Как я пытался победить TP4056 +6



Приветствую!



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).



Так вот.

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.



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.

Вы можете помочь и перевести немного средств на развитие сайта

Теги:



Комментарии (37):

  1. MikeVC
    /#19901114

    Для сборок 2S, 3S и т.д китайцы предлогают готовые решения с балансиром.
    Пихать в тестер импульсник — плохая идея. В тестерах не зря стоят просто батарейки.
    импульсник будет сильно шуметь и портить результаты измерений.

    Сам использую подобные платки для устройств. Из модификаций — подбор резистора под нужный зарядный ток. И еще момент. Я заметил, что после окончания заряда при подключенной зарядке, эта схема подсаживает батарею. При низкой емкости батареи это критично когда забываешь надолго.

    • Arepo
      /#19901364

      А как же разного рода дешёвые карманные осциллографы типа DSO nano (тысячи их), внутри обычно тоже аккумулятор и даже работает. А в осциллографе требования к питанию, по моему скромному мнению, должны быть гораздо выше, чем в мультиметре.
      Это не контраргумент вам, если что, просто хочу понять подводные камни, т.к. у самого есть идея избавиться от крон и заменить всё литием.

      • MikeVC
        /#19901402

        Да и я сталкивался с проблемами в осциллографах из-за шума их собственного БП.
        Причем не карманных, а обычных вроде хантека 5000.
        Кроме того, в таких осциллографах чутье мили вольты и входное сопротивление — мегаом.
        А в уже средних тестерах — микровольты и десятки мегаом!

        Есть готовые тестеры с нормальными батарейками не с кроной. Например ZOYI, у мастека есть.

    • FGV
      /#19901678

      del

      • Lexus08
        /#19901812

        Tp4056 только контроллер заряда, там нет 5В.
        После можно ставить любой step up или step down, по необходимости

  2. Exeland
    /#19901638

    А что замеряет мультиметр на фото, на собранной конструкции нет щупов и уходящих проводов тоже? Решение описное в статье достаточно стандартное, есть даже готовые — модули .

    • Lexus08
      /#19901650

      Напряжение на выходе step up.
      Мультиметр на hold, пока готовил фотографию.

  3. olartamonov
    /#19901822 / +1

    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


    Во-первых, вы путаете аббревиатуры S (serial) и P (parallel).

    Во-вторых, а до этого эксперимента у вас были основания сомневаться в справедливости закона Кирхгофа?..

    • Lexus08
      /#19901862

      Не путаю.
      Изначально хотел заряжать сборки для шуруповертов (например 3s1p).
      С реально, с этим модулем можно работать с параллельными ячейками, без балансировки.
      Типа 1s2p. Но это требует модулей stepup.

      • olartamonov
        /#19902134 / +1

        2S — это последовательное соединение.

        Я немного боюсь в таком случае представить, что и как вы там взгромоздили, что при срабатывании защиты на одном из последовательно соединённых модулей у вас не вся цепь размыкалась, а каким-то образом ток через остальные увеличивался.

      • dMac
        /#19902532

        Эти модули можно включать только в параллель (и то условно, с развязкой), т.к. гальванически вход и выход не развязаны. А иначе было бы, конечно удобно — восемь аккумуляторов последовательно, каждому по зарядке, а все входы зарядок параллельно. И подавать на вход 5 вольт 16 ампер Ж)

        Последовательную сборку 3S ими не зарядить вообще никак, потому что:
        1) Плюсовая шина связана не напрямую вход-выход, а через ограничитель тока, и там будет падение напряжения
        2) Минусовая шина может разрываться полевиками в схеме защиты.
        Поэтому, из-за отсутствия гальванической развязки, напряжения в схеме просчитать и согласовать не выйдет.

        Если уж сильно хотите заморочиться — на сборку аккумуляторов цепляем по платке на каждую ячейку, а запитываем каждую платку от отдельного сетевого блока на 5 вольт. Отдельного! Так как сетевые блоки идут с гальванической развязкой. Соединить входы получится только на стороне 220 вольт, и никак иначе.

        Если сборка из параллельных аккумуляторов — теоретически можно соединять выходы плат в параллель (при этом прямо не соединяя сами элементы — каждый элемент только к своей платке, иначе защита работать не будет). В таком случае входы всех плат в параллель соединить тоже можно, но ток потребуется весьма приличный.
        И даже в таком случае я предпочитаю развязать выходы плат диодами Шоттки, как самое простое решение при сравнительно небольшой потере мощности. А иначе, при неравномерном заряде/разряде аккумуляторов, будут неизбежные уравнивающие токи.

  4. berezuev
    /#19901892

    Оффтоп. А что за паяльник на одной из фоток засветился? Судя по логотипу, это родственник известного TS100.

  5. Exeland
    /#19901894

    Мне одному тяжело переваривать статьи по электронике без электрических схем?

  6. p0gank
    /#19901918

    Для нескольких последовательно соединенных аккумуляторов используйте балансир, который защитит от переразряда и короткого замыкания. А для заряда любой модуль обеспечивающий режим CC/CV, хоть на LM2576ADJ

  7. Tutanhomon
    /#19902514

    А еще у этого модуля большой ток утечки, при чем он странно работает — если просто подключить аккумулятор будет одно значение, вполне приемлемое, а если начать заряжать, а потом перестать — второе, раз в 10 больше. Просто как-то заметил, что фонарь, собранный по схеме: image через некоторое время не включается. Замерял ток разряда аккумулятора при выключенной схеме — он был большой. Не помню цифр, но аккум в 2000мач высаживался за неделю-две простоя. Пришлось выключатель устраивать таким образом, чтобы отключался аккумулятор, а не нагрузка.
    И это не баг определенного модуля — пробовал разные.

    • arkamax
      /#19904402

      Вообще я достаточно часто видел подобное от китайских производителей. Дешево, модно, молодежно, но есть «мелкие» моменты, которые часто низводят полезность решения до нуля.

      если просто подключить аккумулятор будет одно значение, вполне приемлемое, а если начать заряжать, а потом перестать — второе, раз в 10 больше

      Какое именно значение раз в 10 больше?

      • Tutanhomon
        /#19904442

        Какое именно значение раз в 10 больше?

        Тока, который потребляет от аккумулятора модуль при отключенной нагрузке.

        • arkamax
          /#19906304

          Интересно… судя по этому даташиту, средний ток утечки с аккумулятора у ИС TP4056 2.5 мкА, т.е. за две недели через сам модуль ничего заметно уйти было не должно (ЕМНИП, это значение сравнимо с токами саморазряда у Li-Ion). Видимо обвязка сделана через одно место. Кстати, в том же даташите есть типовая схема — кроме ИС аккумулятор там завязан на конденсатор 10 мкФ — может он течет?

          • Tutanhomon
            /#19909518

            я ж программист, а не схемотехник — я сделал костыль )

            • arkamax
              /#19910564 / +1

              Анекдот про программистов и лампочку помните? :) На таком уровне схемотехника — это совсем не космос, посмотрели на схему, подумали, куда утечки могут пойти. Иногда бывает (особенно у китайских модулей), что допилив напильником пару деталей, получаем работоспособный вариант без костылей. В какой-то мере в обратном смысле, я как-то получил от японцев (даже не китайцев) WiFi модуль с драйвером, который весело вылетал в kernel panic раз в 10 минут, пришлось копать и решать вопрос самому (ага, вебдев + немного электронщик пилил модули ядра Linux). Не бойтесь смежных областей :)

              • Tutanhomon
                /#19911304

                Спасибо, вдохновили покопаться :)

  8. gnomeby
    /#19902652

    Мне кажется в детских игрушках важна в первую очередь безопасность. Li-Ion нельзя ничем потушить. А при этом дети игрушки иногда швыряют. Поэтому наиболее адекватный переход в детских игрушках — переход на пальчиковые Ni-Mh аккумуляторы.

  9. AlexAV1000
    /#19904586

    Не рекомендую питать «батареечные» измерительные приборы от таких импульсных повышающих преобразователей. Последние наваливают просто огромные помехи на измерительные цепи.

  10. VT100
    /#19905790 / +1

    Утром, спросонья, плюсанул вместо минусовки. Раскаиваюсь.
    Фактический материал о причинах минусования — уже предоставили olartamonov и dMac.

  11. rechmp
    /#19907244

    Заменять батареечное питание в измерительных приборах на валящую гармониками и иголками повышайку — это пять баллов (еще и без шунтирования конденсаторами).
    Я как-то точно такую же повышайку пытался впихнуть в портативную колонку. Когда запитал ее уже подключенной к нагрузке частотомер стоящий на соседнем столе взвыл и начал бешено скакать по диапазонам.
    Ну и обратите внимание на этот крохотный дроссель на преобразовании, о каких 2 амперах может быть речь? 10 ватт он продолжительно не прокачает.

    • olartamonov
      /#19907316

      И в данном случае дроссель ещё и неэкранированный — с учётом, что платка на фото на MT3608 на 1,2 МГц, это довольно цинично. И про керамику на входе и выходе можно с большой уверенностью говорить, что вот не по 22 мкФ X7R там стоит.

      И повышающие преобразователи нормируются по входному току, а не выходному — так что заявленные китайцами 2 А, если оно их вообще потянет, в лучшем случае означают 1 А на выходе при преобразовании 3,0 > 6,0 В.

      • rechmp
        /#19908158

        Вот, кстати, всегда интересно было какой ток указывают в дц-дц преобразователях.
        Если

        И повышающие преобразователи нормируются по входному току, а не выходному — ...
        то что указывается в понижающих? А в бак-буст сепиках?

        • FGV
          /#19908270

          Обычно максимальный ток через ключ указывают. А уже исходя из него и того какая напруга нужна на выходе и какая будет входе, и прочих данных считается все остальное.

          • rechmp
            /#19910188

            Спасибо. Ответил еще чуть ниже.

        • olartamonov
          /#19908412

          Максимальный ток ключа, как уже сказали.

          Для повышающего преобразователя ток на входе всегда больше тока на выходе, поэтому лимитирующим фактором становится он; для понижающего — наоборот.

          Для буста
          Iswitch = K/? + ?L/2

          K = Vout/Vin
          ? — КПД конвертера
          ?L — размах пульсаций тока на индукторе

          • u010602
            /#19908700

            Это в идеальных условиях. На практике лимитировать ток может выходной фильтр, ведь если мы выйдем за пределы допуска по пульсациям, то можно сказать что устройство не работает. Охлаждение ключа и трансформатора так-же может ограничивать долговременную мощность. Бывает они даже отпаиваются от нагрева.

            • FGV
              /#19908730

              У некоторых микрух ток контролируется внутренним компаратором, так что как повезет.

              • u010602
                /#19908790

                Я не к тому, что оно безопасно выключится по защите. А к тому что банально или сгорит от перегрева, или на выходе будет такие пульсации, что использовать нельзя. А единственный вид ограничения — надпись на текстолите скажем 1А.

  12. 1dNDN
    /#19908916

    Ай, оказывается, аккум надо было к b+ и b- подключать, а не к out+, out-. Если я эту плату использую только для зарядки, то норм?

    • rechmp
      /#19910184 / +1

      Так не сработает защита от переразряда, в остальном все то же.

  13. ofStatic
    /#19918148

    Все приборы, работающие от 9В кроны с её фактическим диапазоном от 9.5 до 5В, прекрасно работают от 2S литий-кобальта (6-8.4В). Проверено не на одном мультиметре и прочих предметах обихода. По такому случаю на том же алиэкспрессе этих литиевых крон — навалом. Без колхоза в нужном формфакторе.

    То же справедливо для 3 АА\ААА батареек. Их рабочий диапазон от 4.8 до 2.5В, одна литиевая банка — от 4.2 до 3, опять же. Никаких преобразователей не нужно.

    Сложнее с 1-2 или 4 батарейками, их разумнее заменить никелем.

    5 батареек — крайне редкая конфигурация, 6 батареек — та же крона, см. п. 1

    Ещё надо учитывать, что некоторые приборы типа простых фонариков, гирлянд, детских машинок или иных относительно мощных (по сравнению с часами и пультами) нагрузок, рассчитаны на установку именно одноразовых батареек с их высоким внутренним сопротивлением(!), которое будет ограничивать ток до нужных значений. Установка заместо них лития с многократно меньшим сопротивлением может привести к выходу прибора из строя. В таком случае надо посмотреть до какого значения просаживается напряжение на штатных батарейках под нагрузкой и при переводе прибора на литий установить резистор соответствующего номинала.