專利名稱：一種柔性紙電池保護電路的制作方法
技術領域：
一種柔性紙電池保護電路(-)技術領域[0001]本實用新型涉及電池保護領域，尤其是一種柔性紙電池保護電路。背景技術：
[0002]目前已有的傳統(tǒng)電池保護電路有很多種，其原理和應用都相對成熟，它們均是基于傳統(tǒng)硬質(zhì)印刷電路板，針對傳統(tǒng)硬質(zhì)電池，因而與電池的連接也較容易。[0003]隨著電池技術的發(fā)展，新型電池層出不窮，柔性紙電池由于其特有的超薄靈活有彈性(厚度僅有0. 6mm，尺寸和形狀可以隨意調(diào)整)，高度安全和環(huán)保(不含任何腐蝕，有毒性化學物質(zhì)，屬于非易燃品，因此不會產(chǎn)生過熱。爆炸現(xiàn)象，而且可以自由運輸，儲存，丟棄， 無需特殊處理)和可集成(利用生產(chǎn)技術和集成技術可將紙電池精確合成于其他最終產(chǎn)品中)的特點，已被用于美容、醫(yī)療器件、玩具和IT器件等多種領域，，并且紙電池作為有源 RFID電子標簽的電源的最佳選擇，將在物聯(lián)網(wǎng)領域大放異彩，紙電池作為電池的一種，電池保護電路必不可少，為了保持紙電池的柔軟性的特點，并且考慮到紙電池的特殊性(不能耐壓，耐高溫，焊接)，設計了一種基于薄膜基材的柔性紙電池保護電路，并且通過特殊的 PCB設計和專用的導電膠實現(xiàn)了其與紙電池的組裝。(三)實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型的目的在于提供一種電池保護電路，它可以克服現(xiàn)有電池保護電路的不足，是一種基于柔性薄膜基材的、可以用于彎曲狀態(tài)下的、可以承受外界應力的影響的電池保護電路，并且實現(xiàn)了保護電路與紙電池的組裝。[0005]本實用新型的技術方案一種柔性紙電池保護電路，包括柔性紙電池 P0WERPAPER，其特征在于它是由保護電路輸入端BAT+、保護電路輸入端BAT-、保護電路輸出端PACK+、保護電路輸出端PACK-、負載RL、場效應管Q1、場效應管Q2和電阻Rl組成；其中，所述保護電路輸入端BAT+的一端連接柔性紙電池P0WERPAPER的正極端，其另一端與保護電路輸出端PACK+連接，同時經(jīng)電阻Rl與場效應管Ql的漏極Dl和場效應管Q2的柵極 G2連接；保護電路輸入端BAT-的一端連接柔性紙電池P0WERPAPER的負極端，其另一端與場效應管Ql的源極Sl和場效應管Q2源極S2連接；保護電路輸出端PACK-的一端經(jīng)負載 RL與保護電路輸出端PACK+連接，其另一端則與場效應管Ql的柵極Gl和場效應管Q2的漏極D2連接。[0006]所述柔性紙電池保護電路是焊接在使用柔性薄膜基材的PCB板上的電池保護電路，所述柔性薄膜基材厚度為0. 25mm 0. 50mm。[0007]所述柔性紙電池是一節(jié)1. 5V的柔性紙電池，電池主體為39mm X 39mm，電池兩個突出的電極尺寸為IOmm(寬)X4mm(長)。[0008]所述場效應管Ql和場效應管Q2是N溝道增強型場效應晶體管。[0009]所述電阻Rl是經(jīng)0603貼片封裝的100 Ω IOK Ω電阻。[0010]本實用新型的工作原理正常工作時，Ql截止，Q2導通，負載與Q2的導通電阻RDS(ON)電阻串聯(lián)后加在電池兩端，保護電路不起保護作用并且未對電路幾乎沒有影響。當負載端短路或者電流過大時，Ql導通，Q2截止，相當于Rl與Q2的導通電阻RDS (ON)串聯(lián)后在電池兩端，由于Rl取值較大，此時電路中電流非常小，因為起到保護電池作用。[0011]本實用新型的組裝工藝首先為了節(jié)約成本，制作的柔性PCB版為單面板，而紙電池的兩個電極是相對的(見附圖二，紙電池的正極朝下，負極朝上)，而且紙電池的電極即不能焊接，也不能耐高溫，因此，在保護電路的PCB設計上滿足了 (1)尺寸足夠下，能放入紙電池電極間6mmX 12mm的狹小空間內(nèi)。(2)考慮到紙電池的正極接觸面朝下，負極接觸面朝上(從正面看去)，而為了節(jié)約制作成本，制作的柔性薄膜基材的PCB板是單面的，這就需要在紙電池負極對應的焊盤的中央位置打一圓形通孔，把紙電池負極趴在對面，再設法通過通孔實現(xiàn)與PCB正面的焊盤實現(xiàn)連接。其次，為了實現(xiàn)紙電池電極與保護電路對應焊盤的固定良好并且不影響電路的性能，選擇了堅固粘合性和導電性都優(yōu)良的導電膠。[0012]含片PACK+和PACK-為了方便接負載，至于電極略上方位置。其在焊盤BAT-的正中位置打一大小適中的圓形通孔。紙電池與保護電路組裝時，將紙電池的正極直接趴在保護電路焊盤BAT+上。紙電池的負極趴在保護電路焊盤BAT-的背面，然后用膠完成兩者的牢靠固定。為了實現(xiàn)紙電池與保護電路的牢靠固定并且不影響電路的性能，選擇了上海市合成樹脂研究所生產(chǎn)的型號為DAC-40的導電膠；該導電膠的是雙組份的，主要成分是環(huán)氧樹脂/胺類固化劑和片狀銀粉，電阻系數(shù)很小同時粘性很好，可以滿足需求。用DAC-40實現(xiàn)紙電池與保護電路粘合的具體過程如下分別用棒將兩組份攪拌均勻，按1 1的比例將膠液在配膠器內(nèi)混合攪勻，攪拌10分鐘左右。將紙電池的正負電極和保護電路的焊盤BAT+ 和BAT-用棉花清潔干凈后，用針將膠點涂于上述平面上，室溫下露置20分鐘后再將紙電池電極與對應BAT+和BAT-的疊合，特別需要注意的是焊盤BAT-的圓形通孔內(nèi)的導電膠足量以使得PCB背面的紙電池負極與PCB正面的焊盤接觸良好。室溫下放置48小時即可完成固化。[0013]本實用新型的優(yōu)越性1、結構簡單、使用方便；2、占用面積很小，可以放入紙電池正負電極之間的區(qū)域內(nèi)；3、基于薄膜柔性PCB板，在彎曲狀態(tài)下也可正常工作；4、特別適用于對1. 5V柔性電池的短路和電流過載保護；5、紙電池與保護電路的組裝工藝簡單易操作， 很好的達到了柔性紙電池電池的正常和安全工作需求，為未來該保護電路與柔性紙電池的集成生產(chǎn)奠定了應用基礎。

[0014]圖1為本實用新型所涉一種柔性紙電池保護電路的電池保護電路的原理圖。[0015]圖2為本實用新型所涉一種柔性紙電池保護電路的柔性紙電池的外觀尺寸示意圖。[0016]圖3為紙電池與保護電路組裝后整體示意圖。
具體實施方式
[0017]實施例一種柔性紙電池保護電路(見圖1)，包括柔性紙電池P0WERPAPER，其特征在于它是由保護電路輸入端BAT+、保護電路輸入端BAT-、保護電路輸出端PACK+、保護電路輸出端PACK-、負載RL、場效應管Ql、場效應管Q2和電阻Rl組成；其中，所述保護電路輸入端BAT+的一端連接柔性紙電池P0WERPAPER的正極端，其另一端與保護電路輸出端PACK+ 連接，同時經(jīng)電阻Rl與場效應管Ql的漏極Dl和場效應管Q2的柵極G2連接；保護電路輸入端BAT-的一端連接柔性紙電池P0WERPAPER的負極端，其另一端與場效應管Ql的源極Sl 和場效應管Q2源極S2連接；保護電路輸出端PACK-的一端經(jīng)負載RL與保護電路輸出端 PACK+連接，其另一端則與場效應管Ql的柵極Gl和場效應管Q2的漏極D2連接。[0018]所述柔性紙電池保護電路(見圖1)是焊接在使用柔性薄膜基材的PCB板上的電池保護電路，所述柔性薄膜基材厚度為0. 25mm。[0019]所述柔性紙電池(見圖1、圖2)是一節(jié)1.5V的柔性紙電池，電池主體為 39mmX39mm,電池兩個突出的電極尺寸為IOmm(寬)X4mm(長)。[0020]所述場效應管Ql和場效應管Q2 (見圖1)是N溝道增強型場效應晶體管A03416， 其參數(shù)為 Vds = 20V, Ves(th) = 0. 6V, Id = 6. 5A，Rds_ < 3%ιΩ，米用 S0T-23 貼片封裝。[0021]所述電阻Rl (見圖1)是經(jīng)0603貼片封裝的IK歐電阻。[0022]本實施例的組裝工藝(見圖幻圖3包括兩個部分，上半部分是圖1所對應的PCB 圖，下半部分即圖2所示的紙電池。其中有左右各有一大一小的焊盤，左邊的大小焊盤分別對應BAT+和PACK+ ；右邊的大小焊盤分別對應BAT-和PACK-。中間上方為S0T-23封裝，用于放置Q2 ；中間為0805封裝，用于放置Rl ；下方也為S0T-23封裝，用于放置Q1。圖3所示的組裝工藝設計如下首先為了節(jié)約成本，制作的柔性PCB版為單面板，而紙電池的兩個電極是相對的(見附圖二，紙電池的正極朝下，負極朝上)，而且紙電池的電極即不能焊接，也不能耐高溫，因此，在保護電路的PCB設計上滿足了 (1)尺寸足夠下，能放入紙電池電極間 6mmX12mm的狹小空間內(nèi)。(2)考慮到紙電池的正極接觸面朝下，負極接觸面朝上(從正面看去)，而為了節(jié)約制作成本，制作的柔性薄膜基材的PCB板是單面的，這就需要在紙電池負極對應的焊盤的中央位置打一圓形通孔，把紙電池負極趴在對面，再設法通過通孔實現(xiàn)與PCB正面的焊盤實現(xiàn)連接。其次，為了實現(xiàn)紙電池電極與保護電路對應焊盤的固定良好并且不影響電路的性能，選擇了堅固粘合性和導電性都優(yōu)良的導電膠。[0023]含片PACK+和PACK-為了方便接負載，至于電極略上方位置。其在焊盤BAT-的正中位置打一大小適中的圓形通孔。紙電池與保護電路組裝時，將紙電池的正極直接趴在保護電路焊盤BAT+上。紙電池的負極趴在保護電路焊盤BAT-的背面，然后用膠完成兩者的牢靠固定。為了實現(xiàn)紙電池與保護電路的牢靠固定并且不影響電路的性能，選擇了上海市合成樹脂研究所生產(chǎn)的型號為DAC-40的導電膠；該導電膠的是雙組份的，主要成分是環(huán)氧樹脂/胺類固化劑和片狀銀粉，電阻系數(shù)很小同時粘性很好，可以滿足需求。用DAC-40實現(xiàn)紙電池與保護電路粘合的具體過程如下分別用棒將兩組份攪拌均勻，按1 1的比例將膠液在配膠器內(nèi)混合攪勻，攪拌10分鐘左右。將紙電池的正負電極和保護電路的焊盤BAT+ 和BAT-用棉花清潔干凈后，用針將膠點涂于上述平面上，室溫下露置20分鐘后再將紙電池電極與對應BAT+和BAT-的疊合，特別需要注意的是焊盤BAT-的圓形通孔內(nèi)的導電膠足量以使得PCB背面的紙電池負極與PCB正面的焊盤接觸良好。室溫下放置48小時即可完成固化。
權利要求1.一種柔性紙電池保護電路，包括柔性紙電池P0WERPAPER，其特征在于它是由保護電路輸入端BAT+、保護電路輸入端BAT-、保護電路輸出端PACK+、保護電路輸出端PACK-、負載 RL、場效應管Q1、場效應管Q2和電阻Rl組成；其中，所述保護電路輸入端BAT+的一端連接柔性紙電池P0WERPAPER的正極端，其另一端與保護電路輸出端PACK+連接，同時經(jīng)電阻Rl 與場效應管Ql的漏極Dl和場效應管Q2的柵極G2連接；保護電路輸入端BAT-的一端連接柔性紙電池P0WERPAPER的負極端，其另一端與場效應管Ql的源極Sl和場效應管Q2源極 S2連接；保護電路輸出端PACK-的一端經(jīng)負載RL與保護電路輸出端PACK+連接，其另一端則與場效應管Ql的柵極Gl和場效應管Q2的漏極D2連接。
2.根據(jù)權利要求1所述一種柔性紙電池保護電路，其特征在于所述柔性紙電池保護電路是焊接在使用柔性薄膜基材的PCB板上的電池保護電路，所述柔性薄膜基材厚度為 0. 25mm 0. 50mmo
3.根據(jù)權利要求1所述一種柔性紙電池保護電路，其特征在于所述柔性紙電池是一節(jié)1.5V的柔性紙電池，電池主體為39mmX39mm，電池兩個突出的電極尺寸為 IOmm(寬)X4mm(長)。
4.根據(jù)權利要求1所述一種柔性紙電池保護電路，其特征在于所述場效應管Ql和場效應管Q2是N溝道增強型場效應晶體管。
5.根據(jù)權利要求1所述一種柔性紙電池保護電路，其特征在于所述電阻Rl是經(jīng)0603 貼片封裝的100 Ω IOK Ω電阻。
專利摘要一種柔性紙電池保護電路，包括柔性紙電池POWERPAPER，其特征在于它是由保護電路輸入端BAT+、保護電路輸入端BAT-、保護電路輸出端PACK+、保護電路輸出端PACK-、負載RL、場效應管Q1、場效應管Q2和電阻R1組成；其優(yōu)越性1、結構簡單、使用方便；2、占用面積很小，可以放入紙電池正負電極之間的區(qū)域內(nèi)；3、基于薄膜柔性PCB板，在彎曲狀態(tài)下也可正常工作；4、特別適用于對1.5V柔性電池的短路和電流過載保護；5、紙電池與保護電路的組裝工藝簡單易操作，很好的達到了柔性紙電池電池的正常和安全工作需求，為未來該保護電路與柔性紙電池的集成生產(chǎn)奠定了應用基礎。
文檔編號H02H7/18GK202276137SQ20112040663
公開日2012年6月13日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者佟永剛, 孔令杭, 張瑞峰, 張耀輝, 秦國軒 申請人:天津大學, 天津長榮印刷設備股份有限公司