El TP4056 es un circuito integrado de carga compacto diseñado para baterías de iones de litio y polímero de litio de una sola celda. Controla la carga a través de corriente constante y voltaje constante, con terminación automática a 4.2 V. Los módulos a menudo incluyen entrada USB, indicadores LED y circuitos de protección opcionales. Este artículo proporciona información detallada sobre especificaciones, proceso de carga, cableado, seguridad y aplicaciones.
Figura 1. Módulo TP4056
Descripción general del módulo TP4056
El TP4056 es un circuito integrado de carga lineal diseñado para baterías de iones de litio y polímero de litio de una sola celda. Regula el voltaje y la corriente para garantizar una carga segura y se detiene automáticamente una vez que la celda alcanza los 4,2 V. Comúnmente integrado en módulos de carga listos para usar, simplifica la administración de la batería al proporcionar entrada USB (Micro-USB o Type-C), almohadillas de conexión transparentes para la entrada de 5 V y los terminales de la batería, e indicadores LED para el estado de carga. Algunas versiones de módulos también incluyen circuitos de protección incorporados para protegerse contra sobrecargas, sobredescargas y cortocircuitos.
TP4056 Especificaciones eléctricas
| Parámetro | Valor típico / Rango |
|---|---|
| Rango de voltaje de entrada | 4,0 V – 8,0 V (máximo 8 V) |
| Voltaje de terminación de carga | 4,2 V ± 1,5% |
| Corriente de carga máxima | Hasta 1 A (ajustado por resistencia) |
| Voltaje de goteo (Pte-Charge) | Aproximadamente 2,9 V |
| Corriente de terminación | Alrededor de 0,1 × I\_CHG (C/10) |
| Apagado térmico | \~145 °C (autorregulación) |
Componentes del módulo TP4056
Cada parte del módulo cumple una función específica en el control del voltaje, la gestión de la corriente y la protección de la batería.
TP4056 IC
El TP4056 IC es el núcleo del módulo, responsable de controlar todo el proceso de carga. El chip regula automáticamente el voltaje y la corriente, deja de cargarse cuando la batería está llena y se reinicia cuando cae el voltaje.
Circuitos de protección (MOSFET DW01A + 8205A)
La mayoría de los módulos TP4056 incluyen un circuito integrado DW01A y MOSFET duales 8205A que forman un sistema de administración de batería (BMS) incorporado. Esta sección protege la batería de sobrecargas, descargas excesivas, cortocircuitos y corriente excesiva. Corta automáticamente la carga cuando los niveles de voltaje caen demasiado bajos y se vuelve a conectar una vez que la batería es segura para usar nuevamente. Esto garantiza tanto la seguridad del usuario como la durabilidad de la batería.
Puerto de entrada Micro-USB o Tipo-C
El puerto de entrada suministra la alimentación de 5 V CC necesaria para la carga. Se puede conectar a un cargador USB, banco de energía o computadora. La mayoría de los módulos utilizan un puerto Micro-USB, mientras que las versiones más nuevas incluyen un conector Tipo-C para una compatibilidad moderna. El puerto se conecta a los pines IN+ (VCC) e IN– (GND), proporcionando energía estable al circuito de carga.
LED indicadores
El módulo tiene dos LED que muestran el estado de carga. El LED rojo se enciende cuando la batería se está cargando, mientras que el LED verde o azul se enciende una vez que se completa la carga o no se detecta ninguna batería. Estos indicadores, controlados por los pines internos del TP4056, facilitan el monitoreo del proceso sin herramientas externas.
Resistencia de clavija PROG
Una pequeña resistencia en el pin PROG determina la corriente de carga. Por ejemplo, una resistencia de 1,2 kΩ establece la corriente en aproximadamente 1 A, mientras que 2 kΩ proporcionan alrededor de 580 mA. El ajuste de esta resistencia le permite controlar la velocidad de carga según el tamaño de la batería y los requisitos de seguridad.
Condensadores
Dos condensadores de desacoplamiento, uno a través de la entrada y otro a través de los terminales de la batería, ayudan a filtrar el ruido de voltaje y estabilizar el flujo de energía. Por lo general, entre 1 μF y 10 μF, estos condensadores garantizan una carga suave y protegen el circuito de fluctuaciones repentinas de energía.
Trazas de PCB y cobre
Todos los componentes están montados en una placa de circuito impreso (PCB) con trazas de cobre que minimizan la resistencia y ayudan a distribuir el calor. Algunas versiones incluyen vías térmicas para una mejor disipación del calor durante la carga de alta corriente, lo que garantiza un funcionamiento estable y a largo plazo.
Proceso de carga TP4056
Carga lenta (~2,9 V o menos)
Cuando una batería está muy baja, el TP4056 comienza con una pequeña corriente. Esta etapa se llama carga lenta. Eleva lentamente el voltaje de la batería a un nivel seguro antes de que comience la carga normal. Esto evita daños a las baterías que están profundamente descargadas.
Corriente constante (modo CC)
Una vez recuperada la batería, el TP4056 proporciona una corriente de carga constante. El valor exacto lo establece la resistencia PROG externa, a menudo 500 mA o 1 A. Esta etapa es la parte más rápida de la carga y restaura la mayor parte de la capacidad de la batería.
Voltaje constante (modo CV)
A medida que la batería se acerca a su llenado, el TP4056 cambia al modo de voltaje constante. El voltaje se mantiene en 4,2 V mientras la corriente de carga disminuye lentamente. Esto permite que la batería termine de cargarse de forma segura sin superar el límite de voltaje.
Terminación
La carga finaliza automáticamente cuando la corriente cae a aproximadamente una décima parte del valor programado. Detenerse en este punto ayuda a reducir el estrés de la batería, evita el sobrecalentamiento y mejora la vida útil general de la batería.
Variantes del módulo TP4056
TP4056 sin protección
| Característica | Detalles |
|---|---|
| Control de carga | Maneja solo la carga, sin características de seguridad más allá del propio TP4056 IC. |
| Circuitos de protección | No incluido (sin sobrecarga, sobredescarga o seguridad de cortocircuito). |
| Diseño | Más pequeño, más simple y generalmente de menor costo. |
| Mejor caso de uso | Adecuado cuando la batería ya tiene su propio BMS (Battery Management System) o cuando se añade protección externa. |
TP4056 con protección
| Característica | Detalles |
|---|---|
| Control de carga | La misma función de carga que el TP4056 básico. |
| Circuitos de protección | Incluye controlador DW01A y FS8205A MOSFET. Proporciona protección contra sobrecarga, sobredescarga y cortocircuito. |
| Diseño | Tablero un poco más grande, más seguro para uso general. |
| Mejor caso de uso | Ideal para principiantes, proyectos de bricolaje y celdas independientes (como baterías 18650 sin protección incorporada). |
TP4056 Diagramas de circuitos y cableado
Esta imagen muestra un circuito de módulo de carga TP4056 conectado a una placa de pruebas con una batería de iones de litio conectada. La entrada USB de 5 V proporciona la fuente de carga, que ingresa a través de los pines IN+ e IN– del módulo. La batería está conectada a los terminales OUT+ y OUT-, donde la carga es gestionada por el TP4056 IC. El módulo también cuenta con indicadores LED (STAT1/STAT2) que muestran el estado de carga, rojo para la carga y azul/verde para la carga completa.
Se incluye un termistor NTC para monitorear la temperatura, lo que garantiza una carga segura al pausar el proceso si la batería se sobrecalienta. Los terminales de salida no solo cargan la celda, sino que también pueden alimentar una carga externa, como se muestra con el LED conectado en la configuración. Esto demuestra la capacidad del módulo para cargar la batería y suministrar energía simultáneamente.
TP4056 Problemas comunes y soluciones
| Problema | Descripción y solución |
|---|---|
| El indicador LED no funciona | Compruebe que el módulo, la batería y la fuente de alimentación del TP4056 estén conectados correctamente con la polaridad correcta. El cableado suelto o un LED/resistencia dañado a menudo causan fallas. Reemplace cualquier componente defectuoso y confirme las juntas de soldadura sólidas. |
| Carga lenta | La carga lenta generalmente es el resultado de una baja corriente de entrada o caídas de voltaje. Utilice una fuente de alimentación estable de 5 V / 1 A (o superior), un cable USB de calidad corta y asegúrese de que la resistencia PROG establezca la corriente correcta. Evite los conectores delgados o corroídos. |
| Sobrecalentamiento | El TP4056 puede calentarse ligeramente, pero el exceso de calor indica un flujo de aire deficiente o una corriente alta. Mantenga la placa ventilada y reduzca la corriente aumentando el valor de la resistencia PROG. El sobrecalentamiento continuo puede acortar la vida útil de los componentes. |
| Interrupciones de carga | La energía inestable o los terminales sueltos a menudo dejan de cargarse inesperadamente. Utilice un adaptador de CC confiable en lugar de la alimentación USB de la computadora y asegúrese de que todos los cables y terminales estén bien asegurados. |
| La batería no mantiene la carga | Las baterías que se descargan rápidamente pueden estar envejecidas o ser de baja calidad. Utilice siempre celdas de iones de litio o polímero de litio genuinas y evite descargas profundas por debajo de 3 V. Reemplace las baterías degradadas para una capacidad confiable. |
| El módulo no se inicia | Si la carga no se inicia, confirme que el voltaje de entrada sea de 4,5 V a 5,5 V. Los puertos USB dañados, la soldadura deficiente o un circuito integrado TP4056 defectuoso pueden ser responsables. Inspeccione las conexiones y reemplace el módulo si es necesario. |
| Sobrecarga de la batería | Una batería superior a 4,2 V indica un CI defectuoso o una referencia de voltaje incorrecta. Deje de cargar inmediatamente y reemplace el módulo. Siempre verifique el voltaje de salida con un multímetro antes de reutilizarlo. |
| Ambos LED encendidos o parpadeantes | Cuando los LED de "carga" y "llenos" se encienden o parpadean, el problema es una entrada inestable o juntas de soldadura defectuosas. Vuelva a soldar las conexiones débiles y use una fuente de alimentación constante de 5 V para un funcionamiento constante. |
| El módulo no detecta la batería | Es posible que no se detecten celdas muy descargadas por debajo de 2,5 V. Precargue la batería suavemente a 4,2 V / < 100 mA hasta que el voltaje supere los 3 V, luego vuelva a conectarla para una carga normal. |
| Cortocircuito o humo | El humo o la calefacción sugieren polaridad invertida o errores de cableado. Vuelva a verificar todas las conexiones antes de encender. Utilice módulos con MOSFET DW01A y 8205A para protección incorporada contra cortocircuitos y sobrecorriente. |
Aplicaciones TP4056
• Electrónica portátil: Alimenta dispositivos recargables como cámaras, reproductores de MP3 y herramientas portátiles.
• Paquetes de baterías de bricolaje: Ideal para ensamblajes de baterías personalizados en dispositivos pequeños y robótica.
• Sistemas de gestión de baterías: Maneja el control de carga en configuraciones de baterías basadas en litio.
• Bancos de energía: se utilizan en cargadores portátiles para recargar teléfonos y dispositivos pequeños.
• Cargadores solares: Funciona con paneles solares para sistemas de energía renovables y portátiles.
• Proyectos de Arduino e IoT: Proporciona carga regulada para rastreadores, sensores y registradores de datos basados en microcontroladores.
• Fuentes de alimentación de emergencia: Mantiene los dispositivos esenciales en funcionamiento durante los cortes de energía.
• Dispositivos de audio e iluminación: Alimenta altavoces, amplificadores, linternas y lámparas recargables.
• Dispositivos portátiles e inteligentes: se utilizan en dispositivos de bajo consumo como bandas de fitness y cerraduras inteligentes.
• Kits educativos: Común en proyectos de aprendizaje para principiantes debido a su simple carga USB e indicadores LED.
Conclusión
El módulo TP4056 ofrece una carga segura y eficiente para baterías de litio. Con características como corriente de carga ajustable, indicadores de estado y protección opcional, es ideal para muchos proyectos alimentados por batería. El uso adecuado de las resistencias, el cableado y el control de la temperatura garantizan un rendimiento fiable y una mayor duración de la batería, lo que convierte al TP4056 en una opción de confianza para soluciones de carga compactas.
Preguntas frecuentes
Pregunta 1. ¿Puede el TP4056 cargar varias baterías?
No. Solo carga una celda. Utilice un BMS para paquetes de varias celdas.
Segundo trimestre. ¿Cuál es la corriente de espera del TP4056?
Muy bajo, generalmente unos pocos microamperios.
Tercer trimestre. ¿El TP4056 admite carga rápida como QC o PD?
No. Solo funciona con una fuente fija de 5 V.
Cuarto trimestre. ¿El TP4056 genera calor durante la carga?
Sí. Disipa el voltaje adicional en forma de calor, más notable a alta corriente.
Pregunta 5. ¿Puede el TP4056 funcionar directamente desde paneles solares?
No de manera confiable. Utilice un regulador para una entrada estable de 5 V.
Pregunta 6. ¿Qué tamaño de batería puede cargar el TP4056?
Cualquier capacidad, siempre que la corriente de carga esté configurada correctamente con la resistencia PROG.