4054 Контроллер заряда аналог

4054 Контроллер заряда аналог

Сегодня появилась необходимость заряжать несколько литиевых аккумуляторов сразу.
Первая же ссылка вывела на прекрасную, хоть и не без недостатков микруху, которую я нашел в коробке с мобильниками.

Итак, знакомьтесь — LT4054,микросхема заряда литиевой банки.
Ток от 30 до 800 (с радиатором) миллиампер, автоматический дозаряд, термозащита самой м/с и индикация процесса зарядки.

Из минусов — нагрев на больших токах и выход из строя при замыкании акб.
Эти малютки водятся в телефонах Samsung(C100, С110, Х100, E700, E800, E820, P100, P510) и выглядят вот так:

Для дотошных — даташит лежит вот тут.

Итак, мы нашли подобный телефон, и выпаяли эту микросхему, нбрали деталек обвязки и зарядили ей первый аккумулятор, но чего-то нехватает.

Индикации заряда и его конца, например.
Для этого по схеме из даташита ставим светодиод, который горит, когда идет заряд.

Прикольно, теперь если ничего не горит — батарея либо отключена, либо заряжена.Как же быть в таком случае?
Мысль уже крутилась в голове, но гугл указал на реализацию данной схемы вот в таком виде:

Здесь использованы 2 светодиода и добавлен конденсатор на выход.
Пока идет заряд, светит красный (или любой другой светодиод с падением напряжения менее 2.5 вольт), если заряд окончен или близок к концу — зеленый.При отключенной или неисправной батарее будет пульсировать зеленый (или синий, с падением выше 3 вольт) светодиод.

Делаю печатку под ток заряда выше 600 ма и радиатор:

Теперь могу заряжать любые акб в диапазоне от 600 мАч и выше.
ВНИМАНИЕ! Микросхема сгорит при переполюсовке или кз на аккамуляторе или 3ей ноге и земле!
Для нормальной работы без снижения тока (да, при перегреве она сама снижает ток заряда) нужен теплоотвод!Оптимальное напряжение питания — 5-5.2 вольта.

Фаил печатки для ознакомления под ЛУТ.

Для изменения зарядного тока нужно менять задающий резистор, а это уже можно делать, например переключателями в DIP-корпусе.

Оказывается, все придумано уже, да еще и в параллели, чтобы не греть одну микруху и радиатор.

Контроллер основан на чипе TP4056 — контроллере зарядки Li-ion аккумуляторов со встроенным термодатчиком от NanJing Top Power ASIC Corp, это завершенное изделие с линейным зарядом по принципу постоянное напряжение/постоянный ток для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов. Чип от компании из Нанкина, провинция Цзянсу, Китай. Специализация — системы питания игрушек, телефонов, LCD, LCM. Основана в 2003 году.
Контроллер выполнен в корпусе SOP-8, имет на нижней поверхности металлический теплосьемник не соединенный с контактами, позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 ма (зависит от токозадающего резистора). Требует минимум навесных компонентов.
По сути это более навороченная модификация их же чипа TP4054, у которого в свою очередь куча аналогов (MCP73831, LTC4054, TB4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051). Кто тут кому аналог, судить не берусь.

Расположение выводов:

Описание выводов:

  1. TEMP — подключение датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею. Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостановится. Контроль температуры отключается замыканием входа на общий провод.
  2. PROG — Программирование тока зарядки (1.2к — 10к);
    Постоянный ток зарядки и контроль напряжения зарядки выбираются сопротивлением резистора, между этим пином и GND;
    Для всех режимов зарядки, зарядный ток может быть выведен из формулы
  3. GND — Общий;
  4. Vcc — Напряжение питания, если ток потребления (ток зарядки батареи) становится ниже 30mA, контроллер уходит в спячку, потребляя от контакта BAT
Читайте также:  Как приготовить яблочный уксус из яблок

2mkA;

  • BAT — Подключение аккумуляторной батареи (ICR, IMR);
  • STDBY — Индикация окончания заряда (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
  • При подключенной батарее, в течении зарядки — разомкнут, по окончании — замкнут;
  • При неподключенной батарее замкнут;
  • CHRG — Индикация зарядки (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
  • При подключенной батарее, в течении зарядки — замкнут, по окончании — разомкнут;
  • При неподключенной батарее, кратковременно включается с периодом 1-4 сек;
  • CE — Управление зарядкой. При подаче высокого уровня микросхема находится в рабочем режиме, при низком уровне контроллер в состоянии сна. Вход TTL и CMOS совместим;
  • Процесс зарядки состоит из нескольких этапов:

    1. Контроль напряжения подключенного аккумулятора (постоянно);
    2. Зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) до уровня 2.9 В (если требуется);
    3. Зарядка максимальным током (1000мА при Rprog = 1.2к);
    4. При достижении на батарее 4.2 В идет стабилизация напряжения на уровне 4.2В. Ток падает по мере зарядки;
    5. При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) зарядное устройство отключается. Переход к п. 1

    Контроллер имеет хороший профиль CC/CV и может быть адаптирован ко многим различным конфигурациям зарядки и типам Li-ion аккумуляторов. Номинальный зарядный ток может быть изменен подбором единственного резистора.
    Модуль представляет из себя небольшую платку (19 х 27 мм, рядом элемент ААА) с собранной схемой зарядного устройства.

    Схема контроллера TP4056 практически идентична схеме из даташита, за исключением подключения термодатчика аккумулятора. На полученных модулях цвет светодиодов окончания зарядки другой, вместо зеленого — синий.

    Можно (если понадобилось) вывести вход термодатчика отдельным проводком, напаявшись на лапку и отрезав ее от GND. Или же подняв лапку над платой и напаявшись.

    Описание:

    • Напряжение питания +4,5…+8,0 вольт (более 5,5 В не рекомендуется, чип перегревается);
    • Разьем Mini-USB на плате, для питания от USB-порта компьютера или универсального блока питания;
    • Ток заряда 1,0 Ампер (1000 мА), легко программируется изменением значения резистора Rprog (от 1,2k до 10k (по даташиту, на самом деле до

  • Важно: источник питания (USB порт, USB адаптер, или др.) должен обеспечивать ток заряда с некоторым запасом. Не все порты USB могут обеспечить ток более 500 мА;
  • Напряжение окончания заряда аккумулятора: 4,2 вольта;
  • Светодиод индикации заряда;
  • Светодиод индикации окончания заряда;
  • Готовый модуль;
  • Миниатюрные размеры 19 х 27 мм;
  • Вес модуля 1,9 гр;
  • Читайте также:  Светодиодные лампы для дома вольта

    Тесты зарядки реальных аккумуляторов:

    Заявленная емкость 3400mAh:

    Очень хороший график CC/CV, немного затянуто падение СС, это увеличивает время зарядки, но аккумулятору от этого хуже не будет. Ток зарядки не достиг заявленных 1000мА. Возможно его ограничила температура самого контроллера. Контроллер сначала сильно разогревшись к концу зарядки остывает.

    Снижение напряжения питания до 4.5 В, увеличивает время зарядки и уменьшает температуру, но итоговое напряжение немного ниже.

    Увеличение напряжения питания действительно увеличивает температуру, но также и уменьшает ток. Когда чип перегревается, он уменьшает ток.

    То же, но использован небольшой алюминиевый радиатор на контроллере. И это действительно помогает, температура ниже, чем при питании от 5,0 В.

    Старый 16340 IMR аккумулятор от видеокамеры также был заряжен успешно.

    После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора. Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 mkA. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова.
    При отключении и подключении аккумулятора, зарядка включится только если напряжение аккумулятора ниже 4.0В.

    Внимание. Контроллер имеет одну особенность, не описанную в даташите.
    Он не содержит схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выходит из строя из-за превышения максимального тока и теплового пробоя. Но это только полбеды, контроллер пробивается накоротко, и на его выходе (батарее) появляется полное (!) входное напряжение.
    Это особенно актуально для заряда пальчиковых аккумуляторов типа 18650. При установке очень легко ошибиться с полярностью.

    Можно купить и модули с защитой:

    Кроме контроллера зарядки ТP4056 в него добавлены два чипа: DW01 (схема защиты) + ML8205A(сдвоенный ключ MOSFET).

    Что эта схема добавляет в характеристики предыдущего модуля:

    • Встроенная защита окончания зарядки: 4,2 вольт (ТP4056 и так это делает);
    • Встроенная защита от короткого замыкания по выходу (ограничение на 3А);
    • Встроенная защита от глубокого разряда аккумулятора (+2,4 вольт);
    • Разьем Micro-USB на плате, в предыдущем Mini-USB;

    К сожалению защитить от переполюсовки он надолго не сможет, ограничит ток на 3А. Для DW01 и ML8205A такой ток некритичен, ТP4056 быстро перегреется.

    Аккумулятор подключается к контактам B+ и B-
    Нагрузка подключается к контактам OUT+ и OUT-

    Все чипы хорошо известны и проверены

    Реальная схема устройства

    Отсутствует ограничивающий резистор на входе TP4056 — видимо кабель подключения выполняет эту функцию.
    Реальный ток заряда 0,93А.
    Зарядка отключается при напряжении на аккумуляторе 4,19В
    Потребляемый ток от аккумулятора всего 3мкА, что значительно меньше саморазряда любого аккумулятора.

    Описание некоторых элементов.

    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

    Читайте также:  Расширение дома за счет пристройки

    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.

    Недавно возникла необходимость в зарядном устройстве для литиевых аккумуляторов. Покупать готовое решение не хотелось, тем более под рукой была плата от старого нерабочего телефона Samsung X100 с этой микросхемой на борту. Ее также можно найти и на платах от других моделей телефонов Samsung(C100, С110, Х100, E700, E800, E820, P100, P510).

    Микросхема выпускается в небольшом, но удобном для пайки корпусе. Маркировка «LTH7» или «LTADY», разницы в них нет, это один и тот же контроллер.


    Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой вроде мудреных формул с зависимостью от таких параметров, как температурное сопротивление печатной платы, я не буду. Опишу только самые необходимые особенности.

    • Ток заряда до 800мА(по крайней мере, так указано в даташите)
    • Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 вольт
    • Индикация заряда
    • Защита от КЗ на выходе
    • Защита от перегрева(снижение тока заряда при температуре больше 120 градусов)
    • Минимальное число дополнительных деталей в схеме

    Индикация: на первую ножку можно просто повесить светодиод, который будет гореть во время заряда, а можно встроить цепь заряда в цифровое устройство и следить за ее состоянием с помощью микроконтроллера.

    Ток заряда: задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле I=1000/R, где I-ток заряда в амперах, R-сопротивление резистора в омах.
    Внимание! Не стоит сразу ставить высокий ток заряда, лучше начинать подбирать сопротивление с меньших токов и следить за температурой микросхемы. Она имеет свойство весьма ощутимо греться.
    Я остановился на сопротивлении 3 килоома, ток

    300мА, во время заряда плата теплая, но не горячая.

    Теплоотвод: микросхема выполнена в очень маленьком корпусе, от которого все же необходимо отводить тепло. Возможности поставить ее на радиатор нет, поэтому производитель советует оставлять на печатной плате вокруг нее большое количество меди(особенно на земле), использовать по возможности более широкие дорожки.

    Плату сделал под разъем MiniUSB и SMD компоненты.

    Зарядное устройство испытано на аккумуляторах от телефонов, работает стабильно.

    Даташит
    В архиве ниже печатная плата(SprintLayout).

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector