöä. Joissakin versioissa on lämpöläpiviennit, jotka parantavat lämmön haihtumista suurvirtalatauksen aikana, mikä varmistaa vakaan ja pitkäaikaisen toiminnan.
TP4056-latausprosessi
Ylläpitolataus (~2.9 V tai vähemmän)
Kun akku on hyvin vähissä, TP4056 alkaa pienellä virralla. Tätä vaihetta kutsutaan ylläpitolataukseksi. Se nostaa hitaasti akun jännitteen turvalliselle tasolle ennen normaalin latauksen alkamista. Tämä estää syväpurkautuneiden akkujen vaurioitumisen.
Vakiovirta (CC-tila)
Kun akku on palautettu, TP4056 tarjoaa tasaisen latausvirran. Tarkan arvon asettaa ulkoinen PROG-vastus, usein 500 mA tai 1 A. Tämä vaihe on latauksen nopein osa ja palauttaa suurimman osan akun kapasiteetista.
Vakio voltage (CV-tila)
Kun akku on lähes täynnä, TP4056 siirtyy vakiojännitetilaan. Jännite pidetään 4,2 V: ssa, kun latausvirta pienenee hitaasti. Näin akku voi lopettaa latauksen turvallisesti ylittämättä jänniterajaa.
Irtisanominen
Lataus päättyy automaattisesti, kun virta laskee noin kymmenesosaan ohjelmoidusta arvosta. Pysähtyminen tässä vaiheessa auttaa vähentämään akun rasitusta, välttää ylikuumenemista ja pidentää akun yleistä käyttöikää.
TP4056-moduulin vaihtoehdot
TP4056 ilman suojaa
| Ominaisuus | Yksityiskohdat |
|---|---|
| Latauksen hallinta | Käsittelee vain latauksen, ei turvaominaisuuksia itse TP4056 IC:n lisäksi. |
| Suojapiirit | Ei sisälly (ei ylilatausta, ylipurkautumista tai oikosulkuturvallisuutta). |
| Suunnittelu | Pienempi, yksinkertaisempi ja yleensä halvempi. |
| Paras käyttötapaus | Sopii, kun akulla on jo oma BMS (Battery Management System) tai kun ulkoinen suojaus on lisätty. |
TP4056 suojauksella
| Ominaisuus | Yksityiskohdat |
|---|---|
| Latauksen hallinta | Sama lataustoiminto kuin perus TP4056:ssa. |
| Suojapiirit | Sisältää DW01A-ohjaimen ja FS8205A MOSFETiä. Tarjoaa ylilataus-, ylipurkaus- ja oikosulkusuojan. |
| Suunnittelu | Hieman suurempi lauta, turvallisempi yleiseen käyttöön. |
| Paras käyttötapaus | Ihanteellinen aloittelijoille, tee-se-itse-projekteille ja itsenäisille kennoille (kuten 18650-paristot ilman sisäänrakennettua suojausta). |
TP4056 Piirikaaviot ja johdotus
Tässä kuvassa on TP4056-latausmoduulipiiri, joka on kytketty leipälevyyn, johon on kytketty litiumioniakku. USB 5 V -tulo tarjoaa latauslähteen, joka tulee moduulin IN+- ja IN-nastojen kautta. Akku on kytketty OUT+- ja OUT-napoihin, joissa latausta ohjaa TP4056 IC. Moduulissa on myös LED-merkkivalot (STAT1/STAT2), jotka näyttävät lataustilan, punainen latausta varten ja sininen/vihreä täyteen ladattua.
Mukana on NTC-termistori lämpötilan valvontaa varten, mikä varmistaa turvallisen latauksen keskeyttämällä prosessin, jos akku ylikuumenee. Lähtöliittimet eivät vain lataa kennoa, vaan voivat myös syöttää virtaa ulkoiselle kuormalle, kuten asennukseen kytketyn LED-valon kanssa näkyy. Tämä osoittaa moduulin kyvyn sekä ladata akkua että syöttää virtaa samanaikaisesti.
TP4056 Yleiset ongelmat ja korjaukset
| Ongelma | Kuvaus ja ratkaisu |
|---|---|
| LED-merkkivalo ei toimi | Tarkista, että TP4056-moduuli, akku ja virtalähde on kytketty oikein oikein ja oikein. Löysä johdotus tai vaurioitunut LED/vastus aiheuttaa usein vian. Vaihda vialliset osat ja varmista kiinteät juotosliitokset. |
| Ladataan hitaasti | Hidas lataus johtuu yleensä alhaisesta tulovirrasta tai jännitehäviöistä. Käytä vakaata 5 V / 1 A (tai enemmän) virtalähdettä, lyhytlaatuista USB-kaapelia ja varmista, että PROG-vastus asettaa oikean virran. Vältä ohuita tai syöpyneitä liittimiä. |
| Ylikuumeneminen | TP4056 voi lämmetä hieman, mutta ylimääräinen lämpö ilmoittaa huonosta ilmavirrasta tai suuresta virrasta. Pidä levy tuuletettuna ja vähennä virtaa lisäämällä PROG-vastuksen arvoa. Jatkuva ylikuumeneminen voi lyhentää komponenttien käyttöikää. |
| Latauksen keskeytykset | Epävakaa virta tai löysät liittimet lakkaavat usein lataamasta odottamatta. Käytä luotettavaa tasavirtasovitinta tietokoneen USB-virran sijasta ja varmista, että kaikki johdot ja liittimet ovat tiukasti kiinni. |
| Akku ei pidä latausta | Nopeasti tyhjenevät akut voivat olla vanhentuneita tai heikkolaatuisia. Käytä aina aitoja litiumioni- tai litiumpolymeerikennoja ja vältä alle 3 V:n syväpurkauksia. Vaihda heikentyneet akut luotettavan kapasiteetin saavuttamiseksi. |
| Moduuli ei käynnisty | Jos lataus ei käynnisty, varmista, että tulotilavuustage on 4.5–5.5 V. Vaurioituneet USB-portit, huono juottaminen tai viallinen TP4056 IC voivat olla syynä. Tarkista liitännät ja vaihda moduuli tarvittaessa. |
| Akun ylilataus | Yli 4.2 V:n akku osoittaa viallisen IC:n tai väärän jännitteen viittaus. Lopeta lataaminen välittömästi ja vaihda moduuli. Tarkista aina lähtötilavuustage yleismittarilla ennen uudelleenkäyttöä. |
| Molemmat LED-valot palavat tai välkkyvät | Kun sekä "lataus" että "täysi" LED-valot syttyvät tai välkkyvät, ongelma on epävakaa tulo tai huonot juotosliitokset. Juota heikot liitännät uudelleen ja käytä tasaista 5 V:n virtalähdettä tasaisen toiminnan takaamiseksi. |
| Moduuli ei tunnista akkua | Alle 2.5 V:n syväpurkautuneita kennoja ei välttämättä havaita. Esilataa akku varovasti 4.2 V / < 100 mA:lla, kunnes voltage ylittää 3 V, ja liitä se sitten uudelleen normaalia latausta varten. |
| Oikosulku tai savu | Savu tai lämmitys viittaa käänteiseen napaisuuteen tai johdotusvirheisiin. Tarkista kaikki liitännät ennen virran kytkemistä. Käytä moduuleja, joissa on DW01A- ja 8205A-MOSFET-moduulit, jotka suojaavat sisäänrakennetusta oikosulkua ja ylivirtaa vastaan. |
TP4056-sovellukset
• Kannettava elektroniikka: Antaa virtaa ladattaville laitteille, kuten kameroille, MP3-soittimille ja kädessä pidettäville työkaluille.
• DIY-akut: Ihanteellinen mukautettuihin akkukokoonpanoihin pienissä laitteissa ja robotiikassa.
• Akunhallintajärjestelmät: Hoitaa latauksen ohjauksen litiumpohjaisissa akkukokoonpanoissa.
• Virtapankit: Käytetään kannettavissa latureissa puhelimien ja pienten laitteiden lataamiseen.
• Aurinkolaturit: Toimii aurinkopaneelien kanssa uusiutuvissa, kannettavissa sähköjärjestelmissä.
• Arduino- ja IoT-projektit: Tarjoaa säänneltyä latausta mikrokontrolleripohjaisille seurantalaitteille, antureille ja dataloggereille.
• Hätävirtalähteet: Pitää tärkeät laitteet käynnissä sähkökatkosten aikana.
• Ääni- ja valaistuslaitteet: Antaa virtaa ladattaville kaiuttimille, vahvistimille, taskulampuille ja lampuille.
• Puettavat ja älylaitteet: Käytetään pienitehoisissa laitteissa, kuten kuntorannekkeissa ja älylukoissa.
• Koulutussarjat: Yleisiä aloittelijoiden oppimisprojekteissa yksinkertaisen USB-latauksen ja LED-merkkivalojen ansiosta.
Johtopäätös
TP4056-moduuli tarjoaa turvallisen ja tehokkaan latauksen litiumakuille. Ominaisuuksien, kuten säädettävän latausvirran, tilailmaisimien ja valinnaisen suojauksen, ansiosta se sopii hyvin moniin akkukäyttöisiin projekteihin. Vastusten, johdotuksen ja lämpötilan valvonnan oikea käyttö takaa luotettavan suorituskyvyn ja pidemmän akun käyttöiän, mikä tekee TP4056:sta luotettavan valinnan kompakteihin latausratkaisuihin.
Usein kysytyt kysymykset
Q1. Voiko TP4056 ladata useita akkuja?
Ei. Se lataa vain yhden solun. Käytä BMS:ää monisolupaketeissa.
Q2. Mikä on TP4056:n valmiustilavirta?
Hyvin matala, yleensä muutama mikroampeeri.
Q3. Tukeeko TP4056 pikalatausta, kuten QC tai PD?
Ei. Se toimii vain kiinteällä 5 V: n syötöllä.
Q4. Tuottaako TP4056 lämpöä latauksen aikana?
Kyllä. Se haihduttaa ylimääräistä jännitettä lämpönä, joka on havaittavissa paremmin suurella virralla.
Q5. Voiko TP4056 toimia suoraan aurinkopaneeleista?
Ei luotettavasti. Käytä säädintä vakaaseen 5 V:n tuloon.
Q6. Minkä kokoisen akun TP4056 voi ladata?
Mikä tahansa kapasiteetti, kunhan latausvirta on asetettu oikein PROG-vastuksella.