Recharger une batterie avec un TP4056
Le TP4056 ou TC4056 est un circuit de recharge de batterie LITHIUM-ION ou LIPO que j'ai déjà utilisé dans quelques projets décrits sur ce blog.
Cet article regroupe les connaissances que j'ai de ce circuit et apporte quelques précisions indispensables.
1. Les batteries LITHIUM
Qu'il s'agisse de batteries LITHIUM-ION ou LIPO, ces batteries ont des caractéristiques communes :
- tension minimale : 2.4V
- tension maximale 4.2V
- courant de charge : C/2
La limite basse de 2.4V est une limite en dessous de laquelle la batterie ne doit pas être déchargée, sous peine de l'endommager de manière irréversible. Pour des raisons pratiques, on adopte en général une limite basse de 3V, ce qui laisse une marge de sécurité.
Le courant de charge, pour ce genre de batterie, ne peut dépasser une certaine valeur, C/2, où C représente la capacité de la batterie en mAH. Une batterie de 2000mAH devra donc être rechargée avec un courant de 1A au maximum.
Ne vous laissez pas berner par les marchands asiatiques, AliExpress ou autres, qui annoncent des capacités de batterie 18650 avoisinant les 10000mAH. Rien n'est plus faux.
Un test que j'ai fait il y a quelques années sur une ULTRAFIRE 6000mAH a démontré que sa capacité était de 990mAH !
Les meilleures batteries 18650 de marque disponibles actuellement (Samsung, SONY, Panasonic, MJXO) ont des capacités de 3500mAH au maximum.
2. Le TP4056
Ce circuit disponible sous forme de cartes complètes, est capable de recharger une seule batterie 3.7V, ou plusieurs en parallèle. Les cartes sont en général équipées d'un connecteur d'entrée tu type µUSB, miniUSB ou USBC.
Il faut bien connaître les limitations de ce circuit, et pour cela la lecture de la datasheet est indispensable :
- tension d'entrée maximale : 8V
- courant de charge maximal : 1.2A
- courant constant jusqu'à 4.2V
- tension constante et courant décroissant jusqu'à ce que le courant atteigne 10% du courant programmé
Qu'est ce que le courant programmé ? c'est le courant de charge utilisé lors de la première phase, c'est donc le courant maximal. Celui ci peut être modifié en remplaçant une résistance nommée RPROG :
Pour cela, nul besoin de disposer d'un jeu de résistances CMS, on peut parfaitement s'en sortir à l'aide d'une résistance 1/4W dont on plie les pattes :
Le remplacement de cette résistance est indispensable pour toute batterie dont la capacité est inférieure à 2000mAH.
3. Les cartes TP4056
Il y a deux types de cartes équipées de TP4056 :
- avec protection
- sans protection
Voici un modèle sans protection :
Le modèle avec protection limite le courant de décharge et permet d'éviter entre autres les court-circuits et la décharge profonde :
La batterie est reliée aux bornes B+ et B-, le circuit à alimenter est relié à OUT+ et OUT-.
Contrairement à certaines idées reçues la sortie OUT+ ne fournit pas une tension de 5V ! Elle fournit la tension de la batterie, rien de plus.
Il suffit de jeter un œil au schéma :
OUT+ et B+ sont reliées. En fonctionnement normal, B- et OUT- sont également reliées grâce à un MOSFET. Lorsque le courant consommé par le circuit à alimenter est trop important, typiquement 3A, le DW01A coupe la sortie OUT- à l'aide du MOSFET. La sortie est également coupée si la tension de la batterie descend en dessous de 2.4V
Un article plus détaillé sur le sujet : LetMeKnow
Ces cartes sont équipées de deux LEDs :
- rouge pour indiquer que la recharge est en cours
- bleue pour indiquer que la recharge est terminée
Le courant consommé par ces LEDs est pris sur l'entrée USB, et non pas sur la batterie. Bien entendu, si l'on débranche le cordon USB, les LEDs sont éteintes.
4. TP4056 et panneau solaire
Je l'ai déjà expliqué ici : Alimentation par batterie + panneaux solaires
Voir le paragraphe 3.4.1. Panneau solaire 5V ou 6V et suivant
Il est tout à fait possible d'utiliser un panneau 12V classique comme source d'énergie pour un TP4056, par contre il faudra abaisser la tension du panneau à l'aide d'un convertisseur step-down, afin de na pas dépasser 8V sur son entrée. 5V reste une valeur idéale.
5. TP4056 à demeure dans un montage
Peut-on laisser un TP4056 à demeure dans un montage alimenté sur batterie ? Ne va t-il pas trop consommer de courant ?
Il va consommer typiquement 2.6µA, 6µA au maximum, c'est à dire à peu près la même chose qu'un ATMEGA328 en mode sommeil profond.
Il faut savoir qu'une batterie se décharge d'elle-même. Ce courant de fuite s'appelle courant d'auto-décharge, et dépasse largement les 2.6µA du TP4056. Tout dépend évidemment de la qualité de la batterie.
On peut donc sans problème laisser un TP4056 branché en permanence sur une batterie, et la recharger par le connecteur USB en cas de besoin.
6. Peut-on recharger et consommer en même temps ?
Il faut rappeler que la recharge est stoppée par le TP4056 lorsque le courant de charge descend en dessous de 10% du courant programmé, donc 100mA pour un courant de charge de 1A. Si le montage consomme un courant supérieur à ces 10%, le TP4056 sera incapable de stopper la recharge, et la batterie subira des dommages à plus ou moins long terme.
Cette manière de faire ne convient donc qu'aux montages dits "basse consommation".
Par exemple, un montage à base d'ESP8266 ou ESP32 sur batterie ne pourra pas être rechargé par un TP4056, car il consomme environ 100mA. On devra soit couper l'alimentation du microcontrôleur, ou le faire passer en mode deep-sleep pendant la recharge.
Mes montages basse consommation ont une autonomie d'environ 20 mois avec une batterie de 650mAH. Leur consommation n'excède pas 20µA à 60µA permanents. Dans ce cas, il n'y a aucun problème pour recharger la batterie tout en laissant le microcontrôleur fonctionner.
7. Conclusion
Grâce à sa large diffusion, le TP4056 est un circuit très bon marché, quelques dizaines de centimes pour une carte complète. Ce prix très faible ne doit pas être un motif pour le sous-estimer.
A titre de comparaison, une carte Adafruit coûte dix fois plus cher, et n'apporte rien de plus.
Cordialement
Henri
