TP4056 là một IC sạc nhỏ gọn được thiết kế cho pin lithium-ion và lithium-polymer một cell. Nó điều khiển sạc thông qua dòng điện không đổi và điện áp không đổi, với kết thúc tự động ở 4,2 V. Các mô-đun thường bao gồm đầu vào USB, đèn báo LED và mạch bảo vệ tùy chọn. Bài viết này cung cấp thông tin chi tiết về thông số kỹ thuật, quy trình sạc, hệ thống dây điện, an toàn và các ứng dụng.
Hình 1. Mô-đun TP4056
Tổng quan về mô-đun TP4056
TP4056 là IC sạc tuyến tính được thiết kế cho pin lithium-ion và lithium-polymer đơn cell. Nó điều chỉnh điện áp và dòng điện để đảm bảo sạc an toàn và tự động dừng khi tế bào đạt 4,2 V. Thường được tích hợp vào các mô-đun sạc làm sẵn, nó đơn giản hóa việc quản lý pin bằng cách cung cấp đầu vào USB (Micro-USB hoặc Type-C), miếng đệm kết nối rõ ràng cho đầu vào 5 V và các cực pin, và đèn báo LED cho trạng thái sạc. Một số phiên bản mô-đun cũng bao gồm các mạch bảo vệ tích hợp để bảo vệ chống quá tải, xả quá mức và đoản mạch.
Thông số kỹ thuật điện TP4056
| Tham số | Giá trị điển hình / Phạm vi |
|---|---|
| Đầu vào Voltage Phạm vi | 4.0 V - 8.0 V (tối đa 8 V) |
| Điện áp kết thúc sạc | 4.2 V ± 1.5% |
| Dòng sạc tối đa | Lên đến 1 A (được đặt bởi điện trở) |
| Điện áp nhỏ giọt (Pte-Charge) | Khoảng 2.9 V |
| Chấm dứt hiện tại | Khoảng 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Tắt máy nhiệt | \~145 °C (tự động điều chỉnh) |
Các thành phần của mô-đun TP4056
Mỗi bộ phận của mô-đun đóng một vai trò cụ thể trong việc kiểm soát điện áp, quản lý dòng điện và bảo vệ pin.
IC TP4056
IC TP4056 là cốt lõi của mô-đun, chịu trách nhiệm kiểm soát toàn bộ quá trình sạc. Chip tự động điều chỉnh điện áp và dòng điện, ngừng sạc khi pin đầy và khởi động lại khi điện áp giảm.
Mạch bảo vệ (MOSFET DW01A + 8205A)
Hầu hết các mô-đun TP4056 bao gồm IC DW01A và MOSFET 8205A kép tạo thành hệ thống quản lý pin (BMS) tích hợp. Phần này bảo vệ pin khỏi sạc quá mức, xả quá mức, đoản mạch và dòng điện quá mức. Nó tự động cắt tải khi voltage mức giảm quá thấp và kết nối lại sau khi pin an toàn để sử dụng lại. Điều này đảm bảo an toàn cho người dùng và độ bền của pin.
Cổng đầu vào Micro-USB hoặc Type-C
Cổng đầu vào cung cấp nguồn DC 5V cần thiết để sạc. Nó có thể kết nối với bộ sạc USB, pin dự phòng hoặc máy tính. Hầu hết các mô-đun sử dụng cổng Micro-USB, trong khi các phiên bản mới hơn bao gồm đầu nối Type-C để tương thích hiện đại. Cổng kết nối với các chân IN + (VCC) và IN- (GND), cung cấp năng lượng ổn định cho mạch sạc.
Đèn LED chỉ báo
Mô-đun có hai đèn LED hiển thị trạng thái sạc. Đèn LED màu đỏ bật khi pin đang sạc, trong khi đèn LED màu xanh lá cây hoặc xanh lam sáng lên sau khi sạc xong hoặc không phát hiện thấy pin. Các chỉ báo này, được điều khiển bởi các chân bên trong của TP4056, giúp dễ dàng theo dõi quá trình mà không cần các công cụ bên ngoài.
Điện trở chân PROG
Một điện trở nhỏ trên chân PROG xác định dòng sạc. Ví dụ, một điện trở 1.2 kΩ đặt dòng điện thành khoảng 1A, trong khi 2 kΩ cung cấp khoảng 580 mA. Điều chỉnh điện trở này cho phép bạn kiểm soát tốc độ sạc dựa trên kích thước pin và các yêu cầu an toàn.
Tụ điện
Hai tụ điện tách rời - một trên đầu vào và một trên các cực của pin - giúp lọc nhiễu điện áp và ổn định dòng điện. Thông thường từ 1 μF đến 10 μF, các tụ điện này đảm bảo sạc trơn tru và bảo vệ mạch khỏi dao động công suất đột ngột.
Dấu vết PCB và đồng
Tất cả các thành phần được gắn trên bảng mạch in (PCB) với các dấu vết đồng giúp giảm thiểu điện trở và giúp tỏa nhiệt. Một số phiên bản bao gồm vias tản nhiệt để tản nhiệt tốt hơn trong quá trình sạc dòng điện cao, đảm bảo hoạt động ổn định và lâu dài.
Quy trình sạc TP4056
Sạc nhỏ giọt (~ 2.9 V hoặc thấp hơn)
Khi pin rất yếu, TP4056 bắt đầu với dòng điện nhỏ. Giai đoạn này được gọi là điện tích nhỏ giọt. Nó từ từ tăng điện áp pin lên mức an toàn trước khi bắt đầu sạc bình thường. Điều này ngăn ngừa hư hỏng pin đã xả sâu.
Dòng điện không đổi (Chế độ CC)
Sau khi pin được phục hồi, TP4056 cung cấp dòng sạc ổn định. Giá trị chính xác được đặt bởi điện trở PROG bên ngoài, thường là 500 mA hoặc 1 A. Giai đoạn này là phần sạc nhanh nhất và khôi phục hầu hết dung lượng của pin.
Vol không đổitage (Chế độ CV)
Khi pin gần đầy, TP4056 chuyển sang vol không đổitage chế độ. Điện áp được giữ ở 4.2 V trong khi dòng sạc giảm từ từ. Điều này cho phép pin sạc xong một cách an toàn mà không vượt quá giới hạn điện áp.
Chấm dứt
Quá trình sạc tự động kết thúc khi dòng điện giảm xuống khoảng một phần mười giá trị được lập trình. Dừng lại tại thời điểm này giúp giảm căng thẳng của pin, tránh quá nhiệt và cải thiện tuổi thọ tổng thể của pin.
Các biến thể mô-đun TP4056
TP4056 không có bảo vệ
| Tính năng | Chi tiết |
|---|---|
| Kiểm soát sạc | Chỉ xử lý sạc, không có tính năng an toàn nào ngoài bản thân IC TP4056. |
| Mạch bảo vệ | Không bao gồm (không sạc quá mức, xả quá mức hoặc an toàn ngắn mạch). |
| Thiết kế | Nhỏ hơn, đơn giản hơn và thường có chi phí thấp hơn. |
| Trường hợp sử dụng tốt nhất | Thích hợp khi pin đã có BMS (Hệ thống quản lý pin) riêng hoặc khi thêm bảo vệ bên ngoài. |
TP4056 có bảo vệ
| Tính năng | Chi tiết |
|---|---|
| Kiểm soát sạc | Chức năng sạc tương tự như TP4056 cơ bản. |
| Mạch bảo vệ | Bao gồm bộ điều khiển DW01A và FS8205A MOSFET. Cung cấp bảo vệ quá tải, xả quá mức và ngắn mạch. |
| Thiết kế | Bảng lớn hơn một chút, an toàn hơn khi sử dụng chung. |
| Trường hợp sử dụng tốt nhất | Lý tưởng cho người mới bắt đầu, các dự án DIY và các tế bào độc lập (chẳng hạn như pin 18650 không có bảo vệ tích hợp). |
Sơ đồ mạch và hệ thống dây điện TP4056
Hình ảnh này cho thấy mạch mô-đun sạc TP4056 được nối dây trên bảng mạch có kết nối pin lithium-ion. Đầu vào USB 5 V cung cấp nguồn sạc, nguồn này đi qua chân IN + và IN- của mô-đun. Pin được kết nối với các cực OUT + và OUT-, nơi quá trình sạc được quản lý bởi IC TP4056. Mô-đun này cũng có đèn báo LED (STAT1 / STAT2) hiển thị trạng thái sạc, màu đỏ để sạc và xanh lam / xanh lục khi sạc đầy.
Một nhiệt điện trở NTC được bao gồm để theo dõi nhiệt độ, đảm bảo sạc an toàn bằng cách tạm dừng quá trình nếu pin quá nóng. Các thiết bị đầu cuối đầu ra không chỉ sạc tế bào mà còn có thể cấp nguồn cho tải bên ngoài, như được hiển thị với đèn LED được kết nối trong thiết lập. Điều này thể hiện khả năng của mô-đun vừa sạc pin vừa cung cấp năng lượng đồng thời.
TP4056 Các sự cố thường gặp và bản sửa lỗi
| Vấn đề | Mô tả & Giải pháp |
|---|---|
| Đèn báo LED không hoạt động | Kiểm tra xem mô-đun, pin và nguồn điện TP4056 có được kết nối đúng cực không. Hệ thống dây điện lỏng lẻo hoặc đèn LED / điện trở bị hỏng thường gây ra hỏng hóc. Thay thế bất kỳ thành phần bị lỗi nào và xác nhận các mối hàn rắn. |
| Sạc chậm | Sạc chậm thường là kết quả của dòng điện đầu vào thấp hoặc voltage giảm. Sử dụng nguồn điện 5 V / 1 A (hoặc cao hơn) ổn định, cáp USB chất lượng ngắn và đảm bảo điện trở PROG đặt dòng điện chính xác. Tránh các đầu nối mỏng hoặc bị ăn mòn. |
| Quá nóng | TP4056 có thể ấm lên một chút, nhưng nhiệt dư thừa báo hiệu luồng không khí kém hoặc dòng điện cao. Giữ cho bo mạch thông gió và giảm dòng điện bằng cách tăng giá trị điện trở PROG. Quá nhiệt liên tục có thể làm giảm tuổi thọ của linh kiện. |
| Gián đoạn sạc | Nguồn điện không ổn định hoặc các thiết bị đầu cuối lỏng lẻo thường ngừng sạc đột ngột. Sử dụng bộ chuyển đổi DC đáng tin cậy thay vì nguồn USB của máy tính và đảm bảo tất cả các dây và thiết bị đầu cuối được cố định chặt chẽ. |
| Pin không giữ sạc | Pin xả nhanh có thể bị cũ hoặc chất lượng thấp. Luôn sử dụng pin lithium-ion hoặc lithium-polymer chính hãng và tránh phóng điện sâu dưới 3 V. Thay pin đã xuống cấp để có dung lượng đáng tin cậy. |
| Mô-đun không khởi động | Nếu quá trình sạc không bắt đầu, hãy xác nhận vol đầu vàotage là 4.5 V–5.5 V. Cổng USB bị hỏng, hàn kém hoặc IC TP4056 bị lỗi có thể là nguyên nhân. Kiểm tra các kết nối và thay thế mô-đun nếu cần. |
| Sạc quá mức pin | Pin vượt quá 4.2 V cho biết IC bị lỗi hoặc sai voltage tham chiếu. Ngừng sạc ngay lập tức và thay thế mô-đun. Luôn kiểm tra vol đầu ratage với đồng hồ vạn năng trước khi sử dụng lại. |
| Cả hai đèn LED BẬT hoặc nhấp nháy | Khi cả đèn LED "sạc" và "đầy" sáng hoặc nhấp nháy, vấn đề là đầu vào không ổn định hoặc mối hàn kém. Hàn lại các kết nối yếu và sử dụng nguồn điện 5 V ổn định để hoạt động ổn định. |
| Mô-đun không phát hiện pin | Các tế bào xả sâu dưới 2.5 V có thể không được phát hiện. Sạc trước pin nhẹ nhàng ở 4.2 V / < 100 mA cho đến khi voltage vượt quá 3 V, sau đó kết nối lại để sạc bình thường. |
| Đoản mạch hoặc khói | Khói hoặc sưởi ấm cho thấy phân cực đảo ngược hoặc lỗi đi dây. Kiểm tra kỹ tất cả các kết nối trước khi bật nguồn. Sử dụng các mô-đun có MOSFET DW01A và 8205A để bảo vệ tích hợp chống đoản mạch và quá dòng. |
Ứng dụng TP4056
• Điện tử di động: Cung cấp năng lượng cho các thiết bị có thể sạc lại như máy ảnh, máy nghe nhạc MP3 và dụng cụ cầm tay.
• Bộ pin DIY: Lý tưởng cho các cụm pin tùy chỉnh trong các thiết bị nhỏ và robot.
• Hệ thống quản lý pin: Xử lý điều khiển sạc trong thiết lập pin dựa trên lithium.
• Ngân hàng điện: Được sử dụng trong bộ sạc di động để sạc điện thoại và các thiết bị nhỏ.
• Bộ sạc năng lượng mặt trời: Hoạt động với các tấm pin mặt trời cho hệ thống điện tái tạo, di động.
• Dự án Arduino và IoT: Cung cấp sạc có quy định cho các thiết bị theo dõi, cảm biến và bộ ghi dữ liệu dựa trên vi điều khiển.
• Nguồn điện khẩn cấp: Giữ cho các thiết bị thiết yếu hoạt động trong thời gian mất điện.
• Thiết bị âm thanh và ánh sáng: Cung cấp năng lượng cho loa có thể sạc lại, bộ khuếch đại, đèn pin và đèn.
• Thiết bị đeo và thông minh: Được sử dụng trong các thiết bị năng lượng thấp như dây đeo thể dục và khóa thông minh.
• Bộ dụng cụ giáo dục: Phổ biến trong các dự án học tập cho người mới bắt đầu do sạc USB đơn giản và đèn báo LED.
Kết luận
Mô-đun TP4056 cung cấp khả năng sạc pin lithium an toàn và hiệu quả. Với các tính năng như dòng sạc có thể điều chỉnh, chỉ báo trạng thái và bảo vệ tùy chọn, nó rất phù hợp cho nhiều dự án chạy bằng pin. Sử dụng điện trở, hệ thống dây điện và giám sát nhiệt độ đúng cách đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy và tuổi thọ pin lâu hơn, khiến TP4056 trở thành lựa chọn đáng tin cậy cho các giải pháp sạc nhỏ gọn.
Những câu hỏi thường gặp
Quý 1. TP4056 có thể sạc nhiều pin không?
Không. Nó chỉ sạc một ô. Sử dụng BMS cho các gói nhiều ô.
Quý 2. Dòng điện dự phòng của TP4056 là bao nhiêu?
Rất thấp, thường là một vài microampe.
Quý 3. TP4056 có hỗ trợ sạc nhanh như QC hoặc PD không?
Không. Nó chỉ hoạt động với nguồn điện 5 V cố định.
Quý 4. TP4056 có tạo ra nhiệt trong khi sạc không?
Có. Nó tiêu tán điện áp bổ sung dưới dạng nhiệt, đáng chú ý hơn ở dòng điện cao.
Câu 5. TP4056 có thể chạy trực tiếp từ các tấm pin mặt trời không?
Không đáng tin cậy. Sử dụng bộ điều chỉnh cho đầu vào 5 V ổn định.
Câu 6. TP4056 có thể sạc kích thước pin nào?
Bất kỳ công suất nào, miễn là dòng sạc được đặt chính xác với điện trở PROG.