Меню

Как увеличить ток tp4056



Как увеличить ток tp4056

Увеличение тока ЗУ с использованием микросхемы TP4056

Автор: Tenkesh
Опубликовано 01.02.2020
Создано при помощи КотоРед.

Всем привет! Спасибо за интерес к предыдущей статье!

В зарядных устройствах (ЗУ) часто применяются источники тока. Наиболее эффективным методом заряда Li-ion аккумуляторов признан метод ТС-СС-CV (малый ток – стабильный ток – спадающий ток при постоянном напряжении).
Известна схема источника тока для заземлённой нагрузки, в котором постоянный опорный ток задаёт ток силового транзистора. Управление основано на том, что падение напряжения на резисторе, включённом последовательно с силовым транзистором, обратной связью поддерживается равным падению напряжения на резисторе, включённом последовательно с источником опорного тока. Таким способом основной ток поддерживается пропорциональным опорному току.
Отличие предлагаемой схемы ЗУ от известной состоит в:
1. Схема предлагаемого зарядного устройства в качестве источника опорного тока используется ток, протекающий в процессе заряда через силовую часть контроллера заряда TP4056. Этот ток имеет профиль ТС-СС-CV. (Ток потребления самой микросхемы настолько мал (150мкА), что им можно пренебречь). Падение напряжения на резисторе Rref, включённом последовательно с контроллером TP4056, всегда пропорционально току заряда Iref, который контроллер формирует сам внутри себя в зависимости от фазы цикла заряда. Падение напряжения на резисторе Rmain, включённом последовательно с силовым транзистором, всегда пропорционально току Imain через этот транзистор. Поскольку эти падения напряжений схемой поддерживаются равными, справедливо соотношение IrefRref = ImainRmain. Задав Rref , Iref и Imain , можно определить, какой номинал резистора Rmain нужно для этого применить.
2. Изменяющийся в процессе заряда опорный ток Iref и пропорционально ему изменяющийся ток через транзистор Imain суммируются и втекают в аккумулятор. Зарядный ток в первом приближении имеет вид: Icharge = Iref + IrefRref/Rmain.
Усилитель устанавливает ток через силовой транзистор таким, при котором разница падений напряжений на вышеуказанных резисторах стремиться к нулю (точнее – к напряжению смещения усилителя).
В идеале, если опорный ток равен нулю, ток через транзистор тоже должен принять нулевое значение. На практике этому может помешать не равное нулю напряжение смещения усилителя. Поэтому напряжение на инвертирующем входе усилителя искусственно смещено приблизительно на 3мВ небольшим током через резисторы R4 и R5. Это сделано для того, чтобы при отсутствии опорного тока транзистор был гарантированно закрыт. Дополнительное условие для этого: операционный усилитель должен иметь напряжение смещения менее 3мВ. Этот выбор не трудно реализовать, хотя подойдёт не всякий усилитель общего применения. Если напряжение смещения усилителя равно, например, 5мВ, при отключении опорного тока в цепи заряда останется ток 20мА, что нежелательно.
Искусственное смещение немного смещает линейную зависимость выходного тока транзистора от входного опорного тока. Выходной ток транзистора, таким образом, (при любом токе) меньше входного на величину Ibias = 3мВ/Rmain.= 30мА.
Зарядный ток c учётом тока смещения имеет вид: Icharge = Iref + IrefRref/Rmain — Ibias
Пример. Пусть Iref = 1А, Rref = 0,2Ом, Rmain = 0,1Ом. Отсюда следует, что Icharge = 1А + 2А — 0,03А. Это на 1% меньше 3А, что является весьма малой погрешностью.
В режиме TC (малый начальный ток) ток заряда составляет 0,3А — 0,03А. Это на 10% меньше 0,3А, что для режима TC не является важным обстоятельством.
Можно увеличить искусственное смещение, например, в 2 раза, увеличив резистор R4 в 2 раза, и применить усилитель с напряжение смещения менее 6мВ, при этом погрешность передачи тока увеличится до 2% — это вопрос компромисса.
Требования к элементам схемы.
1. Операционный усилитель должен быть из серии «rail-to-rail» по входам и выходу и иметь напряжение смещения не более 3мВ.
2. Полевой транзистор должен иметь сопротивление канала не более 0,2Ом при напряжении на затворе -3,5В и не более 0,15Ом при напряжении на затворе -4,5В при условном токе в канале не менее 5А. Работа схемы не требует применения транзистора с более низким сопротивлением канала «сток-исток».
Размер печатной платы 77,5мм х 20,3мм выбран равным размерам одиночного батарейного отсека BH-18650. Может идти под другим названием. Отсек удобен тем, что, если взять двойной (и более) такой же батарейный отсек, то его контакты допускают параллельное соединение аккумуляторов. Имеются два отверстия D = 3,2мм для крепления отсека, которые можно использовать для крепления к нему печатной платы. Плату надо крепить к отсеку через дистанцирующие стойки H = 8…10мм, чтобы обеспечить условия охлаждения платы. Стойки крепятся к отсеку винтами «впотай».
Контактные штыри отсека придётся удлинить отрезками проводов так, чтобы они доставали до платы. Термальную площадку микросхемы TP4056 необходимо припаять к плате через 2 соответствующих отверстия на плате.
Чтобы подходящие провода держались не только на пайке, но и механически, на плате также имеются 4 дополнительные пустые отверстия для ввода проводов.
При токе заряда 3А плата рассеивает мощность как 3 известных модуля TP4056. Хотя площадь охлаждения платы в 4 раза больше, чем у платы модуля, температурный режим силовых элементов на этом токе (как и у модуля на 1А) довольно напряжённый. При заряде аккумуляторов большим током необходимо следить за тем, чтобы они не перегревались, и если да, то необходимо задать меньший ток заряда, увеличив номинал резистора, задающего ток (R10+R11).
Проверить работоспособность ЗУ лучше на имитаторе аккумулятора. Таким имитатором может послужить регулируемый шунт. В нём используется составной транзистор (Дарлингтона), например, TIP120 (КТ829). Заменить шунт просто мощным резистором нельзя – не будет работать. Для транзистора потребуется радиатор – алюминиевая пластина размерами 8см х 8см. Многооборотный переменный резистор номиналом 100Ом…470Ом лучше взять таким, у которого выводы выходят на одну сторону и расположены рядом. Эти выводы удобно соединить непосредственно с выводами транзистора (без дополнительной платы).
В зависимости от положения движка резистора амперметр будет показывать малый начальный ток (1/10 от полного минус 30мА) или полный ток. Отключение тока заряда (останется ток через переменный резистор) будет сопровождаться мерцанием обоих светодиодных индикаторов. Это говорит о том, контроллер TP4056 выключает ток полностью при достижении напряжения на шунте 4,2В, затем включает, когда напряжение снижается на 150мВ.

Читайте также:  Ток станок по дереву своими руками

Источник

TP4056 схема подключения модуля зарядки

Модуль TP4056 схема подключения

Модуль TP4056 ► с защитой аккумуляторов от перезарядки и короткого замыкания. Рассмотрим, как правильно подключить модуль зарядки к плате Ардуино с нагрузкой.

Модуль зарядки TP4056 с защитой аккумуляторов от перезарядки, перегрузки и короткого замыкания. TP4056 со встроенным термодатчиком позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 мА, сила тока регулируется заменой резистора Rprog на модуле. Рассмотрим, как правильно включить модуль зарядки аккумуляторов с нагрузкой к микроконтроллеру Ардуино для бесперебойного питания платы.

TP4056 модуль зарядки с защитой li-ion аккумуляторов

Контроллер TP4056 является улучшенной модификацией чипа TP4054. Имеет защиту от короткого замыкания, автоматически завершает зарядку аккумуляторов при напряжении на выходе 4,2 Вольт и снижении тока заряда до 1/10 от заданной величины. При зарядке аккумулятора на плате включается красный светодиод, когда батарея полностью заряжена включается встроенный зеленый светодиод.

Схема модуля зарядки TP4056 с защитой аккумуляторов

Схема модуля зарядки TP4056 с защитой литиевых аккумуляторов

Технические характеристики TP4056

График зарядки аккумулятора от модуля на TP4056

  • Контроллер: TP4056 для зашиты переразряда/перезаряда аккумулятора;
  • Режим зарядки: линейная 1%;
  • Ток зарядки: до 1 Ампер (настраивается);
  • Точность зарядки: 1.5%;
  • Входное напряжение: 4.5 — 5,5 Вольт;
  • Напряжение полного заряда: 4,2 Вольт;
  • Защита от переполюсовки: нет;
  • Защита от перезаряда: 4,30 ± 0,050 Вольт;
  • Защита от переразряда: 2,40 ± 0,100 Вольт;
  • Входной разъем: mini USB и контакты для проводов;
  • Размеры платы: 25 × 17 × 4 мм.

График зарядки аккумулятора от модуля на TP4056

График зарядки аккумуляторов от TP4056 изображен выше. Процесс состоит из нескольких этапов. Сначала идет зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (по умолчанию 1,2 кОм) до уровня 2,9 Вольт. Затем идет зарядка максимальным током, а при достижении заряда 4,2 Вольта происходит стабилизация напряжения. При достижении тока 1/10 от заданного значения — зарядка отключается.

Чтобы подобрать оптимальный ток зарядки аккумулятора, необходимо правильно подобрать резистор Rprog, согласно таблице, размещенной выше. Разберем простой пример: имеется аккумулятор емкостью 1700 Ампер/часов. Чтобы узнать необходимый ток зарядки, следует емкость разделить на 2, то есть: 1700 / 2 = 850 мА. Поэтому необходимо заменить резистор Rprog на резистор с сопротивлением 1,33 кОм.

TP4056 схема подключения с нагрузкой

Модуль tp4056 подключение к аккумулятору 18650

Модуль tp4056 подключение к аккумулятору 18650

На картинке выше, продемонстрировано использование модуля зарядки при подключении к нагрузке с одним аккумулятором 18650. Обратите внимание, что при отсутствии внешнего источника питания, подключенного к USB-порту или контактам IN, на пины OUT начнет поступать питание от аккумулятора. На выходе будет напряжение 3,7 Вольт, но это можно исправить, используя повышающий преобразователь.

TP4056 подключение аккумуляторов 18650

Повер банк на модуле зарядки TP4056

Повер банк на модуле зарядки TP4056

На схеме выше показано, как сделать с помощью модуля зарядки источник бесперебойного питания для микроконтроллера Arduino Uno или power bank. Но для этого следует подключить к модулю TP4056 несколько аккумуляторов, чтобы увеличить емкость батареи и более длительное время работы устройства. Также потребуется любой модуль, повышающий постоянное напряжение до 5 Вольт.

TP4056 схема подключения к Ардуино плате

Как мы уже говорили, данную схему повер банка можно использовать в качестве источника бесперебойного питания для Arduino Nano или Uno. Для этого к повышающему модулю следует подключить USB шнур. Черный провод USB кабеля припаивается к контакту модуля VOUT-, а красный провод к VOUT+. В качестве питания для модуля зарядки можно использовать солнечные панели или блок питания.

Заключение. Мы рассмотрели, как подключить модуль зарядки TP4056 и аккумуляторы 18650 с защитой от перезарядки и переразряда, чтобы сделать power bank своими руками. Теперь вы знаете, как правильно подключить к TP4056 к Arduino для бесперебойной работы устройств на микроконтроллере. Любые вопросы по рассмотренной теме вы можете оставить ниже в комментариях к этой записи.

Источник

Как я пытался победить TP4056

Несколько слов о популярном модуле для зарядки литиевых аккумуляторов на базе контроллера TP4056.

Некоторое время назад китайские собратья начали выпускать модули для зарядки li-on элементов на основе микросхемы TP4056. Сначала это были просто модули заряда, причем первые варианты выпускались с разъемом MiniUSB. Потом стали устанавливать MicroUSB. Последние варианты этого модуля идут со встроенной защитой аккумулятора на базе DW01 (защита от КЗ, от переразряда).

Это небольшие модули для встраивания в различную аппаратуру, в основном для самоделок (DIY) и ремонта. Крайне удобно для замены практически любых соляных и щелочных элементов питания: батареек типа АА, ААА, D, «Кроны» и так далее, главное требования, чтобы аккумулятор «вытягивал» требуемые параметры. Как правило, литиевые элементы на порядок мощнее, чем те же соляные АА батарейки.

Внешний вид модуля зарядки на TP4056

К подобным «апгрейдам» обычно приходят либо от безысходности (нет элементов в продаже, устаревшая конструкция аппаратуры, а использовать надо), либо при повышенном расходе батареек. Например, в детских игрушках используются либо Ni-Cd элементы питания (4-5 элементов по 1.2В), либо АА батарейки, 5-6 штук. Как было бы удобно, если бы все эти игрушки, мультиметры и прочая аппаратура при работе питалась бы не от батареек, а заряжалась бы от распространенного USB.

Ниже на картинке представлены: первый вариант платы (c MiniUSB), с обозначением основных функциональных узлов, второй вариант платы (c MicroUSB и защитой). Обратите внимание на Rprog/R3. С помощью этого резистора можно задавать ток зарядки аккумуляторов. Справа показана таблица выбора значения этого резистора.

Я пробовал «дорабатывать» схему, модифицируя модуль для параллельного подключения модулей, добавляя в цепь диоды для развязки питающих цепей, комбинировал дорожки и т.п. Попытка подобных доработок привела к тому, что вроде как можно подключить 2-3 модуля вместе, для зарядки 2S (или 3S) аккумулятора, но при срабатывании защиты на одном из них, ток, протекающий через другие элементы увеличивается и может привести к выходу из строя остальных модулей.

Читайте также:  Межповерочный интервал трансформаторов тока ттэ 30

Так что, я делаю вывод, что подобные модули не подходят для комбинирования и параллельного подключения типа 2S-3S. Есть другой выход. Этот модуль может неплохо работать с 1S2P (1S3P. ) батареями элементов, например, 18650. А для получения на выходе нужного напряжения лучше использовать Step-Up DC-DC модуль нужной мощности.

Просто подключаем к выходу модуля на TP4056 Step-Up DC-DC (они бывают на фиксированный выход, и с регулируемым выходом). Подобный модуль на фото имеет выход до 2А и регулируемое напряжение.

На фото модуль со Step-Up и аккумулятором 08570 от электронной сигареты.

Подобную сборку планирую установить в мультиметр, для замены батарейки «Крона» 9В. Минус — придется «запилить» наружу коннектор MicroUSB для зарядки устройства.

Для замены 5 элементов Ni-Cd на преобразователе можно установить 6.0В. Подобные сборки используются в старых р/у игрушках и не только.

А вот для замены трех АА или ААА батареек устанавливаем 4.5В. Это самые распространенные кейсы применения подобного модуля.

Модуль контроллера заряда TP4056 + защита для аккумуляторов BW01 (5 шт. в лоте) брал с купоном DIY3M, цена что-то там около $2. Пока все платы разошлись по устройствам, а вот для 2S. 3S вариантов лучше поискать специализированные модули BMS с балансировкой и защитой.

Источник

CN3058E — переделка «народной зарядки» TP4056 под LiFePO4.

  • Цена: $0.40 за шт.
  • Перейти в магазин

В качестве источников питания различных автономных устройств можно использовать литиевые элементы, но для зимних условий лучше бы иметь там LiFePO4 с рабочей температурой от минус 30 до плюс 60 градусов. К сожалению дешевые модули для поддержания заряда в LiFePO4 элементах на рынке почему-то не предлагаются.

Материализовал случайно подсмотренный/подслушанный где-то разговор про переделку «народной зарядки» TP4056 в такую же простенькую зарядку для «лифера» с помощью замены чипа управления на чип CN3058E. Ссылку на первоисточник в гугле не нашел, поэтому пришлось вспоминать все самому (если кто-то подскажет — вставлю в обзор)…

Изучение datasheet на чип CN3058E показало, что большая часть ножек совместима с TP4056, и только 8-я нога CN3058E должна соединяться с (+) заряжаемой батареи тогда как у TP4056 — там (+) питания.

Резистор, регулирующий ток зарядки, (пока) оставляем тот же, т.к. в примере из datasheet его номинал 1.2К как раз должен давать зарядный ток в 1А.

Феном выпаиваем с платы микросхему TP4056 (лежит слева на крокодиле):

Аккуратно, стараясь не обломить, подгибаем (выпрямляем) 8-ю ножку чипа CN3058E

Запаиваем феном на плату.

Делаем перемычку между 5-м и 8-м выводами микросхемы.

Пробный запуск с нагрузкой, которую не жалко: горит красный светодиод (дымом не пахнет).

Без нагрузки — как и должно быть: горит синий светодиод.

Напряжение без нагрузки (очень приблизительно, т.к. на приборе села батарея и он слегка завышает):

В качестве нагрузки заряженный элемент, ток 150mA.

Задачи «получить ампер» от этой платы у меня не стояло, поэтому и измерений таких не делалось. Желающие — могут повторить эксперимент самостоятельно.

Если слегка разрядить батарейку — то ток возрастает до 250mA, т.е. чип ведет себя как живой. Греется — примерно так же, как и TP4056.

Итого: с помощью несложной замены чипа получаем недорогую (в районе $1) и достаточно компактную плату заряда LiFePO4 элементов от USB или другого источника напряжением до 6.5V.

Под брюшком обоих чипов имеются термопады — значит можно организовать эффективное охлаждение чипов, установив радиатор на обратную ( гладкую ) сторону платы. Плата двухсторонняя, так что не забываем про изоляцию.

Источник