TP4056 3.7V Type-C Mini Şarj Devresi - Korumalı
TP4056, tek hücreli 3,7V nominal gerilimli Lityum-ion/Lityum-polimer bataryalar için tasarlanmış doğrusal bir şarj yönetim entegresidir. Bu modül, TP4056 IC'sini USB Type-C giriş konektörüyle birleştirerek bataryayı sabit akım / sabit gerilim (CC/CV) yöntemiyle şarj eder: önce sabit akımla dolum yapılır, gerilim 4,2V'a yaklaşınca akım kademeli azaltılır ve akım belirli bir eşiğin altına inince şarj otomatik olarak durur. "Korumalı" sürüm, buna ek olarak çıkış hattında aşırı şarj, aşırı deşarj, aşırı akım ve kısa devreyi izleyen ayrı bir koruma devresi barındırır. Arduino, ESP8266/ESP32 ve taşınabilir cihaz projelerinde tek hücreli bataryanın güvenli şarjı için yaygın kullanılır.
Teknik Özellikler
| Şarj Yönetim IC'si | TP4056 (tek hücreli Li-ion/Li-Po lineer şarj kontrolcüsü) |
| Giriş Bağlantısı | USB Type-C |
| Giriş Gerilim Aralığı | 4,5V - 8V DC (tipik kullanım 5V USB kaynağı ile) |
| Desteklenen Batarya Tipi | Tek hücreli (1S) 3,7V nominal Lityum-ion / Lityum-polimer |
| Sabit Dolum Gerilimi | 4,2V ±%1,5 (dahili referansla sabitlenmiş) |
| Şarj Yöntemi | Sabit Akım / Sabit Gerilim (CC/CV) |
| Şarj Akımı Ayarı | Harici RPROG direnciyle programlanabilir; IC üst sınırı 1A |
| Şarj Sonlandırma Eşiği | Akım, ayarlanan değerin yaklaşık 1/10'una (C/10) düşünce şarj otomatik durur |
| Ön Şarj (Trickle) Eşiği | Batarya gerilimi yaklaşık 2,9V altındaysa düşük akımla ön şarj uygulanır |
| Otomatik Yeniden Şarj Eşiği | Batarya gerilimi dolum değerinin yaklaşık 100mV altına (≈4,1V) düşünce şarj döngüsü yeniden başlar |
| Termal Düzenleme | Yonga sıcaklığı yaklaşık 145°C'ye yaklaşınca IC şarj akımını otomatik düşürür |
| Şarj Durumu Göstergesi | Şarj sırasında ve şarj tamamlandığında farklı renklerde yanan durum LED'leri |
| Aşırı Şarj Koruması | Batarya gerilimi yaklaşık 4,25-4,30V'a ulaşınca çıkış hattı kesilir |
| Aşırı Deşarj Koruması | Batarya gerilimi yaklaşık 2,4V'un altına düşünce çıkış hattı kesilir |
| Aşırı Akım / Kısa Devre Koruması | Çıkışta kısa devre veya aşırı akım algılandığında hat anında kesilir |
| Ters Akım Koruması | USB girişi kesildiğinde bataryanın giriş hattına ters akım vermesi engellenir |
| Bağlantı Noktaları | B+/B- (batarya), OUT+/OUT- (yük çıkışı, korumalı hat), IN (USB Type-C girişi) |
Öne Çıkan Özellikler
- USB Type-C girişi sayesinde günümüz şarj kablolarıyla ve standart USB güç adaptörleriyle doğrudan şarj imkanı sunar.
- Sabit akım / sabit gerilim (CC/CV) şarj algoritmasıyla bataryayı hem verimli hem de güvenli şekilde doldurur.
- 4,2V sabit dolum gerilimi ve dahili hassas referans sayesinde bataryanın aşırı gerilime maruz kalması engellenir.
- Şarj akımı harici bir direnç ile ayarlanabildiğinden farklı kapasitedeki bataryalara uyarlanabilir bir tasarıma sahiptir.
- Dahili termal düzenleme özelliği, yüksek ortam sıcaklığında veya yüksek güç kaybında akımı otomatik kısarak IC'yi ve bataryayı korur.
- Ayrı koruma devresi sayesinde aşırı şarj, aşırı deşarj ve kısa devre durumlarında batarya hattı otomatik olarak kesilir.
- Durum LED'leri sayesinde şarj sürecinin ilerlemesi bilgisayara veya başka bir cihaza bağlanmadan takip edilebilir.
- B+/B- (batarya) ve OUT+/OUT- (yük) uçlarının ayrı olması sayesinde şarj hattı ile yük hattı birbirinden bağımsız şekilde izlenebilir, bu da devre hatalarının tespitini kolaylaştırır.
Kullanım Alanları
- Arduino veya ESP8266/ESP32 tabanlı taşınabilir bir projede tek hücreli Lityum-polimer bataryanın USB Type-C kablosuyla şarj edilmesi.
- Güneş paneliyle beslenen bir açık hava sensör düğümünde gün içinde dolan bataryanın gece boyunca devreyi beslemesi.
- Küçük mobil robot ve araçlarda görev sonunda bataryanın tek bir kabloyla şarj istasyonuna bağlanarak doldurulması.
- El yapımı taşınabilir güç bankası veya yedek şarj cihazı prototiplerinde giriş şarj devresi olarak kullanılması.
- Pille çalışan kapı zili, hareket sensörü gibi kablosuz ev otomasyonu cihazlarının periyodik olarak şarj edilmesi.
- Giyilebilir elektronik prototiplerinde küçük kapasiteli LiPo bataryanın kompakt bir devreyle güvenli şekilde şarj edilmesi.
- Kamp, doğa yürüyüşü veya saha ölçümü gibi şebekeden uzak ortamlarda kullanılan taşınabilir ölçüm cihazlarının bataryasının güneş paneli veya powerbank üzerinden şarj edilmesi.
Bağlantı ve Kullanım
Modülün B+ ve B- uçları doğrudan tek hücreli Lityum-ion/Lityum-polimer bataryanın artı ve eksi kutuplarına, USB Type-C girişi ise 5V'luk bir USB güç kaynağına bağlanır. Korumalı modellerde bataryayı besleme amacıyla kullanılacak yük, B+/B- yerine OUT+ ve OUT- olarak işaretlenmiş ayrı çıkış uçlarına bağlanmalıdır; böylece koruma devresi şarj ve deşarj akımını birlikte izleyebilir. USB girişi takılı değilken bataryanın projeye güç vermeye devam edebilmesi için OUT+ ucu devrenin güç girişine, OUT- ucu ise ortak toprak (GND) hattına bağlanmalıdır. Şarj LED'i yanarken bataryanın veya USB kablosunun çıkarılmaması, dolum döngüsünün yarıda kesilmesini önler. OUT+ ve OUT- uçları ayrıca bir mikrodenetleyici kartının güç girişine veya harici bir gerilim regülatörünün girişine bağlanarak projeye USB bağlı değilken de bataryadan kesintisiz güç sağlanabilir.
Paket İçeriği
- 1 adet TP4056 tabanlı USB Type-C girişli şarj ve koruma modülü
- Kart üzerinde hazır lehimlenmiş USB Type-C giriş konektörü
- B+/B-, OUT+/OUT- bağlantı noktaları için lehim pedleri
- Şarj durumunu gösteren, kart üzerinde hazır monte edilmiş durum LED'leri
Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Modül yalnızca tek hücreli (1S) 3,7V nominal Lityum-ion/Lityum-polimer bataryalar içindir; 2S ve üzeri seri bağlı paketlerde veya NiMH, LiFePO4 gibi farklı kimyadaki bataryalarda kullanılmamalıdır.
- Batarya ve yük bağlantıları (B+/B-, OUT+/OUT-) ters yapılırsa devre veya batarya zarar görebilir; bağlantı öncesi kutuplar mutlaka kontrol edilmelidir.
- Şarj sırasında IC üzerinde ısınma normaldir; ancak modülün havalandırmasız, kapalı ve sıkışık bir kutu içine yerleştirilmesi aşırı ısınmaya yol açabilir.
- Kart üzerindeki şarj akımını belirleyen direnç üretim partisine göre değişebileceğinden, gerçek şarj akımı projeye monte etmeden önce ölçülerek doğrulanmalıdır.
- Koruma devresi aşırı şarj, aşırı deşarj, aşırı akım ve kısa devreye karşı koruma sağlar; ancak fiziksel darbe, delinme veya şişme gibi mekanik hasarlara karşı koruma sağlamaz, hasarlı bataryalar kesinlikle kullanılmamalıdır.
- Batarya ve USB Type-C kablosu pakete dahil değildir, ayrıca temin edilmelidir.
- Lehim pedlerine kalın kablo lehimlerken lehim süresi kısa tutulmalı, pedin ısıdan ayrılmaması için aşırı ısıtmadan kaçınılmalıdır.
- Kart üzerindeki entegreler statik elektriğe duyarlıdır; montaj ve kablolama sırasında temel topraklama/antistatik önlemlerine dikkat edilmesi önerilir.