Le TP4056 est un circuit intégré de charge compact conçu pour les batteries lithium-ion et lithium-polymère à cellule unique. Il contrôle la charge par courant constant et tension constante, avec terminaison automatique à 4,2 V. Les modules comprennent souvent une entrée USB, des indicateurs LED et des circuits de protection en option. Cet article fournit des informations détaillées sur les spécifications, le processus de charge, le câblage, la sécurité et les applications.
Graphique 1. TP4056 Module
Présentation du module TP4056
Le TP4056 est un circuit intégré de charge linéaire conçu pour les batteries lithium-ion et lithium-polymère à cellule unique. Il régule la tension et le courant pour assurer une charge sûre et s’arrête automatiquement une fois que la cellule atteint 4,2 V. Généralement intégré dans des modules de charge prêts à l’emploi, il simplifie la gestion de la batterie en fournissant une entrée USB (Micro-USB ou Type-C), des pastilles de connexion claires pour l’entrée 5 V et les bornes de la batterie, ainsi que des indicateurs LED pour l’état de charge. Certaines versions de modules incluent également des circuits de protection intégrés pour se prémunir contre les surcharges, les décharges excessives et les courts-circuits.
Spécifications électriques TP4056
| Paramètre | Valeur typique / Plage |
|---|---|
| Plage de tension d’entrée | 4,0 V – 8,0 V (maximum 8 V) |
| Tension de terminaison de charge | 4,2 V ± 1,5 % |
| Courant de charge maximal | Jusqu’à 1 A (réglé par résistance) |
| Tension d’entretien (Pte-Charge) | À propos de 2,9 V |
| Courant de terminaison | Environ 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Arrêt thermique | \~145 °C (autorégulation) |
Composants du module TP4056
Chaque partie du module joue un rôle spécifique dans le contrôle de la tension, la gestion du courant et la protection de la batterie.
Circuit intégré TP4056
Le circuit intégré TP4056 est le cœur du module, responsable du contrôle de l’ensemble du processus de charge. La puce régule automatiquement la tension et le courant, arrête la charge lorsque la batterie est pleine et redémarre lorsque la tension baisse.
Circuit de protection 3.2 (MOSFET DW01A + 8205A)
La plupart des modules TP4056 incluent un circuit intégré DW01A et deux MOSFET 8205A qui forment un système de gestion de batterie (BMS) intégré. Cette section protège la batterie contre les surcharges, les décharges excessives, les courts-circuits et les courants excessifs. Il coupe automatiquement la charge lorsque les niveaux de tension tombent trop bas et se reconnecte une fois que la batterie peut être utilisée en toute sécurité. Cela garantit à la fois la sécurité de l’utilisateur et la durabilité de la batterie.
Port d’entrée micro-USB ou Type-C
Le port d’entrée fournit l’alimentation 5V DC nécessaire à la charge. Il peut se connecter à un chargeur USB, une banque d’alimentation ou un ordinateur. La plupart des modules utilisent un port Micro-USB, tandis que les versions plus récentes incluent un connecteur Type-C pour une compatibilité moderne. Le port se connecte aux broches IN+ (VCC) et IN– (GND), fournissant une alimentation stable au circuit de charge.
Voyants LED
Le module dispose de deux LED qui indiquent l’état de charge. La LED rouge s’allume lorsque la batterie est en charge, tandis que la LED verte ou bleue s’allume une fois la charge terminée ou qu’aucune batterie n’est détectée. Ces indicateurs, contrôlés par les broches internes du TP4056, permettent de surveiller facilement le processus sans outils externes.
Résistance à broche PROG
Une petite résistance sur la broche PROG détermine le courant de charge. Par exemple, une résistance de 1,2 kΩ définit le courant à environ 1 A, tandis que 2 kΩ fournit environ 580 mA. Le réglage de cette résistance vous permet de contrôler la vitesse de charge en fonction de la taille de la batterie et des exigences de sécurité.
Condensateurs
Deux condensateurs de découplage, l’un à l’entrée et l’autre aux bornes de la batterie, aident à filtrer le bruit de tension et à stabiliser le flux d’énergie. Généralement entre 1 μF et 10 μF, ces condensateurs assurent une charge en douceur et protègent le circuit contre les fluctuations soudaines de puissance.
Traces de PCB et de cuivre
Tous les composants sont montés sur une carte de circuit imprimé (PCB) avec des traces de cuivre qui minimisent la résistance et aident à diffuser la chaleur. Certaines versions incluent des vias thermiques pour une meilleure dissipation de la chaleur lors de la charge à courant élevé, assurant un fonctionnement stable et à long terme.
Processus de charge TP4056
Charge d’entretien (~2,9 V ou moins)
Lorsqu’une batterie est très faible, le TP4056 commence avec un petit courant. Cette étape est appelée charge d’entretien. Il augmente lentement la tension de la batterie à un niveau sûr avant le début de la charge normale. Cela permet d’éviter d’endommager les batteries qui sont profondément déchargées.
Courant constant (mode CC)
Une fois la batterie récupérée, le TP4056 fournit un courant de charge constant. La valeur exacte est définie par la résistance PROG externe, souvent 500 mA ou 1 A. Cette étape est la partie la plus rapide de la charge et restaure la majeure partie de la capacité de la batterie.
Tension constante (mode CV)
Lorsque la batterie est sur le point d’être pleine, le TP4056 passe en mode tension constante. La tension est maintenue à 4,2 V tandis que le courant de charge diminue lentement. Cela permet à la batterie de terminer sa charge en toute sécurité sans dépasser la limite de tension.
Résiliation
La charge se termine automatiquement lorsque le courant tombe à environ un dixième de la valeur programmée. L’arrêt à ce stade permet de réduire le stress de la batterie, d’éviter la surchauffe et d’améliorer la durée de vie globale de la batterie.
Variantes de module TP4056
TP4056 Sans Protection
| Fonctionnalité | Détails |
|---|---|
| Contrôle de la charge | Gère uniquement la charge, aucune fonction de sécurité au-delà du TP4056 IC lui-même. |
| Circuits de protection | Non inclus (pas de surcharge, de décharge excessive ou de sécurité contre les courts-circuits). |
| Conception | Plus petit, plus simple et généralement moins coûteux. |
| Meilleur cas d’utilisation | Convient lorsque la batterie dispose déjà de son propre BMS (Battery Management System) ou lorsqu’une protection externe est ajoutée. |
TP4056 avec protection
| Fonctionnalité | Détails |
|---|---|
| Contrôle de la charge | Même fonction de charge que le TP4056 de base. |
| Circuits de protection | Comprend un contrôleur DW01A et FS8205A MOSFET. Fournit une protection contre les surcharges, les décharges excessives et les courts-circuits. |
| Conception | Planche légèrement plus grande, plus sûre pour un usage général. |
| Meilleur cas d’utilisation | Idéal pour les débutants, les projets de bricolage et les cellules autonomes (telles que les batteries 18650 sans protection intégrée). |
Schémas de circuits et câblage TP4056
Cette image montre le circuit d’un module de charge TP4056 câblé sur une plaque d’essai avec une batterie lithium-ion connectée. L’entrée USB 5 V fournit la source de charge, qui entre par les broches IN+ et IN– du module. La batterie est connectée aux bornes OUT+ et OUT-, où la charge est gérée par le circuit intégré TP4056. Le module dispose également d’indicateurs LED (STAT1/STAT2) qui affichent l’état de charge, rouge pour la charge et bleu/vert pour une charge complète.
Une thermistance NTC est incluse pour la surveillance de la température, assurant une charge sûre en mettant le processus en pause si la batterie surchauffe. Les bornes de sortie chargent non seulement la cellule, mais peuvent également alimenter une charge externe, comme indiqué avec la LED connectée dans la configuration. Cela démontre la capacité du module à charger la batterie et à fournir de l’énergie simultanément.
Problèmes courants et correctifs TP4056
| Enjeu | Description et solution |
|---|---|
| L’indicateur LED ne fonctionne pas | Vérifiez que le module TP4056, la batterie et la source d’alimentation sont correctement connectés avec la bonne polarité. Un câblage desserré ou une LED/résistance endommagée provoque souvent une défaillance. Remplacez tous les composants défectueux et confirmez les joints de soudure solides. |
| Charge lente | La charge lente résulte généralement d’un faible courant d’entrée ou de chutes de tension. Utilisez une source d’alimentation stable de 5 V / 1 A (ou plus), un câble USB court de qualité et assurez-vous que la résistance PROG définit le bon courant. Évitez les connecteurs fins ou corrodés. |
| Surchauffe | Le TP4056 peut se réchauffer légèrement, mais un excès de chaleur signale une mauvaise circulation de l’air ou un courant élevé. Gardez la carte ventilée et réduisez le courant en augmentant la valeur de la résistance PROG. Une surchauffe continue peut raccourcir la durée de vie des composants. |
| Interruptions de charge | L’alimentation instable ou les bornes desserrées cessent souvent de se charger de manière inattendue. Utilisez un adaptateur CC fiable au lieu de l’alimentation USB de l’ordinateur et assurez-vous que tous les fils et bornes sont bien fixés. |
| La batterie ne tient pas la charge | Les batteries qui se déchargent rapidement peuvent être vieillissantes ou de mauvaise qualité. Utilisez toujours des cellules lithium-ion ou lithium-polymère d’origine et évitez les décharges profondes inférieures à 3 V. Remplacez les batteries dégradées pour une capacité fiable. |
| Le module ne démarre pas | Si la charge ne démarre pas, vérifiez que la tension d’entrée est de 4,5 V à 5,5 V. Des ports USB endommagés, une soudure médiocre ou un circuit intégré TP4056 défectueux peuvent en être responsables. Inspectez les connexions et remplacez le module si nécessaire. |
| Surcharge de la batterie | Une batterie supérieure à 4,2 V indique un circuit intégré défectueux ou une référence de tension incorrecte. Arrêtez immédiatement la charge et remplacez le module. Vérifiez toujours la tension de sortie avec un multimètre avant de la réutiliser. |
| Les deux LED sont allumées ou scintillantes | Lorsque les LED « en charge » et « pleines » s’allument ou scintillent, le problème est une entrée instable ou de mauvais joints de soudure. Soudez à nouveau les connexions faibles et utilisez une source d’alimentation stable de 5 V pour un fonctionnement cohérent. |
| Le module ne détecte pas la batterie | Les cellules profondément déchargées en dessous de 2,5 V peuvent ne pas être détectées. Préchargez doucement la batterie à 4,2 V / < 100 mA jusqu’à ce que la tension dépasse 3 V, puis rebranchez-la pour une charge normale. |
| Court-circuit ou fumée | La fumée ou le chauffage suggèrent une polarité inversée ou des erreurs de câblage. Vérifiez toutes les connexions avant de mettre sous tension. Utilisez des modules avec des MOSFET DW01A et 8205A pour une protection intégrée contre les courts-circuits et les surintensités. |
Demandes du TP4056
• Électronique portable : Alimente les gadgets rechargeables tels que les appareils photo, les lecteurs MP3 et les outils portables.
• Batteries de bricolage : idéales pour les assemblages de batteries personnalisés dans les petits appareils et la robotique.
• Systèmes de gestion de batterie : gère le contrôle de charge dans les configurations de batterie à base de lithium.
• Banques d’alimentation : Utilisées dans les chargeurs portables pour recharger les téléphones et les petits appareils.
• Chargeurs solaires : Fonctionne avec des panneaux solaires pour les systèmes d’alimentation portables renouvelables.
• Projets Arduino et IoT : Fournit une charge régulée pour les trackers, les capteurs et les enregistreurs de données basés sur des microcontrôleurs.
• Alimentations d’urgence : Permet de faire fonctionner les appareils essentiels pendant les pannes de courant.
• Appareils audio et d’éclairage : Alimente les haut-parleurs rechargeables, les amplificateurs, les lampes de poche et les lampes.
• Appareils portables et intelligents : Utilisés dans les gadgets à faible consommation d’énergie comme les bracelets de fitness et les serrures intelligentes.
• Kits éducatifs : Courant dans les projets d’apprentissage pour les débutants en raison de sa simple charge USB et de ses indicateurs LED.
En conclusion
Le module TP4056 offre une charge sûre et efficace pour les batteries au lithium. Avec des fonctionnalités telles que le courant de charge réglable, les indicateurs d’état et la protection en option, il est bien adapté à de nombreux projets alimentés par batterie. L’utilisation correcte des résistances, du câblage et de la surveillance de la température garantit des performances fiables et une durée de vie plus longue de la batterie, ce qui fait du TP4056 un choix de confiance pour les solutions de charge compactes.
Foire aux questions
Question 1. Le TP4056 peut-il charger plusieurs batteries ?
Non. Il ne charge qu’une seule cellule. Utilisez un BMS pour les packs multi-cellules.
Question 2. Quel est le courant de veille du TP4056 ?
Très bas, généralement quelques microampères.
Question 3. Le TP4056 prend-il en charge la charge rapide comme QC ou ?
Non. Il ne fonctionne qu’avec une alimentation fixe 5 V.
Question 4. Le TP4056 génère-t-il de la chaleur pendant la charge ?
Oui. Il dissipe la tension supplémentaire sous forme de chaleur, plus perceptible à courant élevé.
Question 5. Le TP4056 peut-il fonctionner directement à partir de panneaux solaires ?
Pas de manière fiable. Utilisez un régulateur pour une entrée 5 V stable.
Question 6. Quelle taille de batterie le TP4056 peut-il charger ?
N’importe quelle capacité, à condition que le courant de charge soit correctement réglé avec la résistance PROG.