Monte você mesmo: carregador de bateria de lítio com TP4056

Este circuito carrega uma célula de lítio de um elemento (3,7 V) a partir de qualquer porta USB, com corrente controlada, corte automático e dois LEDs indicando a fase da carga. Serve para dar vida nova a um projeto portátil, a um rádio ou a uma lanterna. O nível é intermediário: o CI é de montagem em superfície e exige uma plaquinha adaptadora, mas o resto é resistor, capacitor e LED.

O coração é o TP4056, da NanJing Top Power ASIC. O circuito saiu da aplicação típica do datasheet do fabricante (revisão de junho de 2026, páginas 3 e 6) e foi conferido por nós em simulação. Uma advertência antes de tudo: este circuito carrega, mas não protege — voltamos a isso no fim.

O que você vai precisar

Some uma fonte USB de 5 V que aguente meio ampère e um cabo curto e grosso.

Como funciona, estágio por estágio

O estágio de potência. Dentro do CI há um MOSFET de canal P ligando a entrada de 5 V ao pino BAT. Ele não é uma chave liga-desliga: é uma torneira, comandada por duas malhas de realimentação que disputam quem fecha mais. Não existe diodo de bloqueio nem resistor de medição de corrente do lado de fora.

A malha de corrente e o papel do R1. O pino PROG devolve para fora 1/1200 da corrente que entra na bateria. Essa corrente atravessa o R1 e vira tensão, e o CI trabalha para manter essa tensão em 1,00 V. Daí sai a fórmula do fabricante:

I_carga = 1200 / R1  →  1200 / 5100 = 235 mA

O datasheet declara ±10% nessa conta. Escolhemos 5,1 kΩ de propósito, e não os 1,2 kΩ que dariam o ampère do nome do chip — a razão é térmica.

A malha de tensão e as três fases. Abaixo de 2,9 V a célula está exausta e o CI entra em pré-carga, com um décimo da corrente (23,5 mA aqui). De 2,9 V a 4,2 V, corrente constante. Em 4,2 V a segunda malha assume, segura a tensão com ±1% (4,158 a 4,242 V) e deixa a corrente cair. Quando ela chega a um décimo do programado, o ciclo encerra, o LED vermelho apaga e o verde acende. Se a célula depois cair para 4,05 V, o ciclo recomeça.

Calor: a conta que decide o projeto. Todo o excesso de tensão vira calor dentro do CI, e o datasheet dá a fórmula: P = (V_entrada − V_bateria) × I. No pior momento, com a célula em 3,0 V, dá (5 − 3,0) × 0,235 = 0,47 W. Numa placa caseira modesta (150 °C/W) são 71 °C acima do ambiente: quente, mas longe dos 145 °C em que o chip se defende cortando corrente. Com 1,2 kΩ a conta explode e o CI entrega os 400 mA que o calor permite, não o ampère. Programar mais corrente do que a placa dissipa não adianta nada.

O esquema

Três ligações merecem atenção. O CE (pino 8) vai ao +5 V: é o habilita, e sem ele o CI fica parado. O TEMP (pino 1) vai ao terra, o que desliga o monitoramento de temperatura — ele só faz sentido se a célula tiver termistor NTC com fio próprio. E CHRG e STDBY são saídas em dreno aberto: só puxam para o terra, por isso o LED vai do +5 V para o pino.

A placa de circuito impresso

A placa abaixo foi desenhada no KiCad a partir do mesmo esquema, com os encapsulamentos reais da lista, em face única (60 × 42 mm), trilhas de 0,8 mm e folga de 0,4 mm — medidas que aguentam a transferência térmica em casa. As ligações foram conferidas pino a pino e o roteamento fechou sem ligação pendente, sem violação de folga e sem um único jumper. O U1 aparece como DIP-8 porque é assim que ele chega na placa, já soldado na plaquinha adaptadora.

Arquivos da placa:

• PDF do cobre em escala 1:1 — imprima a 100% (sem “ajustar à página”) em papel para transferência térmica ou fotolito.
• Gerber + furação (ZIP) — para mandar fabricar em qualquer fábrica de placas; é só enviar o arquivo.
• Projeto KiCad — para quem quiser mudar o tamanho, trocar um componente ou refazer o roteamento.

Montagem

1. Primeiro o adaptador. Solde o TP4056 na plaquinha SOP-8 com ferro de ponta fina e fluxo. O ponto no corpo do CI é o pino 1 e tem que cair no pino 1 da plaquinha. Confira em continuidade antes de seguir.
2. Depois o que é baixo. R1, R2 e R3, deitados. Nenhuma polaridade aqui.
3. Os eletrolíticos. A faixa clara com o sinal de menos vai para o terra, o furo redondo. Invertido, o capacitor estufa.
4. Os LEDs. A perna curta e o lado chanfrado do corpo são o catodo, e vão para o pino do CI — na serigrafia, o furo quadrado.
5. Os bornes e, por último, o CI, de preferência numa base DIP-8, para poder trocá-lo depois.
6. Teste antes da bateria. Com o J2 vazio, o LED verde deve acender e o vermelho piscar devagar — é o CI avisando que não há bateria. Só então ligue a célula: bateria invertida no J2 queima o CI.

Tensões esperadas

Valores medidos em simulação; na bancada aceite ±10%. Um truque que vale ouro: em vez de abrir o circuito para medir corrente, meça a tensão sobre o R1 e multiplique por 235. É a leitura direta da corrente de carga.

Onde costuma dar errado

• Componente invertido. Nesta ordem de frequência: bateria trocada no borne (queima o CI), eletrolítico ao contrário (estufa), LED ao contrário (não acende) e o pior de todos, o adaptador SOP-8 soldado girado 180°, que põe o +5 V no pino errado.
• Oscilação no pino PROG. Ele faz parte da malha de realimentação; capacitância pendurada nele põe o circuito para oscilar. Para filtrar, o datasheet manda 10 kΩ em série antes do capacitor.
• Dobra térmica. Se o CI esquentar demais ele reduz a corrente sozinho e a carga fica lenta sem explicação aparente. Não é defeito, é proteção: a cura é mais cobre no terra em volta do CI.
• Leitura errada. Multímetro em série na bateria acrescenta resistência e pode jogar o circuito fora de regulação, fazendo você medir menos do que o real. Meça pelo R1.
• Alimentação fraca. O MOSFET interno tem 0,65 Ω: para 235 mA com a célula em 4,1 V, a entrada precisa de 4,25 V na placa. Cabo USB fino come essa margem. Abaixo de 3,7 V o CI desliga.

Variações

• R1 = 10 kΩ → 120 mA. Para células de 300 a 600 mAh. Roda frio, sem cuidado extra.
• R1 = 3 kΩ → 400 mA. É o teto térmico desta placa a 25 °C pela fórmula do fabricante; a 40 °C cai para 350 mA. Só com área generosa de cobre.
• R1 = 1,2 kΩ → o tal 1 A. Na simulação a placa entrega 417 mA com a célula em 3,0 V e só alcança o ampère em 4,0 V. Você programa 1 A e recebe menos da metade. Não vale o calor.

A parte que ninguém conta

O TP4056 é um carregador, e só. Ele não desliga a célula quando ela cai abaixo de 2,5 V na descarga nem corta um curto na saída: isso é trabalho do par DW01A + 8205A da foto do módulo pronto. Se a sua célula já vem com a plaquinha de proteção no terminal, ótimo; se for nua, ponha uma placa 1S entre a bateria e o resto do mundo. Carregar é a parte fácil — é descarregando que a célula de lítio se estraga.

Uma nota de honestidade: corrente de carga, tensão de flutuação e os limiares de pré-carga e corte bateram com o datasheet com menos de 1% de diferença, e a nossa conta térmica reproduziu exatamente os dois exemplos resolvidos do documento. O modelo do CI no ngspice foi escrito por nós a partir das equações do datasheet, porque a NanJing não publica modelo SPICE. Ainda não montamos esta placa na bancada. Se você montar, mande a foto para a Saber.

Veja também

• Baterias e carregamento de lítio: por que a BMS não carrega — a teoria das três fases e o papel da proteção.
• Monte você mesmo: temporizador e pisca-pisca com 555 — o primeiro circuito desta série, para quem está começando.
• Como a placa é montada: SMD, pasta de solda e refluxo — antes de encarar a solda do SOP-8.

Se algum ponto da tabela teimar em não bater, o problema quase nunca está no CI — está numa ligação que você jura ter feito. O Mapa da Placa é o nosso método para achar isso sem chutar.