Spis treści:
TP4056 to układ scalony do ładowania jednoogniwowych akumulatorów litowo-jonowych lub litowo-polimerowych. Jest szeroko stosowany w różnych urządzeniach elektronicznych, w tym w powerbankach, ładowarkach baterii i makerskich projektach elektronicznych DIY. TP4056 zapewnia przede wszystkim proste i ekonomiczne rozwiązanie do bezpiecznego ładowania i zarządzania bateriami litowo-jonowymi lub litowo-polimerowymi. Można z całą pewnością stwierdzić, że te dwa rodzaje baterii królują w dziedzinach takich jak smartfony i tablety, laptopy, kamery samochodowe czy elektronika konsumencka i samochodowa.
Czym są układy scalone?
Nie sposób mówić o układzie TP4056, a właściwie w ogóle o współczesnej elektronice, bez podstaw wiedzy o tym, czym są układy scalone. Stanowią one podstawowy budulec wszystkich nowoczesnych urządzeń elektronicznych. Jak sama nazwa wskazuje, jest to zintegrowany system wielu zminiaturyzowanych i połączonych ze sobą komponentów osadzonych w cienkim podłożu z materiału półprzewodnikowego (zwykle kryształu krzemu).
Układ scalony (IC), w skrócie, to niewielki komponent elektroniczny, który zawiera złożony układ połączonych ze sobą urządzeń elektronicznych. Mogą tam się znajdować tranzystory, rezystory, kondensatory, a nawet całe mikroprocesory – wszystkie wytrawione na chipie półprzewodnikowym. Komponenty te współpracują ze sobą w celu wykonywania różnych funkcji takich jak wzmacnianie, przełączanie, przetwarzanie sygnału lub przechowywanie pamięci.
Mogą się na tam również znajdować dodatkowe komponenty, wszystkie połączone ze sobą za pomocą złożonej sieci płytek półprzewodnikowych, wspomnianego krzemu, miedzi i innych materiałów.
Pod względem rozmiaru każdy komponent jest mały, a nierzadko mikroskopijny. Wynikowy obwód, monolityczny układ scalony, jest również niewielki – często zajmuje zaledwie kilka milimetrów lub centymetrów kwadratowych przestrzeni.
Układ TP4056 i jego kluczowe funkcje
Układ TP4056 to ładowarka baterii litowo-jonowej dla pojedynczego ogniwa, chroniąca ogniwo przed nadmiernym i niedostatecznym ładowaniem. Posiada dwa wyjścia stanu wskazujące ładowanie w toku i ładowanie zakończone oraz programowalny prąd ładowania do 1A. Można jej używać do ładowania akumulatorów bezpośrednio z portu USB, ponieważ zakres roboczy napięcia wejściowego wynosi 4V ~ 8V. Należy jednak pamiętać, że maksymalny prąd z portu USB wynosi 500 mA. Istnieją dwa rodzaje popularnych płytek drukowanych dla tego układu, jedna zawierająca tylko układ ładowarki i jedna z trzema chipami na pokładzie. Baterie litowe mogą być niebezpieczne, jeśli nie są prawidłowo ładowane, dlatego TP4056 dba o zatrzymanie nadmiernego napięcia i prąd ładowania.
- Funkcjonalność ładowania. TP4056 jest przeznaczony przede wszystkim do ładowania jednoogniwowych akumulatorów litowo-jonowych lub litowo-polimerowych, a baterie te są powszechnie spotykane w smartfonach, tabletach i innych przenośnych urządzeniach elektronicznych.
- Obsługa pojedynczych ogniw. Należy pamiętać, że ładowarka TP4056 jest przeznaczona do ładowania baterii z jednym ogniwem, zazwyczaj o napięciu nominalnym 3,7 V (dla baterii litowo-jonowych lub litowo-polimerowych). Jeśli konieczne jest ładowanie wielu ogniw szeregowo, potrzebny będzie dodatkowy obwód.
- Ładowanie stałym prądem. TP4056 ładuje baterię stałym prądem, aż napięcie baterii osiągnie ustalony próg.
- Ładowanie stałym napięciem. Gdy napięcie akumulatora osiągnie wartość progową, TP4056 przełącza się w tryb ładowania stałym napięciem. Prąd stopniowo maleje, gdy bateria zbliża się do pełnego naładowania.
Warto zwrócić uwagę na fakt, że istnieje wiele obwodów, które pokazują użycie TP4056 zarówno jako ładowarki, jak i sterownika obciążenia – i nie jest to dobre. Nigdy nie należy używać TP4056 jako ładowarki i sterownika obciążenia w tym samym czasie – podczas ładowania akumulatora wyłączamy obciążenie, a podczas ładowania akumulatora ładowarkę. Alternatywnie można użyć tranzystora PMOSFET, rezystora i diody Schottky’ego. Ponadto baterie litowe nie są w stanie zaabsorbować przeładowania – prąd musi zostać odcięty po naładowaniu, nie chcemy bowiem nagłego wzrostu temperatury.
Baterie Li-Po i Li-Ion - korzyści
Ogniwa Li-Po zapewniają zasadniczą korzyść – można produkować baterie o niemal dowolnym kształcie. To ważny atut w kwestii przestrzeni i wagi urządzeń mobilnych, notebooków czy dronów. Li-Po to także niski współczynnik samorozładowania, który wynosi około 5% miesięcznie. To dlatego akumulatory Li-Po zasilają drony, modele i pojazdy RC (sterowane radiowo), powerbanki, ultracienkie laptopy, przenośne odtwarzacze, bezprzewodowe kontrolery do gier wideo, urządzenia peryferyjne do komputerów PC, elektroniczne papierosy i wszystko to, co celuje w mały rozmiar, a wysoka gęstość energii przeważa nad kosztami.
Li-Ion to z kolei stabilność, mniejsze ryzyko przegrzewania, odporność na uszkodzenia mechaniczne i świetna żywotność. W parze z bateriami Li-Po i Li-Ion ładowarka TP4056 może być dostosowana do różnych konfiguracji ładowania, do pracy wielokanałowej łatwo jest użyć wielu płytek – coś dla miłośników DIY.
