Модуль для зарядки li-ion аккумуляторов на микросхеме TP4056 имеет низкую стоимость и при этом легко зарядит ваш перезаряжаемый элемент током до одного Ампера. Очень удобно то, что данная платка имеет разъём микро-ЮСБ и поэтому подключается через обыкновенный USB кабель прямо к зарядному устройству или компьютеру/ноутбуку, то есть вам не нужно иметь какой-то специфический блок питания.
Еще этот модуль имеет защиту от переразряда, перезаряда и большого тока. Порог срабатывания защиты при чрезмерном разряде составляет 2.3 – 2.5 В, запредельном заряде 4.2 – 4.3 В, а максимальный ток 3 А. Если вам не нужен такой протектор, то аккумулятор можно подключать к зарядному и без него.
Так как у аккумуляторов разная ёмкость и от этого каждый из них должен получать определенный ток (обычно для литий-ионников это 1C), производитель микросхемы 4056 учёл это и поэтому у вас есть возможность регулировки тока путем изменения номинала резистора. Ниже вы видите таблицу, по которой сможете выбрать необходимый вам ток заряда. Можно установить подстроечный/переменный резистор и будет очень удобно изменять выходной ток без пайки.
После подачи питания на плату зарядного устройства начинает светиться синий светодиод и быстро моргать красный. Сразу после подключения заряженного элемента будет активирован только красный светоизлучающий диод – идёт процесс заряда. После достижении напряжения на аккумуляторе примерно 4,2 В (+-1,5%) останется светить только синий светодиод, что свидетельствует об окончании заряда, банка полностью готова к дальнейшей эксплуатации. В процессе заряда большими токами немного нагревается интегральная микросхема: при длительном использовании лучше закрепить печатную плату на радиатор.
Цен указана за 2 штуки.
Понадобилось мне запитывать от литиевого АКБ 18650 одно устройство, которое работает от 3 - 4 вольт. Для воплощение этой идеи понадобилась схема которая умеет:
1 - защищать АКБ от переразряда
2 - заряжать литиевые АКБ
На Алиэкспрессе была найдена маленькая платка, которое всё это делала и стоила совсем не дорого.
Не долго думая сразу купил лот из двух таких плат за $3.88. Конечно, если купить их 10 штук, то можно найти и по 1 доллару. Но мне 10 штук не надо.
Спустя 2 недели платы были у меня в руках.
Кому интересно, то процесс распаковки и беглый обзор можно посмотреть тут:
Схема заряда выполнена на специализированном контроллере TP4056
Описание которого:
Со второй ноги на "землю" идёт сопротивление 1.2 кОм (на плате обозначено R3), меняя номинал этого сопротивления можно менять ток заряда аккумулятора.
Изначально стоит 1.2 кОм, значит ток заряда равен 1 Амперу.
К этой плате можно подключать и различные другие преобразователи. например, если подключить такой DC/DC преобразователь
То получим нечто вроде повербанка. Так как на выходе у нас будет +5в.
А если подключить универсальный, повышающий DC/DC преобразователь на LM2577S
То получим на выходе от 4 до 26 вольт. Что очень даже хорошо, и перекроет все наши потребности.
В общем, имея литиевый АКБ, даже от старого телефона и такую плату, мы получаем универсальный комплект для очень многих задач по питанию наших устройств.
Подробно можно посмотреть в видео-обзоре:
Планирую купить +138 Добавить в избранное Обзор понравился +56 +153
Для начала нужно определиться с терминологией.
Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует . Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки - сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде - это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют .
При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого .
Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.
Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:
И вот тоже они:
Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).
Контроллеры заряда-разряда
Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).
DW01-Plus
Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.
Сама микросхема DW01 - шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.
Вывод 1 и 3 - это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 - датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.
Вся схема выглядит примерно вот так:
Правая микросхема с маркировкой 8205А - это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.
S-8241 Series
Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241 .
Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.
AAT8660 Series
LV51140T
Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T .
Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы - вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.
R5421N Series
Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки - порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).
Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:
SA57608
Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608 .
Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:
SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме - порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).
LC05111CMT
Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor - контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT .
Решение интересно тем, что ключевые MOSFET"ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.
Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда - 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 - 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).
Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.
Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.
Контроллеры заряда и схемы защиты - в чем разница?
Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда - это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.
Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV - постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество "заливаемой" в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.
По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты). Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.
Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу - при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.
Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.
Это, небольших размеров плата содержит контроллер заряда Li-Ion аккумуляторов TP4056 (Datasheet) Микросхема имеет индикацию процесса заряда и сама отключает аккумулятор при достижении напряжения на нем 4,2 В.
Судя по схеме из даташита, микросхема имеет вход для подключения терморезистора АКБ. Но на плате первая ножка микросхемы сидит на земле и для подключения аккумулятора доступны только выводы питания.
Ток заряда зависит от номинала резситора Rprog на 2 ножке микросхемы. На плате которая пришла ко мне стоит резистор 1,2 кОм. Что, судя по таблице из даташита, соответствует току заряда 1000мА
При таком токе, мой подсевший аккумулятор (от Nokia что на фото) зарядился примерно за час с начального напряжения 3,4 до 4,19 Вольт. На вход зарядника подавал 5 вольт от USB компьютера.
Пощупал, ничего не нагрелось. Боялся что при максимальном токе будет нагреваться аккумулятор, тем более что обратная связь отсутствует. Но ничего, обошлось. При первом запуске ничего не взорвалось и не грелось за все вермя работы:)
В общем по впечатлениям контроллер понравился, и в первую очередь ценой. За 1$ получаем полноценный контроллер с индикацией и в готовом исполнении, удобном для применения в своих проектах.
Описание нового модуля
Micro USB модуль - зарядное литий - ионных и литий - полимерных аккумуляторов с номинальным зарядным током 1,0А и защитой по току для построения портативных POWERBANK
Устройство собрано на специализированной микросхеме TP4056. Это завершенное изделие с линейным зарядом по принципу постоянное напряжение / постоянный ток для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов.
Перестройка тока заряда возможна с помощью замены программного резистора R3 на плате модуля резистором, выбранным согласно представленной ниже таблице:
Возможно параллельное подключение аккумуляторов к зарядному устройству.
Микросхема имеет индикацию заряда и сама отключает аккумулятор при достижении напряжения 4.20В. Также на плате расположена защита по току при питании от неё через выход устройства. Защита собрана на микросхеме DW01-P (One Cell Lithium-ion/Polymer Battery Protection IC).
Применены следующие режимы защиты:
1. Защита от перезаряда. Превышение максимально допустимого напряжения заряда на аккумуляторе.
2. Защита от переразряда. Разряд аккумулятора ниже минимально допустимого напряжения.
3. Защита от перегрузки по току. Превышение максимального разрядного тока аккумулятора.
Восстановление цепи заряда / разряда аккумулятора после срабатывания защит происходит автоматически.
Индикаторы: красный - заряд, зелёный (голубой) - батарея заряжена.
Батарея подключается к выходам "B+", "B-". Нагрузка к выходам "OUT+", "OUT-". Входное напряжение помимо интерфейса USB может подаваться на выводы "+" и "-".
Возможно подключение повышающего преобразователя на выход устройства, как показано на рисунке:
Технические характеристики:
Метод заряда: линейный
Зарядный ток: 1,0А
Отклонение зарядного напряжения: не более 1,5%
Входное напряжение: постоянное 4,5 - 5,5В
Напряжение полного заряда: 4,0 - 4,1В
Напряжение полного разряда: 2,9 - 3,1В
Защиты:
Порог защиты от перезаряда: 4,2 - 4,3В
Порог защиты от переразряда: 2,3 - 2,5В
Порог защиты по току разряда: 3,0А
Входной интерфейс: Micro USB
Рабочая температура: -10°C - +85°C
Габариты (ШхГхВ): 26х17х3(мм)
Вес: 3г
R5 C2 — фильтр цепи питания DW01A. Через него также осуществляется контроль напряжения на аккумуляторе.
R6 — нужен для защиты от переполюсовки зарядки. Через него также измеряется падение напряжения на ключах для нормальной работы защиты.
Красный светодиод — индикация процесса заряда аккумулятора
Синий светодиод — индикация окончания заряда аккумулятора
Переполюсовку аккумулятора плата выдерживает лишь кратковременно — быстро перегревается ключ FS8205A. Сами по себе FS8205A и DW01A переполюсовки аккумулятора не боятся из-за наличия токоограничивающих резисторов, но из-за подключения TP4056 ток переполюсовки начинает течь через него.
При напряжении аккумулятора 4,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,052 Ом
При напряжении аккумулятора 3,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,055 Ом
Защита от токовой перегрузки — двухступенчатая и срабатывает, если:
— ток нагрузки превышает 27А в течение 3мкс
— ток нагрузки превышает 3А в течение 10мс
Информация рассчитана по формулам из спецификации, реально это не проверить.
Длительный максимальный ток отдачи получился около 2,5А, при этом ключ заметно нагревается, т. к. на нём теряется 0,32Вт.
Защита от переразряда аккумулятора срабатывает при напряжении 2,39В — маловато будет, не всякий аккумулятор можно безопасно разряжать до такого низкого напряжения.
Попробовал приспособить эту платку в старую маленькую простейшую детскую радиоуправляемую машинку вместе со старыми аккумуляторами 18500 из ноутбука в сборке 1S2P mysku. ru/blog/aliexpress/29476.html
Машинка питалась от 3-х батареек АА, т. к. аккумуляторы 18500 значительно толще их, крышку батарейного отсека пришлось снять, перегородки выкусить, а аккумуляторы приклеить. По толщине они получились заподлицо с днищем.
