TP4056 - LiPo-Lademodul

Das hier besprochene TP4056-Modul ist eine kleine Platine mit Mikro-USB-Eingang (5V) zum Laden von Lithium-Polymer-Akkus (nur 1S, d.h. Einzelzellen) mit Schutzfunktion vor Tiefentladung und Überladung/Kurzschluss. Mit diesem Modul können nur 1S-LiPo-Akkus geladen werden, d.h. Einzelzellen. Will man zwei Akkus parallel laden, ist darauf zu achten, dass sie baugleich sind und dasselbe Spannungspotential besitzen, sonst könnten die Akkus überhitzt und/oder beschädigt werden.
Immer auf die Polarität der Anschlüsse achten, denn der TP4056-IC ist nicht gegen Verpolung geschützt!

• Mikro-USB-Eingang: hier kann über ein externes (Smartphone-)Ladegerät oder eine Powerbank der Akku geladen werden. Der max. Ladestrom darf 1000mA nicht überschreiten!
• Vcc Input: Eine andere Stromquelle (4,5V bis 6V) kann zum Laden des Akkus verwendet werden.
• Battery (+) und (-): Anschluss zum Laden des LiPo
• Output (+) und (-): Last-Anschluss
• DW01A: IC zum Überladung- bzw- Tiefentladungschutz des LiPo
• FS8205A: IC mit zwei N-Kanal MOSFETs zum Schutz des LiPo
• R3 (auch R_prog): Dieser Widerstand (hier: 1,2kΩ) regelt den konstanten Ladestrom zum Akku.
• Ladespannung: 4,2 V ±1,5%
• Überspannungserkennung: ab 4,3V ±50mV
• Tiefentladungserkennung: unter 2,4V ±100mV
• Kurzschlusserkennung: ab 3000mA (5~50µs)

Indikator-LEDs

R_prog-Varianten

Ändert man den Widerstand R3 (auch R_prog auf dem Modul, so ändert sich der konstante Ladestrom zum Akku:

Verwendete Bauteile

• Grundlegende Werkzeuge und Hilfsmittel
• Arduino Uno R3
• Lademodul TP4056
• LiPo Akku
• LCD-Display-Modul 1602 (16×2 Zeichen)
• 10kΩ Drehpotentiometer
• Steckkabel ("Jumperkabel")
• Steckbretter ("Breadboard")
• 500Ω Widerstand
• 2kΩ Widerstand

Laden eines LiPo mit dem TP4056

Um einen LiPo mit dem TP4056 laden zu können müssen lediglich die Anschlüsse des Akkus mit BAT+ und BAT- auf dem Modul verbunden werden und entweder schließt man per Mikro-USB oder -wie hier im Bild- eine externe Stromquelle an. Ist der Akku nicht voll, so sollte der Ladevorgang über das Leuchten der roten LED angezeigt werden.

Akku-Monitor mit dem Arduino

Man kann die Spannung des Akkus mit dem Arduino auslesen und überwachen. In dem folgenden Beispiel wird alle 5 Sekunden die Spannung des LiPo gemessen und auf einem einfachen LCD angezeigt.

Aufbau der Schaltung

Sketch

#include <LiquidCrystal.h>

#define PIN_RS 12
#define PIN_EN 11
#define PIN_D4 2
#define PIN_D5 3
#define PIN_D6 4
#define PIN_D7 5
#define PIN_MONITOR A0

LiquidCrystal lcd(PIN_RS, PIN_EN, PIN_D4, PIN_D5, PIN_D6, PIN_D7);
float ARef = 1.1;

void setup()
{
    analogReference(INTERNAL);
    lcd.begin(16, 2);
}

void loop()
{
    float x = analogRead(PIN_MONITOR)/1023;
    float voltage = x*ARef*4;
    int percent = round(voltage / 4.4 * 100);

    lcd.clear();
    lcd.print(String(voltage) + "V");
    lcd.setCursor(2, 1);
    lcd.print(String(percent) + "% loaded");

    delay(5000);
}

LiPo über eine Solarzelle laden

Einen LiPo mit einer Solarzelle zu laden ist recht einfach. Zu beachten ist hier die Diode, die verhindern soll, dass sich der LiPo bei Dunkelheit wieder über die Solarzelle entlädt. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass die Solarzelle nicht mehr als 6V hat.