TP4056 是一款小型充電 IC，專為單節鋰離子和鋰聚合物電池而設計。它透過恆定電流和恆定電壓控制充電，並在 4.2 V 時自動終止。模組通常包括 USB 輸入、LED 指示燈和可選的保護電路。本文提供了有關規格、充電過程、接線、安全和應用的詳細信息。
圖 1.TP4056 模組
TP4056 模組概述
TP4056 是一款線性充電 IC，專為單節鋰離子和鋰聚合物電池而設計。它調節電壓和電流以確保安全充電，並在電池達到 4.2 V 時自動停止。它通常整合到現成的充電模組中，透過提供 USB 輸入（Micro-USB 或 Type-C）、用於 5 V 輸入和電池端子的透明連接墊以及充電狀態的 LED 指示燈來簡化電池管理。某些模組版本還包括內建保護電路，以防止過度充電、過度放電和短路。
TP4056 電氣規格
| 參數 | 典型值/範圍 |
|---|---|
| 輸入電壓範圍 | 4.0 V – 8.0 V（最大 8 V） |
| 充電終止電壓 | 4.2 V ± 1.5% |
| 最大充電電流 | 高達 1 A （由電阻設定） |
| 涓流 （Pte-Charge） 電壓 | 關於 2.9 V |
| 端接電流 | 約0.1 × I\_CHG （C/10） |
| 熱關斷 | \~145 °C（自動調節） |
TP4056模組的組件
模組的每個部分在控制電壓、管理電流和保護電池方面都發揮著特定的作用。
TP4056 集成電路
TP4056 IC是模組的核心，負責控制整個充電過程。晶片自動調節電壓和電流，電池充滿時停止充電，電壓下降時重新啟動。
保護電路（DW01A + 8205A MOSFET）
大多數 TP4056 模組都包含 DW01A IC 和雙 8205A MOSFET，形成內建電池管理系統 （BMS）。此部分可保護電池免受過度充電、過度放電、短路和電流過大的影響。當電壓水平降得太低時，它會自動切斷負載，並在電池可以再次安全使用後重新連接。這確保了用戶安全和電池耐用性。
Micro-USB 或 Type-C 輸入端口
輸入端口提供充電所需的 5V 直流電源。它可以連接到 USB 充電器、行動電源或電腦。大多數模組使用 Micro-USB 端口，而較新版本則包含 Type-C 連接器以實現現代相容性。該連接埠連接到 IN+ （VCC） 和 IN– （GND） 引腳，為充電電路提供穩定的電源。
指示燈 LED
該模塊有兩個 LED 顯示充電狀態。電池充電時紅色 LED 會亮起，而充電完成或未偵測到電池後，綠色或藍色 LED 會亮起。這些指示器由 TP4056 的內部引腳控制，無需外部工具即可輕鬆監控過程。
PROG 引腳電阻器
PROG 引腳上的一個小電阻器決定了充電電流。例如，1.2 kΩ 電阻器將電流設置為約 1A，而 2 kΩ 提供約 580 mA。調整此電阻器可讓您根據電池尺寸和安全要求控制充電速度。
電容器
兩個去耦電容 - 一個橫跨輸入端，一個橫跨電池端子 - 有助於過濾電壓雜訊並穩定功率流。這些電容器通常在 1 μF 到 10 μF 之間，可確保平穩充電並保護電路免受突然功率波動的影響。
PCB 和銅走線
所有組件都安裝在帶有銅走線的印刷電路板 （PCB） 上，可最大限度地減少電阻並有助於散熱。部分版本包含熱通孔，可在大電流充電時更好地散熱，確保穩定、長期運作。
TP4056充電流程
涓流充電（~2.9 V 或更低）
當電池電量非常低時，TP4056 會以小電流啟動。這個階段稱為涓流電荷。在正常充電開始之前，它會緩慢地將電池電壓提高到安全水平。這可以防止損壞深度放電的電池。
恆定電流（CC模式）
一旦電池恢復，TP4056 就會提供穩定的充電電流。確切值由外部 PROG 電阻器設置，通常為 500 mA 或 1 A。此階段是充電最快的部分，可恢復電池的大部分容量。
恆定電壓（CV模式）
當電池接近充滿時，TP4056 會切換到恆壓模式。電壓保持在 4.2 V，充電電流緩慢下降。這使得電池能夠安全地完成充電，而不會超過電壓限制。
終止
當電流降至編程值的十分之一左右時，充電會自動結束。此時停止有助於減輕電池壓力，避免過熱，並提高電池的整體壽命。
TP4056 模組變體
TP4056 無保護
| 專題 | 詳情 |
|---|---|
| 充電控制 | 僅處理充電，除了 TP4056 IC 本身之外，沒有其他安全功能。 |
| 保護電路 | 不包括在內（無過充、過放或短路安全）。 |
| 設計 | 更小、更簡單，而且通常成本更低。 |
| 最佳用例 | 適用於電池已有自己的BMS（電池管理系統）或添加外部保護時。 |
TP4056 帶保護
| 專題 | 詳情 |
|---|---|
| 充電控制 | 充電功能與基本款 TP4056 相同。 |
| 保護電路 | 包括 DW01A 控制器和 FS8205A MOSFET。提供過充、過放和短路保護。 |
| 設計 | 板稍大，一般使用更安全。 |
| 最佳用例 | 非常適合初學者、DIY 專案和獨立電池（例如沒有內建保護的 18650 電池）。 |
TP4056電路圖和接線
此圖顯示連接在試驗電路板上的 TP4056 充電模組電路，並連接了鋰離子電池。USB 5 V 輸入提供充電源，充電源透過模組的 IN+ 和 IN– 引腳進入。電池連接到 OUT+ 和 OUT– 端子，其中充電由 TP4056 IC 管理。該模組還具有 LED 指示燈 （STAT1/STAT2），可顯示充電狀態，紅色表示充電，藍色/綠色表示充滿電。
包括一個用於溫度監控的 NTC 熱敏電阻，如果電池過熱，則透過暫停過程來確保安全充電。輸出端子不僅可以為電池充電，還可以為外部負載供電，如設定中連接的 LED 所示。這展示了該模組同時為電池充電和供電的能力。
TP4056 常見問題和修復
| 問題 | 說明與解決方案 |
|---|---|
| LED 指示燈不工作 | 檢查TP4056模組、電池和電源是否正確連接，極性正確。接線鬆動或損壞的 LED/電阻器通常會導致故障。更換任何有缺陷的組件並確認焊點牢固。 |
| 緩慢充電 | 充電緩慢通常是由於輸入電流或電壓降低造成的。使用穩定的 5 V / 1 A（或更高）電源、短質量的 USB 電纜，並確保 PROG 電阻器設置正確的電流。避免使用薄或腐蝕的連接器。 |
| 過熱 | TP4056 可能會稍微變熱，但過熱表示氣流不良或電流過大。保持電路板通風，並通過增加 PROG 電阻值來減少電流。持續過熱會縮短組件壽命。 |
| 充電中斷 | 電源不穩定或端子鬆動經常會意外停止充電。使用可靠的直流適配器代替電腦 USB 電源，並確保所有電線和端子均緊固固定。 |
| 電池無法保持電量 | 快速放電的電池可能老化或品質低劣。始終使用真正的鋰離子或鋰聚合物電池，並避免深度放電低於 3 V。更換退化電池以獲得可靠的容量。 |
| 模組未啟動 | 如果充電未開始，請確認輸入電壓為 4.5 V–5.5 V。USB 連接埠損壞、焊接不良或 TP4056 IC 故障可能是原因。檢查連接並在必要時更換模組。 |
| 電池過度充電 | 電池超過 4.2 V 表示 IC 有缺陷或電壓參考錯誤。立即停止充電並更換模組。重複使用前務必用萬用表檢查輸出電壓。 |
| LED 均亮或閃爍 | 當“充電”和“充滿”LED 都亮起或閃爍時，問題是輸入不穩定或焊點不良。重新焊接弱連接並使用穩定的 5 V 電源以實現一致的操作。 |
| 模組未偵測到電池 | 可能無法檢測到低於 2.5 V 的深度放電電池。以 4.2 V/< 100 mA 輕輕預充電電池，直到電壓超過 3 V，然後重新連接以正常充電。 |
| 短路或冒煙 | 煙霧或加熱表示極性相反或接線錯誤。開機前請仔細檢查所有連接。使用具有 DW01A 和 8205A MOSFET 的模組，提供內建短路和過電流保護。 |
TP4056 應用
• 便攜式電子產品：為相機、MP3 播放器和手持工具等可充電小工具供電。
• DIY 電池組：非常適合小型設備和機器人中的客製化電池組件。
• 電池管理系統：處理鋰電池設定中的充電控制。
• 行動電源：用於便攜式充電器，為手機和小型裝置充電。
• 太陽能充電器：與太陽能電池板配合使用，用於再生便攜式電力系統。
• Arduino 和物聯網項目：為基於微控制器的跟踪器、傳感器和數據記錄器提供調節充電。
• 緊急電源：在停電期間保持重要設備運作。
• 音訊和照明設備：為可充電揚聲器、擴大機、手電筒和燈供電。
• 穿戴式裝置和智慧型裝置：用於健身手環和智慧鎖等低功耗小工具。
• 教育套件：由於其簡單的 USB 充電和 LED 指示燈，在初學者的學習專案中很常見。
九、結論
TP4056 模組為鋰電池提供安全且有效率的充電。它具有可調節充電電流、狀態指示燈和可選保護等功能，非常適合許多電池供電的項目。正確使用電阻器、接線和溫度監控可確保可靠的性能和更長的電池壽命，使 TP4056 成為緊湊型充電解決方案值得信賴的選擇。
常見問題
第一季度。TP4056可以為多個電池充電嗎？
不。它只為一個電池充電。將 BMS 用於多單元包。
第二季度。TP4056的待機電流是多少？
非常低，通常為幾微安。
第三季度。TP4056 是否支援 QC 或 PD 等快速充電？
不。它僅適用於固定的 5 V 電源。
第四季度。TP4056 充電時會產生熱量嗎？
是。它以熱量的形式消散額外的電壓，在高電流下更為明顯。
第五季度。TP4056 可以直接從太陽能電池板運行嗎？
不可靠。使用穩壓器實現穩定的 5 V 輸入。
第 6 季度。TP4056 可以充電什麼尺寸的電池？
任何容量，只要使用 PROG 電阻器正確設置充電電流即可。