شاحن بطارية ليثيوم أيون TP4056

شاحن بطارية ليثيوم أيون TP4056

سنتعرّف في هذا المشروع على شاحن بطّارية ليثيوم أيون TP4056 المُعتمِد على دارة الشحن المتكاملة TP4056، وسنناقش مخطّط دارة وحدة الشحن هذه ومكوناتها وكيفية توصيل بطارية 18650 بها وشحنها.

تحذير: 

يعدُّ العمل بالبطاريات خطِراً للغاية، وفي حالِ لم تكن خبيراً بالتوصيلات قد تكون النتائج خطِرَة؛ إذ قد تنفجرُ البطارية في حال استُخْدِمَت بشكلٍل خاطِئ.

مقدمة

تعملُ ل معظم الأجهزة والأدوات الإلكترونية باستخدام البطاريات هذه الأيام، مثال على ذلك: الهواتف المحمولة والأجهزة اللّوحية والحواسيبُ المحمولة والكاميرات وغيرها.، وبالإضافة إلى الأجهزة الصغيرة المذكورة، تحتوي أيضاً السيارات والدرّاجاتُ النارية والمركبات الكهربائية على بطارية وتتطلب آلية لشحن البطاريات.

وحدة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056، مصدر الصورة: electronicshub
                             وحدة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056، (مصدر الصورة: electronicshub)

عندما يتعلق الأمر بالبطاريات، فلا بُدَّ من شاحنٍ لها، وتعد شواحن البطاريات أجهزةً تعيدُ شحنَ البطارياتِ عن طريق تزويدها بالطاقة.
سنتحدّث في هذا المقال عن أحدِ وحدات شحن بطاريات الليثيوم أيون وهي وحدة الشحن المعتمدة على الدارة المتكاملة TP4056.

نبذة عن متحكم شاحن بطارية الليثيوم TP4056

تتميز دارة التحكم بالشحن المتكاملة TP4056 المستخدمة في شاحن بطارية ليثيوم أيون بأنّها مُنخفضةُ التّكلفة، وتدعم آليّة شحن( تيار ثابت – جهد ثابت) لبطاريّة Li-Ion واحدة، ويتوفر بتغليف ذي 8 أطراف، وكذلك فهو يتطلب عدد قليل من المكونات الخارجية لبناء دارة شحن البطارية.

مخطط الدارة المتكاملة TP4056 المستخدمة لشحن بطارية ليثيوم أيون

تُظهر الصورة التالية مخطط لأطراف مُتحكم شاحن البطارية، وهو متحكم ذو 8 أطراف هي TEMP و PROGو GNDو VCC و BATوSTDBY وCHRG وCE.

دارة متحكم شاحن بطارية ليثيوم أيون TP4056
دارة متحكم شاحن بطارية ليثيوم أيون TP4056، (مصدر الصورة: electronicshub)

 

الوظيفة اسم الطرف رقم الطرف
استشعار الحرارة TEMP 1
ضبط تيار الشحن الثابت PROG 2
الأرضي GND 3
التغذية VCC 4
طرف لوصل البطارية BAT 5
وضع الاستعداد STDBY 6
طرف الشحن CHRG 7
تفعيل الشريحة CE 8

 

وصف الأطراف

نوضح هنا وصف ووظيفة كل طرف من أطراف دارة TP4056.

TEMP: هو طرف دخل مُخصص لاستشعار درجة الحرارة، ويتصل بخرج ثرمستور (مقاومة حرارية) NTC في علبة البطارية، وبناءً على قيمة الجهد عند هذا الطرف يمكن تحديد درجة حرارة البطارية.
تُعتبر درجة حرارة البطارية منخفضة جداً إذا كان الجهد الكهربائي أقل من 45% من قيمة VCC لأكثر من 0.15 ثانية، وتعتبر مرتفعة جداً إذا كان الجهد أكبر من 80% من قيمة VCC لأكثر من 0.15 ثانية.

PROG: يحدّد تيار شحن البطارية عن طريق توصيل مقاومة تدعى R_PROG بين هذا الطرف وGND، وبناءً على قيمة المقاومة تتراوح قيمة تيار الشحن بين 130 ميلي أمبير إلى 1000 أمبير.

GND: الطرف الأرضي.

VCC: هو طرف منبع التغذية، ويمكن أن تتحمّل TP4056 كحد أقصى قيمة 8 فولت عند VCC ولكن عادةً ما تُستخدم القيمة 5 فولت.

BAT: هو طرف توصيل البطارية، ويتصل بالطرف الموجب من البطارية، ويكون الجهد عند هذا الطرف 4.2 فولت.

STDBY: يتحوّل إلى حالة الجهد المنخفض عندما تُشحن البطارية بالكامل، فيُضيء مؤشر ضوئي LED للتنبيه لوضع الاستعداد.

CHRG: يتحول إلى حالة الجهد المنخفض ( 0 فولت) عندما تكون البطارية بحالة الشحن، فيضيء مؤشر ضوئي LED للإشارة إلى أن البطارية تشحن.

CE: هو طرف دخل لتفعيل الشريحة، أي تشغيلها أو إيقافها،؛ حيث يكون TP4056 في الوضع العادي (normal) ويتوقف عن العمل عندما تُيطبّق قيم جهد عالية (5 فولت).

التحكم بتيار الشحن
كما ذكرنا سابقاً، يستخدم الطرف PROG للتحكم بتيار شحن البطارية وذلك بمساعدة مقاومة تُسمّى R_PROG.
يوضح الجدول التالي قيم تيار الشحن وقيم R_PROG المقابلة لها.
I_BAT مقاس بالmA R_PROG مقاسة بال KΩ

 مقاس بال  مقاسة بال
130 10
250 5
300 4
400 3
580 2
690 1.66
780 1.5
900 1.33
1000 1.2

 

مخطط الدارة لشاحن بطارية ليثيوم أيون TP4056

كما ذكرنا سابقاً، يتطلَّب بناء دارة شحن بطارية Li-ion كاملة باستخدام متحكم TP4056 عدداً قليلاً جداً من المكونات الخارجية، وتوضِّح الصورة التالية مُخطط الدارة لأحد هذه التطبيقات.

مخطط دارة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056
                     مخطط دارة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056، (مصدر الصورة: electronicshub)

المكونات المطلوبة هي:
الدارة المتكاملةTP4056 (TP4056 IC)
مؤشر ضوئي LED × 2
مقاومة 1 KΩ × 2
مقاومة 0.4 Ω
مكثفة 10 µF × 2
مقاومة 1.2 KΩ (R_PROG)

وحدة شاحن بطارية ليثيوم أيون TP4056

طُوِّرَت عدّة وحدات لشحن بطارية ليثيوم أيون اعتماداً على دارة التحكم بشحن البطارية ومخطط الدارة الموضح سابقاً، وتُظهر الصورة التالية الوحدة المستخدمة في هذا المشروع.

وحدة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056
وحدة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056، (مصدر الصورة: electronicshub)

وهي عبارة عن وحدة صغيرة مزوّدة بجميع المكونات المذكورة في مخطط الدارة السابق، ويمكن ملاحظة وجود موصل Micro USB في جهة الدخل من اللوحة والذي يمكن باستخدامه شحن بطارية Li-Ion من مصدر USB.
من ناحية أخرى، هناك موصلات لجهد الدخل وكذلك أطراف لتوصيل البطارية، ويبلغ حجم المقاومة R_PROG في هذه الوحدة 1.2 كيلو أوم، وبالتالي تدعم هذه الوحدة تيار شحن قيمته 1 أمبير (1000 ميلي أمبير).

مكونات وحدة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056
             مكونات وحدة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056، (مصدر الصورة: electronicshub)

ذكرت بقية المكونات والأجزاء في الصورة أعلاه.

ملاحظة:

لا تتضمن هذه الوحدة والدارة الموضحة مسبقاً قياس درجة الحرارة.

شحن بطارية ليثيوم أيون 18650 باستخدام متحكم TP4056

تتوفر بطاريات الليثيوم أيون 18650 بشكل واسع، وتُستخدم في الحواسيب المحمولة ووحدات الشحن المحمولة (Power banks) وغيرها، لقد فككنا بطارية حاسوب محمول غير مستعملة واستخرجنا ثلاث بطاريات 18650.

بطارية ليثيوم أيون 18650
           بطارية ليثيوم أيون 18650، (مصدر الصورة: electronicshub)

تحذير:

 يمكن أن يكون تفكيك بطاريات الحاسوب المحمول خطيراً للغاية، ولا ننصح بذلك.

إذا كان لديك بطاريات Li-Ion 18650، فقم بتوصيل بطارية واحدة كما هو مُوضّح في مخطط التوصيل التالي، ويُمكنك شحن بطارية واحدة فقط في كل مرة وذلك إما باستخدام بطرفي IN+ وIN- وتغذية الوحدة بـ 5 فولت. أو بدلاً من ذلك، يمكنك استخدام كبل USB للشحن مباشرة من مصدر USB.

مخطط توصيلات شاحن البطارية،
   مخطط توصيلات شاحن البطارية، (مصدر الصورة: electronicshub)

التطبيقات

يمكن استخدام وحدة شحن بطارية ليثيوم أيون TP4056 (أو IC) في عدة تطبيقات مثل:
الهواتف المحمولة
أجهزة GPS
الكاميرات الرقمية
أجهزة الباور بانك (Power banks)
شواحن USB
الحواسيب المحمولة


المصدر: هنا
ترجمة: يارا قاضون. مراجعة: علي العلي. تدقيق لغوي: حنين غاليه. تصميم: علي العلي. تحرير: نور شريفه.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.