TP4056 Nasıl Kullanılır? TP4056 Doğru ve Yanlış Kullanımı

Taşınabilir elektronik cihazların ve hobi projelerinin vazgeçilmez bir parçası olan TP4056 şarj modülü; enerji yönetimi, batarya şarj kontrolü ve güç depolama sistemlerinde yaygın olarak tercih edilmektedir. Ancak, bu son derece popüler modülü projelerinizde gerçekten doğru ve güvenli bir şekilde kullandığınızdan emin misiniz?

Lityum İyon (Li-Ion) bataryaları TP4056 ile şarj etmenin teknik olarak son derece güvenli bir yolu olduğu gibi, batarya ömrünü kısaltan ve güvenlik riski oluşturan yaygın hatalı kullanım senaryoları da mevcuttur.

Bu kapsamlı rehberimizde, TP4056 entegresinin güvenli devre içi şarj mimarisini, şarj akımı programlama yöntemlerini, yük paylaşımı (load sharing) devre tasarımlarını ve sıcaklık kontrolü (TEMP) girişinin nasıl aktif edileceğini ayrıntılarıyla ele alacağız.

TP4056, tek hücreli (3.7V nominal) lityum iyon ve lityum polimer piller için tasarlanmış, sabit akım/sabit voltaj (CC/CV) prensibine göre çalışan komple bir lineer şarj kontrol entegresidir. Entegre, pili aşırı voltaj ve aşırı akımdan korurken, şarj sürecinin devam ettiğini (CHRG) ve şarj işleminin başarıyla tamamlandığını (STDBY) gösteren iki bağımsız durum çıkışına sahiptir. Ayrıca, dışarıdan bağlanacak tek bir direnç ile 1A seviyesine kadar programlanabilir şarj akımı sunar.

4V ila 8V arasındaki esnek giriş voltajı aralığı sayesinde pillerinizi doğrudan standart bir USB portu veya 5V DC adaptör üzerinden güvenle şarj edebilirsiniz. Ancak standart USB 2.0 portlarının en fazla 500mA akım sağlayabildiğini, bu nedenle 1A şarj akımı için güçlü bir USB güç kaynağı kullanılması gerektiğini unutmamak gerekir. Piyasada satılan bazı TP4056 kartlarında harici yük çıkış pinleri (OUT+ / OUT-) bulunmaz; bu tip kartlarda batarya koruma devresi yer almadığından, projelerinizde güvenliği sağlamak adına aşağıda görseli yer alan ve üzerinde entegre batarya koruma devresi barındıran 3 çipli modülleri tercih etmenizi öneririz.

Piyasada yaygın olarak bulunan TP4056 geliştirme kartları temel olarak iki farklı tasarıma sahiptir:

• Sadece Şarj Odaklı Kartlar: Üzerinde yalnızca TP4056 şarj çipi ve durum LED’leri barındırır, ek koruma devresi içermez.
• BMS Korumalı Gelişmiş Kartlar: Üzerinde şarj çipine ek olarak iki adet güvenlik çipi daha barındırır.
• Yukarıdaki görselde yer alan gelişmiş modül; merkezde yer alan TP4056 (şarj), sağ üstteki DW01A (batarya koruma) ve sağ alttaki 8205A (dual N-Kanal MOSFET) çiplerinden oluşan 3 çipli profesyonel bir koruma mimarisine sahiptir.

Bu makalede öğreneceğiniz temel teknik konular şunlardır:

• TP4056 geliştirme kartının doğru bağlantı standartları,
• Maksimum siber-fiziksel güvenlik için yük paylaşım devre tasarımı,
• DW01A batarya koruma entegresinin şarj modülü üzerindeki gerçek çalışma prensibi,
• TP4056 TEMP (Sıcaklık) girişini kullanarak NTC termistör ile sıcaklık koruma limitlerinin hesaplanması.

Önemli Programlama Uyarısı: Devre kartı üzerindeki akım programlama direncini (R3 veya Rprog), şarj edeceğiniz lityum pilin kapasitesine (C değeri) uygun olarak seçmeniz gerekir. Kart üzerinde varsayılan olarak gelen 1.2kΩ direnç değeri, 1Ah (1000mAh) kapasiteye sahip piller için 1A (1C hızında) güvenli şarj akımı sağlamak üzere ayarlanmıştır.

DW01A batarya koruma entegresinin donanımsal yapısını ve sınır değerlerini daha ayrıntılı öğrenmek için DW01A Batarya Koruma Entegresi Kullanım Kılavuzu içeriğimizi inceleyebilirsiniz.

Lityum piller, yanlış şarj koşullarında kimyasal kararsızlığa uğrayarak patlama veya yanma riski taşırlar. TP4056; hücre voltajını, şarj akımını ve iç direnç değişimlerini sürekli izleyerek kritik limitlerde şarj döngüsünü sonlandırdığı için son derece güvenilir bir çözümdür.

⚠️ Kritik Siber-Fiziksel Güvenlik Uyarısı: Piyasada yer alan birçok projede, TP4056 çıkışlarının (B+/B- veya OUT+/OUT-) aynı anda hem pili şarj etmek hem de yüke (örneğin bir Arduino veya motora) enerji sağlamak amacıyla kullanıldığını görebilirsiniz. Bu tasarım yaklaşımı siber-fiziksel güvenlik açısından son derece hatalı ve tehlikelidir! Şarj esnasında bataryaya aktif bir yük bağlı olursa, çekilen akım nedeniyle TP4056 entegresi şarj akımının C/10 seviyesine düştüğünü (şarjın tamamlanma eşiğini) asla algılayamaz. Bu durum, şarj döngüsünün hiç bitmemesine, pilin sürekli aşırı şarj edilerek şişmesine ve termal kaçak (thermal runaway) patlama riskine yol açar.

Pili şarj ederken yükü mutlaka devreden ayırmalı, yük aktifken de şarj işlemini durdurmalısınız. Bu otomatik geçiş sürecini güvenli bir şekilde yönetmek için bir adet P-Kanal MOSFET, bir direnç ve bir Schottky diyot yardımıyla kurulan yük paylaşımı (load sharing) devresini tercih etmelisiniz. Yük paylaşım devresinin şematik tasarımı ve hesaplamaları yazımızın ilerleyen bölümlerinde detaylandırılmıştır.

TP4056 Teknik Özellikleri

• Kriptografik olarak kararlı Sabit Akım / Sabit Voltaj (CC/CV) şarj algoritması,
• Akım seviyesi C/10 oranına düştüğünde otomatik şarj sonlandırma,
• 2.9V altındaki aşırı deşarj olmuş piller için güvenli ön şarj (trickle charge) modu,
• Maksimum şarj kesme voltajı: 4.2V (±%1.5 hassasiyetle),
• Yumuşak başlangıç (soft-start) özelliğiyle ani akım çekimlerini engelleme,
• Otomatik yeniden şarj döngüsü (pil voltajı 4.05V altına düştüğünde şarjı tekrar başlatır).

TP4056 entegresine ait resmi teknik veri belgesini (datasheet) buradan indirebilirsiniz.

TP4056 Şarj Akımı Ayarı ve Programlama Direnci (Rprog)

Şarj akımının belirlenmesinde kullanılan PROG (akım programlama) pini üzerindeki direnç (R3 veya Rprog), standart kartlarda 1A akım üretmek üzere 1.2kΩ değerine sabitlenmiştir. Eğer şarj edeceğiniz lityum pilin kapasitesi 1000mAh (1Ah) değerinden düşük ise, pil sağlığını korumak adına Rprog direncini söküp aşağıdaki tablodan seçeceğiniz uygun değerdeki dirençle değiştirmelisiniz:

Durum Gösterge LED’lerinin Lojik Analizi

TP4056 BMS Korumalı Gelişmiş Şarj Modülü Devre Şeması

Aşağıda, siber-fiziksel koruma donanımlarına (DW01A ve 8205A) sahip 03962A etiketli popüler lityum şarj modülünün resmi şeması yer almaktadır:

Bu gelişmiş kartı projelerinizde kullanırken; lityum pilinizi doğrudan B+ ve B- terminallerine lehimlemelisiniz. Besleme girişi (USB veya harici 5V) aktifken sistem şarj modundadır. Harici besleme kesildiğinde ise, sistem pil gücüyle çalışmaya başlar ve projeyi besleyecek çıkış voltajı OUT+ ve OUT- pinlerinden alınır.

TP4056 Entegre Pin Fonksiyonları

Aşağıdaki görselde, 8 pinli SOP-8 kılıfındaki TP4056 entegresinin donanımsal pin konfigürasyonu ve tipik uygulama bağlantıları gösterilmiştir:

Şemada; durum bildirim LED hatları (CHRG, STDBY), pil çıkışı (BAT), programlama direnci (PROG) ve sıcaklık algılama (TEMP) pini açıkça görülmektedir. Çoğu standart modülde maliyetleri düşürmek adına pil içi termistör bağlantısı kullanılmaz ve TEMP pini doğrudan GND hattına bağlanarak sıcaklık koruması devre dışı bırakılır. Kendi kart tasarımlarınızda bu pini aktif ederek en üst düzey fiziksel güvenlik standartlarını uygulayabilirsiniz.

Ters Polarite (Kutup) Koruması Analizi

TP4056 entegresi kendi silikon mimarisinde ters polarite korumasına sahip değildir. Bu nedenle, besleme girişini veya lityum pili kazara ters kutupta bağlarsanız şarj çipi saniyeler içinde yanacaktır.

Ancak, kart üzerinde yer alan yardımcı DW01A batarya koruma entegresi doğru bir konfigürasyonla tasarlandığında, pil için donanımsal ters kutup koruması sağlayabilecek yeteneğe sahiptir. Standart ucuz kart tasarımlarında ise bu koruma sınırları genellikle bypass edilmektedir.

DW01A Entegresinin Şarj Kartı Üzerindeki İşlevi

Gelişmiş şarj kartlarında konumlandırılan yardımcı iki çipten biri DW01A koruma entegresi, diğeri ise bu entegrenin akım anahtarlaması için ihtiyaç duyduğu çift N-Kanal MOSFET paketidir (8205A).

Bu koruma donanımı şarj kartına entegre edildiğinde, TP4056 şarj çipiyle olan elektriksel ilişkisinden dolayı bazı koruma limitleri (aşırı şarj ve aşırı deşarj) pasif kalır ve sadece çıkış aşırı akım/kısa devre koruması aktif olarak görev yapar. Donanımın normalde sağlaması gereken standart koruma katmanları şunlardır:

1. Şarj Cihazı Giriş Koruması (CS Pini Üzerinden)

• Yük tarafında oluşabilecek kısa devrelerin anlık tespiti,
• Deşarj akımının güvenli sınırların üzerine çıkmasının engellenmesi (aşırı akım koruması),
• Ters şarj cihazı bağlantısının ve aşırı giriş gerilimlerinin saptanması.

2. Hücre Voltaj Limitlerinin İzlenmesi

• Aşırı Şarj Koruması: Pil voltajının aşırı yükselerek patlama sınırına ulaşmasının önlenmesi,
• Aşırı Deşarj Koruması: Pil voltajının kritik deşarj sınırının altına inerek pilin ölmesinin engellenmesi.

DW01A ve TP4056 Çakışma Parametreleri

Şarj kartının elektriksel şemasında DW01A koruma entegresi doğrudan TP4056 çıkışına bağlıdır. Bu entegrasyon nedeniyle, pildeki voltaj dalgalanmalarına ilk olarak TP4056 yanıt verir ve DW01A’nın voltaj koruma sınırları (TP4056 arızalanmadığı sürece) asla tetiklenmez:

• Pil deşarj olurken voltaj 2.9V seviyesine düştüğünde, TP4056 deşarjı sınırlandırarak damlama şarjı (trickle charge) moduna geçer. DW01A’nın aşırı deşarj kesme sınırı ise 2.4V’tur; bu nedenle koruma çipi bu aşamada tetiklenmez.
• Şarj esnasında pil voltajı 4.2V seviyesine ulaştığında, TP4056 şarj döngüsünü sonlandırır. DW01A’nın aşırı şarj kesme eşiği ise 4.3V’tur; bu nedenle koruma çipi bu aşamada da pasif kalır.

Sonuç olarak, bu kart tasarımı üzerinde DW01A entegresinin aktif olarak yerine getirdiği tek fonksiyon çıkış aşırı akım ve kısa devre korumasıdır. Bu donanımsal koruma limiti, 8205A çift MOSFET’in açık kanal direnci referans alınarak yaklaşık 3A akım sınırında güvenle tetiklenir.

TP4056 Güç Paylaşımı (Power Sharing) Zafiyeti

Standard korumalı şarj kartlarında (03962A), şarj girişine güç uygulanırken çıkıştan (OUT+/OUT-) aktif akım çekilmesi durumunda ciddi bir elektriksel zafiyet ortaya çıkar.

Bu donanım mimarisindeki en büyük sorun, pili şarj ederken yükün bataryadan izole edilmemesidir. TP4056, sabit voltaj şarj aşamasında akım çekiminin C/10 (kapasitenin onda biri, örneğin 1000mAh pil için 100mA) seviyesinin altına düşmesini bekleyerek şarjı sonlandırır.

Şarj esnasında çıkışa bağlı olan yük (mikrodenetleyici, sensör vb.) sürekli akım çekmeye devam ederse, algılanan toplam akım hiçbir zaman C/10 sınırının altına inmez. Bu durum, TP4056’nın şarj işlemini asla bitirememesine ve pilin sürekli aşırı şarj edilerek kimyasal olarak bozulmasına yol açar.

Yük Paylaşımı (Load Sharing) ile Güvenli Tasarım

Bu kronik siber-fiziksel zafiyeti aşmanın en profesyonel yolu, bir P-Kanal MOSFET kullanarak yük paylaşımı (load sharing) veya otomatik güç yolu kontrolü (automatic power path control) adı verilen akıllı bir anahtarlama devresi tasarlamaktır. Bu devre, dışarıdan şarj gücü uygulandığı anda pilin yük ile olan bağlantısını fiziksel olarak kesen otomatik bir anahtardır.

Bu akıllı devrenin çalışma mantığı oldukça basittir: Şarj girişine harici güç (5V) bağlandığı anda, P-Kanal MOSFET (PMOSFET) tetiklenerek pili yükten tamamen izole eder. TP4056 pili herhangi bir yük paraziti olmaksızın güvenle şarj ederken; yükün ihtiyaç duyduğu tüm enerji doğrudan harici güç kaynağından (Schottky diyot üzerinden) karşılanır.

Harici güç kaynağının bağlantısı kesildiği anda ise PMOSFET saniyeler içinde iletime geçerek yükü tekrar lityum pile bağlar.

Bu gelişmiş konfigürasyon sayesinde, şarj esnasında batarya yükten izole edildiği için TP4056 şarj sonlandırma algoritmasını (C/10) hatasız bir şekilde tamamlar ve pil sağlığı maksimum düzeyde korunmuş olur.

P-Kanal MOSFET Yük Paylaşım Devre Şeması

Aşağıdaki devre şemalarında, PMOSFET donanımının otomatik güç geçişini nasıl koordine ettiği gösterilmiştir:

PMOSFET’i iletime geçirmek (AÇMAK) için Kapı (Gate) voltajı, Kaynak (Source) voltajına göre negatif (Vgs < Vgs(th)) olmalıdır.
PMOSFET’i kesime götürmek (KAPATMAK) için Kapı (Gate) voltajı, Kaynak (Source) voltajına eşit veya daha yüksek olmalıdır.

Teknik Detay: Vgs(th), kullanılan MOSFET’in lojik eşik (threshold) voltaj değeridir.

1. Güç Kaynağı Bağlı Değilken (Sadece Pil Gücü Aktif)

Şarj girişinde herhangi bir dış voltaj yoktur. Bu durumda Q1 MOSFET’inin kapısı (gate), R_PULL aşağı çekme direnci üzerinden doğrudan şasiye (GND) çekilir. Vgs voltajı negatif değere ulaştığı için PMOSFET iletime geçer ve batarya enerjisi doğrudan yüke aktarılır.

Bu durumdaki elektriksel akış analiz edildiğinde:

D1 Schottky Diyotunun Durumu:

Pil devreye bağlıyken, Q1’in içindeki parazitik gövde (body) diyotu ileri kutuplu olur ve D1 diyotunun katot tarafında Vbat - 0.6V seviyesinde bir voltaj oluşur. D1’in anot tarafı ise şarj girişi bağlı olmadığından boştadır. Dolayısıyla D1 diyotu ters kutuplanarak yalıtkan kalır ve pilin şarj girişine geri besleme yapmasını engeller.

Q1 PMOSFET Donanımının Durumu:

D1’in katodu aynı zamanda Q1 MOSFET’inin kaynak (source) ucuna bağlıdır. Q1’in kapısı (gate) ise R_pull direnci ile toprağa çekilmiştir. Bu durumda kapı-kaynak voltajı: Vgs = 0 - (Vbat - 0.4V) = -(Vbat - 0.4V) olarak gerçekleşir. Tek hücreli lityum pil voltajı (Vbat) 2.9V ile 4.2V arasındadır.

Oluşan bu Vgs voltajı, Q1’in kapı eşik voltajından (Vgs(th)) daha negatif olduğu sürece MOSFET tam olarak iletimde kalır ve drain ile source arasında kesintisiz akım iletir.

Bu nedenle, seçeceğiniz P-Kanal MOSFET’in Vgs(th) kapı eşik voltajı şu değerden daha düşük (daha negatif) olmalıdır:

-(2.9V - 0.4V) = -2.5V

Burada 2.9V pilin en düşük deşarj voltaj sınırını, 0.4V ise Schottky diyotunun ileri yön voltaj düşümünü temsil eder. Dolayısıyla, pili son sınırına kadar verimli kullanabilmek için Vgs(th) eşiği -2.5V ile 0V arasında (örneğin -1.3V) olan hassas lojik seviyeli bir PMOSFET seçilmelidir. (Projeleriniz için uygun PMOSFET listesi aşağıda tablo halinde sunulmuştur).

Önemli Donanım Notu: Çok deşarj olmuş bir pili şarj ederken TP4056 başlangıçta 2.9V seviyesine kadar ön şarj uygulayacağından, kapı eşik voltajı (Vgs(th)) -1.0V ila -1.5V arasında olan yüksek hassasiyetli MOSFET’lerin tercih edilmesi sistem kararlılığını artıracaktır.

Q1 MOSFET’i tam olarak iletime geçtiğinde, parazitik iç gövde diyotu bypass edilir ve batarya voltajı MOSFET’in son derece düşük olan açık kanal direnci (RDS(ON)) üzerinden minimum kayıpla doğrudan yüke aktarılır.

RDS(ON) Parametresinin Önemi: MOSFET’in iletimdeki iç direnci (RDS(ON)), doğrudan yük üzerinde oluşacak voltaj kaybını belirler. Yükün çektiği akım miktarı arttıkça, bu iç direnç nedeniyle çıkış voltajında düşüşler yaşanabilir. Bu nedenle, çıkış voltajını yüksek tutmak için her zaman mümkün olan en düşük RDS(ON) değerine sahip kaliteli MOSFET’ler tercih edilmelidir.

2. Dışarıdan Güç Kaynağı Bağlıyken (Şarj Modu Aktif)

Şarj girişine harici 5V uygulandığı an, Q1’in kapısı (gate) doğrudan 5V seviyesine yükselir ve PMOSFET hızlıca kesime (KAPALI) gider. Böylece pil yükten tamamen yalıtılmış olur. Giriş akımı, Schottky diyotu (D1) üzerinden doğrudan yüke aktarılırken, TP4056 ise pili yükten izole edilmiş şekilde güvenli limitlerde şarj eder.

V_G = V_IN

V_GS = V_{POWER –} V_D1FV

Bu şarj durumunda PMOSFET’in tam olarak kesimde (kapalı) kalabilmesi için gerekli siber-fiziksel koşul:

Kapı (Gate) voltajının, Kaynak (Source) voltajından daha yüksek olmasıdır: Vgs > Vgs(th) (yani daha pozitif olması).

Kapı voltajı Vin (~5V) değerine eşitken, Schottky diyot üzerindeki 0.4V voltaj düşümü nedeniyle kaynak voltajı 4.6V seviyesinde kalır. Vgs değeri +0.4V pozitif olacağından, P-Kanal MOSFET tam kararlılıkla kesimde kalmaya devam eder.

Yük Paylaşım Devreleri İçin PMOSFET Seçim Tablosu

Yüksek akımlı projelerde, açık kanal direnci (RDS(ON)) yüksek olan MOSFET modellerinden kaçınmanız önerilir; aksi takdirde yük üzerinde ciddi bir voltaj kaybı ve ısı üretimi meydana gelecektir.

Schottky Diyot Donanım Seçimi

Yük paylaşım devresinde diyot olarak MBRS130LT3 gibi düşük ileri yön voltaj düşümüne sahip (1A akımda maks. 0.395V, 25°C) Schottky diyot modellerinin seçilmesi verimliliği artırır.

Şarj modunda harici besleme aktifken Schottky diyotu üzerinden yüksek akım akacağı için diyotta ısınma meydana gelecektir. Harcanan güç çıkış akımına ve diyot üzerindeki voltaj düşümüne doğrudan bağlıdır (P = I * Vd).

Diyot üzerindeki bu voltaj kaybını ve ısı üretimini sıfıra indirmek adına, diyot yerine yukardaki tabloda yer alan dual yapılı IRF7329 entegresindeki ikinci PMOSFET’i ideal diyot (ideal diode) konfigürasyonunda bağlayarak kullanabilirsiniz. Bu gelişmiş geçiş kontrolü, bir mikrodenetleyici veya TP4056’nın LED durum çıkışları üzerinden lojik kapılarla koordine edilmelidir.

TP4056 TEMP (Sıcaklık Kontrol) Girişinin Aktif Edilmesi

TEMP güvenlik girişi standart hazır modüllerde kullanılmasa da, lityum pillerin aşırı ısınma (45°C üzeri) veya aşırı soğuma (10°C altı) durumlarında şarj edilmesini otomatik olarak bloke eden son derece kritik bir donanımsal koruma kalkanıdır.

Aşağıdaki şemada, pil paketinin içerisine yerleştirilmiş bir NTC (Negatif Sıcaklık Katsayısı) termistörü ile TEMP girişinin donanımsal bağlantısı gösterilmiştir:

TEMP pini, pilin iç sıcaklığı önceden belirlenmiş olan güvenlik limitlerinin dışına çıktığı an şarj döngüsünü askıya alır. Standart kartlarda bu pin kullanılmadığı için doğrudan şasiye (GND) lehimlenmiştir.

Kendi baskı devre (PCB) tasarımlarınızda bu pini NTC direnç köprüsüyle aktif hale getirmek, lityum pillerin şarj güvenliğini dünya standartlarına taşıyacaktır. Sistem, pilin içindeki kimyasal reaksiyonlardan kaynaklı aşırı ısıyı anında algılayarak şarjı durdurur.

NTC Sıcaklık Köprüsü Dirençlerinin (R1 ve R2) Hesaplanması

R1 ve R2 direnç değerleri çip üzerinde sabit değildir; şarj edeceğiniz pilin içinde yer alan dahili NTC termistörünün sıcaklık-direnç eğrisine göre hesaplanmalıdır. Resmi veri belgesindeki lojik kural şudur:

“TEMP pinindeki voltaj seviyesi 0.15 saniyeden uzun bir süre boyunca giriş voltajının (VIN) %45’inin altına düşerse veya %80’inin üzerine çıkarsa, sıcaklık limit dışı kabul edilir ve şarj döngüsü askıya alınır.”

Lityum Piller İçin Güvenli Şarj Sıcaklık Aralığı:

Lityum pil üreticileri, pillerin kimyasal ömrünü korumak adına şarj işleminin yalnızca +5°C ila +45°C sıcaklık sınırları arasında yapılmasını kesin olarak tavsiye etmektedir.

Mühendislik Hesaplama Uyarısı: Bu hesaplamalar referans niteliğinde olup, nihai tasarımda mutlaka kullanacağınız pil üreticisinin paylaştığı resmi NTC termistör karakteristik direnç tablosunu baz almalısınız.

Sıcaklık Sınır Değerlerinin Matematiksel Hesabı

Varsayımlar: Pilin içindeki dahili NTC termistörünün 25°C oda sıcaklığındaki nominal direnci 10kΩ ve sıcaklık katsayısı (Beta sabiti) 3950 K (MF52 tipi standart NTC referansı) olsun.

• Üst sınır sıcaklığında (+45°C) NTC direnci yaklaşık 4.2 kΩ seviyesine geriler.
• Alt sınır sıcaklığında (+5°C) NTC direnci yaklaşık 26.0 kΩ seviyesine yükselir.

Sıcaklık arttıkça NTC direnci düşer ve TEMP pinindeki voltaj bölücü çıkış seviyesi şasiye yaklaşır. Voltaj oranı beslemenin %45 limitinin altına indiği an aşırı sıcaklık koruması, %80 limitinin üzerine çıktığı an ise aşırı soğuk koruması devreye girer.

Şemada görüldüğü üzere R1 direnci üstten (Vcc) beslemeye, R2 direnci alttan toprağa bağlanmıştır ve NTC termistörü de R2 direncine paralel olarak konumlandırılmıştır. NTC’nin diğer ucu şasiye (GND) bağlıdır.

Bu paralel bağlantı sonucunda oluşan toplam eşdeğer alt direnç (R_parallel), R1 direnci ile birlikte bir voltaj bölücü oluşturur:

R_PARALLEL = Rp = (Rntc * R2) / (Rntc + R2)

TEMP pinindeki voltaj oran sabiti (V_ratio) şu formülle hesaplanır:

V_RATIO = Vtemp / Vin = Rp / (Rp + R1)

Mühendislik tasarımında amaç, NTC direnci 45°C (4.2kΩ) olduğunda V_ratio oranının tam olarak 0.45, 5°C (26kΩ) olduğunda ise tam olarak 0.80 olmasını sağlayacak R1 ve R2 direnç değerlerini bulmaktır.

Bu iki denklemi sağlayan en yakın standart (E48 serisi) direnç değerleri:

• R1 (Üst Bölücü Direnci): 4.87 kΩ (E48 Standart)
• R2 (Alt Paralel Direnci): 86.6 kΩ (E48 Standart)

Bu direnç kombinasyonu, pil sıcaklığı +5°C’nin altına indiğinde veya +45°C’nin üzerine çıktığında TP4056’nın şarj işlemini otomatik olarak askıya almasını sağlayacaktır.

Sıcaklık Sınırlarını Hesaplayan TCL Programı

Farklı sıcaklık kesme değerleri ve NTC Beta katsayıları için en uygun direnç değerlerini hesaplamak amacıyla yazdığımız TCL betiğini kullanabilirsiniz:

Genel Özet ve Mühendislik Tavsiyeleri

TP4056, taşınabilir projelerinizde konumlandıracağınız tek hücreli lityum iyon ve lityum polimer pillerin şarj süreçlerini koordine etmek üzere tasarlanmış son derece kararlı ve ekonomik bir lineer şarj entegresidir.

Kritik Değerlendirmeler:
✔ Standart modüllerde yer alan DW01A entegresi sadece aşırı akım ve kısa devre durumlarında güvenlik sigortası olarak çalışır.
✔ Pili şarj ederken aynı anda çıkıştan doğrudan yüksek akım çekilmesinden (güç paylaşımı yapılmamasından) kaçınılmalıdır.
✔ Şarj esnasında bataryayı yükten izole eden 3 bileşenli (PMOSFET, Schottky diyot ve direnç) yük paylaşım mimarisini kullanmak, batarya sağlığı ve siber-fiziksel güvenlik standartları açısından en doğru yaklaşımdır.