Модуль TP4056: зарядка литиевого аккумулятора в проекте на Arduino
Как только устройство перестаёт висеть на USB и переезжает на аккумулятор, появляется вопрос зарядки. Ответ почти всегда один и тот же — копеечная платка с микросхемой TP4056 и разъёмом USB. Разбираем, что она умеет по документации производителя, как задать ток заряда и почему одинаковые на вид модули опасно путать.
Что такое TP4056
Это линейное зарядное устройство для ОДНОЙ литий-ионной банки, работающее по схеме «стабильный ток, затем стабильное напряжение». Внешний полевой транзистор, шунт и защитный диод ей не нужны — всё внутри корпуса SOP-8. Питание берётся прямо от USB.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Напряжение окончания заряда | 4,2 В, точность 1,5 % (реально 4,137…4,263 В) |
| Максимальный ток заряда | 1000 мА, задаётся одним резистором |
| Завершение заряда | автоматически, когда ток упал до 1/10 заданного |
| Повторный заряд | автоматический, без вмешательства |
| Ток после окончания заряда | около 150 мкА |
| Ток в отключённом состоянии | около 55 мкА |
| Рабочая температура | −40…+85 °C |
| Предельное напряжение на входе | 8 В (абсолютный максимум, не рабочее) |
| Корпус | SOP-8 |
Как задать ток заряда
Ток задаётся резистором между выводом PROG и землёй. На готовых модулях там обычно стоит резистор на 1,2 кОм — то есть ровно один ампер, максимум. Для аккумулятора на 500 мА·ч это слишком много: производители банок рекомендуют заряжать током в половину ёмкости, а лучше меньше.
| Резистор RPROG | Ток заряда |
|---|---|
| 10 кОм | 130 мА |
| 5 кОм | 250 мА |
| 4 кОм | 300 мА |
| 3 кОм | 400 мА |
| 2 кОм | 580 мА |
| 1,5 кОм | 780 мА |
| 1,2 кОм | 1000 мА |
Меняется он выпаиванием того самого резистора рядом с микросхемой — на плате он подписан как R3 или Rprog. Операция на пять минут, а ресурс аккумулятора она продлевает заметно.
Главное: две разные платы под одним именем
Модули с TP4056 продаются в двух вариантах, и внешне они почти одинаковые.
- Без защиты — на плате только TP4056 и пара резисторов. Такая плата умеет заряжать, но не умеет отключать аккумулятор при глубоком разряде и коротком замыкании.
- С защитой — рядом стоят ещё две микросхемы, DW01 и сдвоенный транзистор FS8205. Вот это полноценный модуль: он же и защита банки.
Отличить просто: посчитайте корпуса на плате. Один большой — защиты нет. Три — есть. Для любого автономного устройства берите вариант с защитой, разница в цене копеечная, а цена ошибки — испорченный аккумулятор и риск возгорания.
Нагрев — это нормально, но до предела
Заряд линейный: всё, что не ушло в аккумулятор, микросхема рассеивает в тепло. При токе 1 А и почти разряженной банке на корпусе выделяется около полутора ватт, и плата ощутимо горячая. Микросхема сама снижает ток при перегреве, но полагаться на это как на штатный режим не стоит — лучше сразу поставить ток поменьше.
Что нельзя подключать к выходу
Выход BAT предназначен для аккумулятора, а не для нагрузки. Если запитать схему прямо с него во время заряда, микросхема не сможет корректно определить момент окончания: ток нагрузки она считает током заряда. Правильная схема — нагрузка подключается к аккумулятору через плату защиты, а зарядный модуль работает со своей стороны.
Про сам микроконтроллер, который будет питаться от этой банки, — в обзоре дисплея и в разделе с контроллерами: у ESP32 в режиме глубокого сна потребление сравнимо с собственным током этой платы, и вот тогда 55 мкА уже имеют значение.
Про сами аккумуляторы: TP4056 заряжает литий, но у Ni-MH и 18650 правила разные, и на них чаще всего гробят банки. Подробно — как правильно заряжать Ni-MH, литий и 18650.
Информация собрана из открытых источников и паспортов производителей и не является истиной в последней инстанции. Характеристики, распиновку и совместимость проверяйте по документации конкретной партии модуля перед покупкой и подключением.