Для заряда  литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов необходимо специальное зарядное устройство, которое будет обеспечивать в процессе заряда тепловую стабильность и исключать угрозу выхода её из под контроля. Для этой задачи применяются зарядные устройства на микросхеме TP4056, которые можно купить в виде готового модуля.

Подобный модуль с доставкой, я купил на Aliexpress за $1.11. Модуль имеет габариты 24 х 19 мм и вес 1,8г.

Принципиальная схема зарядного устройства на TP4056.

Основа модуля - микросхема TP4056, которая является контроллером Li-Ion батарей с теплорегулированием.

Схема подключения модуля для заряда аккумулятора.

К контактам «BAT+» и «BAT-» подключается Li-Ion или Li-Pol батарея 3,7 В.Данное зарядное устройство предназначено для заряда исключительно одной банки. Заряжать одновременно несколько подключенных параллельно или последовательно батарей нельзя.

На вход зарядного подаётся 5 В. Входное напряжение может быть от 4,5 до 8 В, но лучше не подавать выше 5,5 В, поскольку микросхема будет очень сильно греться и может сготеть. В данном исполнении, питание можно подать либо к контактам «IN+» и «IN-», либо через miniUSB разъём. Подобные модули так же выпускаются с microUSB разъёмом.

Схема не защищена от переплюсовки заряжаемого аккумулятора, поэтому за этим нужно следить.

Весь процесс заряда сигнализируется светодиодами. Индикатор заряда сигнализирует красным, а индикатор окончания заряда — зелёным светодиодом.

Резистором R4, установленным между вторым выводом микросхемы (PROG) и землёй (GND), устанавливается ток заряда. По умолчанию установлен ток в 1000мА, что соответствует номиналу резистора 1,2к (в SMD исполнении сответствует122). Ток заряда для Li-Ion аккумуляторов следует устанавливать 0,5С. Например, если ёмкость аккумулятора составляет 1000 мА, ток заряда не должен превышать 500 мА, что соответствует номиналу R4 в 2,4 кОм.

Ток заряда ( I_BAT ) в зависимости от номинала резистора, можно вычесть по формуле:

где V_PROG = 1 В, R_PROG - номинал резистора R4.

В таблице приведены номиналы R4, в зависимости от тока заряда:

Ток защиты: 1.2 А
Температура эксплуатации: -30...+60

Микросхема TP4056 может осуществлять при зарядке аккумулятора, контроль температуры, для этого первый вывод микросхемы (TEMP), нужно подключить к датчику температуры, встроенного в аккумулятор.

Как это можно реализовать, показано на схеме из даташита.

В данном модуле контроль температуры отключен, путём замыкания вывода «TEMP» на землю.

Процесс заряда аккумулятора.

В процессе зарядки, постоянно контролируется напряжение на аккумуляторе. Если требуется зарядить аккумулятор, производится зарядка током 1/10 от выставленного резистором R4, до напряжения 2.9 В. Например, если R4 = 1,2 кОм, зарядка производится током в 100мА. Далее следует зарядка максимальным током (при R4 = 1,2 кОм, ток заряда 1000мА).

При достижении напряжения на аккумуляторе 4.2 В, идёт стабилизация напряжения на этом уровне и дальнейшая зарядка идёт с падением тока до уровня 1/10.

При достижении тока на уровне 1/10 от выставленного резистором R4, процесс зарядки отключается и устройство переходит к процессу постоянного контроля напряжения на аккумуляторе.

На графике это представлено так:

У данного модуля, отсутствует на выходе защита от короткого замыкания и защита от глубокого разряда аккумулятора. Если эти функции необходимы, можно купить подобный модуль, с дополнительной микросхемой DW01 и сборкой из 2-х MOSFET транзисторов N-типа.

Я купил подобный модуль с защитой за $1.16.

Принципиальная схема зарядного на TP4056 с защитой. На DW01 и 8205 (такое корпусное обозначение имеют MOSFET-ы) часто строятся контроллеры заряда батарей планшетов и мобильных телефонов.

Для примера, плата контоллера заряда батареи планшета.

Схема подключения зарядного устройства к батареи.

Каким зарядным устройством пользоваться, с защитой или без? Всё будет зависеть от того, как вы собираетесь им пользоваться. Если заряжать будите аккумуляторы для планшетов и мобильных телефонов, то в них уже встроена подобная защита. Если нужно только заряжать аккумуляторы 18650, то тоже можно использовать плату без защиты. Плата с защитой нужна там, где вы будите не только заряжать аккумуляторы без встроенного в него контроллера (например аккумуляторы 18650, хотя более дорогие, имеют встроенную защиту), но и питать от неё нагрузку. Это актуально для использования зарядного устройства и аккумулятора вместе, в каком то устройстве, например в повербанке, фонарике и пр. В таком случае, защита будет не допускать разряд аккумулятора, ниже допустимых пределов.

Если вам понадобится задействовать в зарядке термоконтроль аккумулятора, нужно перерезать дорожку от первого вывода микросхемы TP4056, замыкающегося на землю и подключить его к датчику температуры аккумулятора. С аккумулятором от мобильного это будет выглядеть так:

В своей практике, я использую данные зарядные устройства для зарядки аккумуляторов от планшетов и банки 18650. На плате с защитой буду собирать мини солнечную электростанцию, для питания "оранжереи на подоконнике".