TP5100: зарядка 2S лития и чем заменить

Что это за контроллер заряда

TP5100 — понижающий (buck) контроллер заряда, рассчитанный на ток до 2 А и на аккумуляторы 2S (8,4 В) или 1S (4,2 В). Он ведёт стандартный цикл: предзаряд малым током, затем постоянный ток и постоянное напряжение до полного заряда.

Входное напряжение у него выше напряжения батареи — порядка 5…18 В, поэтому от одного источника можно заряжать и две последовательные ячейки. Переключается он на частоте около 400 кГц, и на плате стоит небольшая индуктивность.

Внутри уже есть силовой ключ, поэтому внешний диод защиты от обратного тока не нужен — это одна из причин, по которой модули на TP5100 компактнее линейных аналогов с внешними диодами.

2S или 1S — как задаётся напряжение

Одна и та же микросхема собирается под 2S (конечное напряжение 8,4 В) или под 1S (4,2 В) внешней обвязкой. Поэтому два модуля на TP5100 могут заряжать разное число ячеек, и при замене это проверяют по плате, а не по названию микросхемы.

Это же и главная опасность: если поставить модуль, настроенный на 1S, туда, где нужен 2S, аккумулятор недозарядится, а если наоборот — батарея получит вдвое большее напряжение, что для лития опасно.

При замене модуля обязательно сверяют конечное напряжение заряда и число ячеек, под которое собрана плата, а не только тип микросхемы.

Ток заряда и индуктивность

Ток заряда задаётся внешним резистором и выбирается в пределах примерно от 0,1 до 2 А. Чем больше ток, тем быстрее заряд, но и тем важнее правильная индуктивность и отвод тепла.

Микросхема имеет встроенные защиты: по току, по пониженному и повышенному напряжению, по температуре, от короткого замыкания и от переполюсовки батареи, плюс контроль температуры аккумулятора.

Состояние заряда обычно показывается двумя светодиодами — красным и зелёным, — и это стандартный признак, по которому модуль на TP5100 легко узнать на плате.

Чем заменить

Ближайший по функции аналог — другой импульсный контроллер на 2S, например CN3765 или семейство CN3705: это тоже buck-контроллеры под две ячейки с сопоставимым током. Это замена по функции, но с переразводкой платы и другой обвязкой.

Распространённые «замены», которые на деле не подходят, — это линейные зарядники на одну ячейку вроде BQ24075, MCP73831 или LTC4054. Они заряжают только 4,2 В с током около 1 А и не могут заменить TP5100 в схеме на 2S.

Практическое правило: если нужно заряжать две последовательные ячейки, ищут импульсный контроллер 2S с таким же конечным напряжением 8,4 В; линейные однобаночные микросхемы сюда не годятся.

Характеристики

• Импульсный понижающий контроллер заряда, ток до 2 А.
• Конечное напряжение 8,4 В (2S) или 4,2 В (1S), задаётся обвязкой.
• Входное напряжение порядка 5…18 В, частота переключения около 400 кГц.
• Корпус QFN-16 4×4 мм, встроенный силовой ключ без внешнего диода.
• Защиты: по току, напряжению, температуре, от короткого замыкания и переполюсовки.

Частые вопросы

• Сколько ячеек заряжает TP5100 — зависит от обвязки: 2S до 8,4 В или 1S до 4,2 В.
• Можно ли заменить его линейным зарядником на 4,2 В — нет, линейные однобаночные микросхемы не заменяют импульсный контроллер 2S.
• Чем заменить TP5100 — другим импульсным контроллером 2S, например CN3765 или CN3705.
• Почему модуль на TP5100 почти не греется — это понижающий преобразователь, а не линейный стабилизатор.
• Как узнать, на сколько ячеек собран модуль — по конечному напряжению заряда на плате, а не по названию микросхемы.