TP4056 — линейная зарядная микросхема для одного Li-ion аккумулятора

Выводы

Чертежи корпусов — на страницах SOIC-8 и MSOP-8; в даташите корпуса помечены суффиксом PP — с площадкой снизу, которую припаивают к меди платы.

Ток заряда и резистор PROG

Ток задаёт резистор между PROG и землёй: I = 1200 / RPROG (I в амперах, R в омах), погрешность ±10 %. В режиме постоянного тока на PROG держится 1 В (0,9–1,1 В при 1,2 кОм), в предзаряде — 0,1 В. Тот же вывод служит измерителем: в любом режиме ток заряда I = VPROG / RPROG · 1200.

Таблица производителя не везде совпадает с формулой (2 кОм по формуле — 600 мА, по таблице — 580 мА); расхождение в пределах заявленных ±10 %. При RPROG = 1,2 кОм гарантированный ток — 950–1050 мА, при 2,4 кОм — 450–550 мА (VBAT = 4,0 В).

Если на PROG нужно сгладить показания, Top Power предлагает RC-фильтр с резистором 10 кОм между выводом и конденсатором: ёмкость прямо на PROG ухудшает устойчивость регулятора тока.

Цикл заряда

Фильтр 1,8 мс нужен, чтобы короткие броски нагрузки на BAT не завершили заряд раньше времени; в предзаряде и при тепловой регулировке завершение по C/10 не работает. Если входа нет или он ниже напряжения батареи, микросхема переходит в сон и берёт от аккумулятора меньше 2 мкА по описанию выводов (до 3 мкА — в разделе о работе). Порог включения по входу — 3,7 В (3,5–3,9 В) с гистерезисом 200 мВ, и заряд начинается, только когда вход выше батареи примерно на 100 мВ. Таймера безопасности в описании TP4056 нет — завершение только по току.

Индикация

На типовой схеме светодиоды подключены к выводам через резисторы 1 кОм. Неиспользуемый вывод индикации производитель советует соединить с землёй. Выход в нуле — не больше 0,6 В при 5 мА.

Датчик температуры батареи

Вход TEMP сравнивается с двумя порогами: заряд приостанавливается, если напряжение на нём ниже 45 % или выше 80 % от VCC. Делитель из резисторов R1, R2 и NTC-термистора батареи рассчитывают так, чтобы на границах допустимой температуры получить ровно эти доли; в даташите приведены формулы для NTC и PTC. Поскольку пороги — доли VCC, результат от напряжения питания не зависит. Как ведёт себя NTC-термистор — на отдельной странице. Если батарея без датчика, TEMP соединяют с землёй.

Нагрев

Почти вся мощность потерь выделяется на внутреннем транзисторе: P = (VCC − VBAT) · IBAT. При температуре кристалла около 145 °C (по описанию — от 140 °C с уменьшением до нуля к 150 °C) микросхема сама снижает ток, поэтому, как пишет Top Power, рассчитывать на худший случай не обязательно — ток просто уменьшится.

Наш пересчёт примера из даташита: вход 5 В, аккумулятор 3,75 В, ток 0,8 А — потери 1,25 · 0,8 = 1,0 Вт. При тепловом сопротивлении 125 °C/Вт и 25 °C ток регулировки — (145 − 25) / (1,25 · 125) ≈ 0,77 А, как и в даташите (768 мА). В первом примере даташита (θJA = 150 °C/Вт) потери записаны как 0,5 Вт, а итог — 65 °C; по формуле той же страницы получается 145 − 1,0 · 150 = −5 °C, то есть при такой плате ток будет снижаться уже при комнатной температуре. Отсюда практические меры из того же раздела: широкая медь под площадкой с переходными отверстиями и резистор около 0,25 Ом последовательно с входом (по расчёту производителя ток регулировки растёт до 948 мА), но не настолько большой, чтобы вход упал ниже уровня, нужного для заряда.

Аналоги

По принципу работы — тот же заряд током и напряжением с программированием тока резистором — близок MCP73831 Microchip в корпусе SOT-23-5, но с током до 500 мА. Выводы у них разные. Для защиты самого аккумулятора от переразряда и короткого замыкания TP4056 дополняют микросхемой защиты.