TP4056 是一款紧凑型充电 IC，专为单节锂离子电池和锂聚合物电池而设计。它通过恒流和恒压控制充电，在 4.2 V 时自动端接。模块通常包括 USB 输入、LED 指示灯和可选的保护电路。本文提供了有关规格、充电过程、接线、安全和应用的详细信息。
图 1.TP4056 模块
TP4056模块概述
TP4056 是一款线性充电 IC，专为单节锂离子电池和锂聚合物电池而设计。它调节电压和电流以确保安全充电，并在电池达到 4.2 V 时自动停止。它通常集成到现成的充电模块中，通过提供 USB 输入（Micro-USB 或 Type-C）、用于 5 V 输入和电池端子的透明连接垫以及用于充电状态的 LED 指示灯来简化电池管理。一些模块版本还包括内置保护电路，以防止过充、过放和短路。
TP4056电气规格
| 参数 | 典型值/范围 |
|---|---|
| 输入电压范围 | 4.0 V – 8.0 V（最大 8 V） |
| 充电终止电压 | 4.2 V ± 1.5% |
| 最大充电电流 | 高达 1 A（由电阻器设置） |
| 涓流（Pte-Charge）电压 | 关于 2.9 V |
| 端接电流 | 约0.1 × I\_CHG （C/10） |
| 热关断 | \~145 °C（自动调节） |
TP4056模块的组件
模块的每个部分在控制电压、管理电流和保护电池方面都发挥着特定的作用。
TP4056 集成电路
TP4056 IC是模块的核心，负责控制整个充电过程。芯片自动调节电压和电流，电池充满时停止充电，电压下降时重启。
保护电路（DW01A + 8205A MOSFET）
大多数 TP4056 模块包括一个 DW01A IC 和双 8205A MOSFET，形成一个内置电池管理系统 （BMS）。此部分可保护电池免受过度充电、过度放电、短路和电流过大的影响。当电压水平降得太低时，它会自动切断负载，并在电池可以再次安全使用后重新连接。这确保了用户安全和电池耐用性。
Micro-USB 或 Type-C 输入端口
输入端口提供充电所需的 5V 直流电源。它可以连接到 USB 充电器、移动电源或计算机。大多数模块使用 Micro-USB 端口，而较新版本则包括 Type-C 连接器以实现现代兼容性。该端口连接到 IN+ （VCC） 和 IN– （GND） 引脚，为充电电路提供稳定的电源。
指示灯 LED
该模块有两个 LED 显示充电状态。电池充电时红色 LED 亮起，充电完成或未检测到电池后绿色或蓝色 LED 亮起。这些指示器由 TP4056 的内部引脚控制，无需外部工具即可轻松监控过程。
PROG 引脚电阻器
PROG 引脚上的一个小电阻决定充电电流。例如，1.2 kΩ 电阻器将电流设置为约 1A，而 2 kΩ 提供约 580 mA 电流。调整此电阻器可让您根据电池尺寸和安全要求控制充电速度。
电容器
两个去耦电容器（一个在输入端，一个在电池端子上）有助于过滤电压噪声并稳定功率流。这些电容器通常在 1 μF 到 10 μF 之间，可确保平稳充电并保护电路免受突然功率波动的影响。
PCB 和铜走线
所有组件都安装在带有铜走线的印刷电路板 （PCB） 上，可最大限度地减少电阻并帮助散热。部分版本包含热通孔，可在大电流充电时更好地散热，确保稳定和长期运行。
TP4056充电流程
涓流充电（~2.9 V 或更低）
当电池电量非常低时，TP4056 以小电流开始。这个阶段称为涓流充电。在正常充电开始之前，它会缓慢地将电池电压提高到安全水平。这可以防止损坏深度放电的电池。
恒流（CC模式）
电池恢复后，TP4056 会提供稳定的充电电流。确切值由外部 PROG 电阻器设置，通常为 500 mA 或 1 A。此阶段是充电速度最快的部分，可恢复电池的大部分容量。
恒定电压（CV 模式）
当电池接近充满时，TP4056 切换到恒压模式。电压保持在 4.2 V，而充电电流缓慢下降。这使得电池能够安全地完成充电，而不会超过电压限制。
终止
当电流下降到编程值的十分之一左右时，充电会自动结束。此时停止有助于减轻电池压力，避免过热，并提高电池的整体寿命。
TP4056 模块变体
TP4056 无保护
| 特征 | 详情 |
|---|---|
| 充电控制 | 仅处理充电，除了 TP4056 IC 本身之外，没有其他安全功能。 |
| 保护电路 | 不包括在内（无过充、过放或短路安全）。 |
| 设计 | 更小、更简单，通常成本更低。 |
| 最佳用例 | 适用于电池已有自己的 BMS（电池管理系统）或添加外部保护的情况。 |
TP4056 带保护
| 特征 | 详情 |
|---|---|
| 充电控制 | 与基本 TP4056 相同的充电功能。 |
| 保护电路 | 包括 DW01A 控制器和 FS8205A MOSFET。提供过充、过放和短路保护。 |
| 设计 | 板稍大，一般使用更安全。 |
| 最佳用例 | 非常适合初学者、DIY 项目和独立电池（例如没有内置保护的 18650 电池）。 |
TP4056 电路图和接线
下图显示了连接锂离子电池的试验板上的 TP4056 充电模块电路。USB 5 V 输入提供充电源，充电源通过模块的 IN+ 和 IN– 引脚进入。电池连接到 OUT+ 和 OUT– 端子，充电由 TP4056 IC 管理。该模块还具有 LED 指示灯 （STAT1/STAT2），可显示充电状态，红色表示充电，蓝色/绿色表示充满电。
包括一个用于温度监控的 NTC 热敏电阻，在电池过热时暂停充电过程，确保安全充电。输出端子不仅可以为电池充电，还可以为外部负载供电，如设置中连接的 LED 所示。这证明了该模块同时为电池充电和供电的能力。
TP4056 常见问题和修复
| 问题 | 描述与解决方案 |
|---|---|
| LED 指示灯不工作 | 检查 TP4056 模块、电池和电源是否以正确的极性正确连接。接线松动或损坏的 LED/电阻器通常会导致故障。更换任何有缺陷的组件并确认焊点牢固。 |
| 慢速充电 | 充电慢通常是由于输入电流低或电压降造成的。使用稳定的 5 V / 1 A（或更高）电源、短质量的 USB 电缆，并确保 PROG 电阻器设置正确的电流。避免使用薄或腐蚀的连接器。 |
| 过热 | TP4056 可能会稍微变热，但过热表明气流不良或电流过大。保持电路板通风，并通过增加PROG电阻值来降低电流。持续过热会缩短组件寿命。 |
| 充电中断 | 电源不稳定或端子松动经常会意外停止充电。使用可靠的直流适配器代替计算机 USB 电源，并确保所有电线和端子均牢固固定。 |
| 电池无法保持电量 | 快速放电的电池可能老化或质量低劣。始终使用真正的锂离子或锂聚合物电池，避免低于 3 V 的深度放电。更换退化的电池以获得可靠的容量。 |
| 模块未启动 | 如果充电未开始，请确认输入电压为 4.5 V–5.5 V。USB 端口损坏、焊接不良或 TP4056 IC 故障可能是原因。检查连接并在必要时更换模块。 |
| 电池过度充电 | 电池电压超过 4.2 V 表示 IC 有缺陷或基准电压源错误。立即停止充电并更换模块。重复使用前务必用万用表检查输出电压。 |
| 两个 LED 都亮起或闪烁 | 当“充电”和“充满”LED 都亮起或闪烁时，问题是输入不稳定或焊点不良。重新焊接薄弱的连接并使用稳定的 5 V 电源以实现一致的运行。 |
| 模块未检测到电池 | 可能无法检测到低于 2.5 V 的深度放电电池。以 4.2 V/< 100 mA 轻轻预充电电池，直到电压超过 3 V，然后重新连接以进行正常充电。 |
| 短路或冒烟 | 冒烟或加热表明极性相反或接线错误。开机前仔细检查所有连接。使用带有 DW01A 和 8205A MOSFET 的模块，实现内置短路和过流保护。 |
TP4056 应用
• 便携式电子产品：为相机、MP3 播放器和手持工具等可充电小工具供电。
• DIY 电池组：非常适合小型设备和机器人中的定制电池组件。
• 电池管理系统：处理锂基电池设置中的充电控制。
• 移动电源：用于便携式充电器，为手机和小型设备充电。
• 太阳能充电器：与太阳能电池板配合使用，用于可再生便携式电力系统。
• Arduino 和物联网项目：为基于微控制器的跟踪器、传感器和数据记录器提供调节充电。
• 应急电源：在停电期间保持重要设备运行。
• 音频和照明设备：为可充电扬声器、放大器、手电筒和灯供电。
• 可穿戴设备和智能设备：用于健身手环和智能锁等低功耗小工具。
• 教育套件：由于其简单的 USB 充电和 LED 指示灯，在初学者的学习项目中很常见。
结论
TP4056 模块为锂电池提供安全高效的充电。它具有可调节充电电流、状态指示灯和可选保护等功能，非常适合许多电池供电的项目。正确使用电阻器、接线和温度监控可确保可靠的性能和更长的电池寿命，使 TP4056 成为紧凑型充电解决方案的值得信赖的选择。
常见问题解答
第一季度。TP4056 可以为多个电池充电吗？
不。它只为一个电池充电。将 BMS 用于多细胞包。
第二季度。TP4056的待机电流是多少？
非常低，通常为几微安。
第三季度。TP4056 是否支持 QC 或 PD 等快速充电？
不。它仅适用于固定的 5 V 电源。
第四季度。TP4056 充电时会发热吗？
是的。它以热量的形式消散额外的电压，在大电流下更为明显。
第 5 季度。TP4056 可以直接从太阳能电池板运行吗？
不可靠。使用稳压器获得稳定的 5 V 输入。
第 6 季度。TP4056 可以充电什么尺寸的电池？
任何容量，只要使用 PROG 电阻器正确设置充电电流即可。