一种带USB接口的恒压保护结构部件及使用其的二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种带USB接口的恒压保护结构部件，包括输出端子、套筒、PCB板和支撑底座，PCB板置于套筒内，输出端子安装在套筒顶端，支撑底座安装在套筒底部。还提供了在外壳的开口端配套嵌合本发明专利技术的一种带USB接口的恒压保护结构部件的二次电池，本发明专利技术的二次电池结构新颖、制作方便，可不需外置充电器、可直接进行充电并根据需要限定电压输出，满足市场需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种恒压保护结构部件及电池，特别涉及一种带USB接口的恒压保护结构部件及使用其的二次电池。
技术介绍
随着二次电池技术的发展，二次电池的性能有了快速的提升，同时其成本也大幅度下降，尤其是二次电池具有的高能量密度、可循环使用的特点，因而得到了越来越广泛的应用。例如二次电池中的可充电锂离子电池，已经成为手机、笔记本电脑、照相机的主要供电电池，并且在许多一次电池的传统应用领域例如遥控器、手电筒、玩具等，二次电池也逐步在将一次电池替代。但是，二次电池与一次电池相比，在使用上仍然存在诸多不便。一次电池不需要充电，而二次电池需要用专用的充电器进行充电，同时为了保持正常的性能，往往二次电池需要对充电过程和放电使用过程进行管理和保护。一次电池的额定电压与二次电池也往往不同，例如NCM型锂离子二次电池的额定电压是3.6V，而通常的碱性锌锰干电池额定电压是1.5V，因此如果二次电池不进行电压管理，一般情况下是不能直接应用在一次电池的用电设备上，否则可能损坏用电设备。通常情况下，二次电池替代一次电池进行使用，首先需要对二次电池进行包装，在二次电池外壳设置充放电保护装置、电压管理装置，以形成一个能满足一次电池设备使用要求的产品。但是，这种方法存在包装工艺复杂、成本高、电池包装产品的最终外形难控制等问题。这严重制约了二次电池在一次电池的众多应用领域的推广和替代使用。此外，二次电池的使用，必须配置独立的专用充电器，充电器混用容易导致安全事故。充电器的携带和使用显得不够方便。因此，如何将二次电池的性能特点结合一次电池的使用要求，将二次电池电池充电管理、保护、一次电池外形结构、一次电池使用需求统筹优化，兼顾成本和效率，提出一个新的电池结构部件解决方案，就显得非常必要。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种带USB接口的恒压保护结构部件，不需外置充电器、可直接进行充电，可以实现电池在输出电能工作过程中，能够始终保持恒定的输出电压，同时包含充电保护、放电保护、过流保护、短路保护和结构限位支撑，还提供了一种使用该种带USB接口的恒压保护结构部件的二次电池。本专利技术通过以下方案实现：一种带USB接口的恒压保护结构部件，包括输出端子、套筒、PCB板和支撑底座，所述套筒为底端开口、顶端封闭且内部中空的结构，所述套筒的顶端上开设输出端子安装孔，所述套筒上下分为外露部分和装配部分，装配部分的外径比外露部分的外径小且装配部分与所配套的外壳相互配套嵌合，在套筒外露部分的一侧开设有通孔；支撑底座上开设有至少一个穿孔；所述PCB板包括第一基板、第二基板、USB接口器件、保护电路、恒压输出电路和充电电路，所述保护电路和恒压输出电路设置在第一基板上，所述USB接口器件设置在第二基板上且USB接口器件串接在充电电路的两端形成封闭回路，USB接口器件位于第一基板与第二基板之间，所述第一基板与第二基板之间相连通；所述充电电路设置在第二基板上；所述第一基板或/和第二基板上设置正极极耳连接点B+、负极极耳连接点B-、正极输出端L+和负极输出端L-；所述PCB板置于套筒内部，USB接口器件的电源连接端正对套筒外露部分一侧的通孔，通孔的尺寸与USB接口器件的电源连接端的尺寸相配套，支撑底座嵌套安装在套筒的开口端处，输出端子安装在输出端子安装孔上并与PCB板的正极输出端L+连接。实际制作时，正极极耳连接点B+、负极极耳连接点B-、正极输出端L+和负极输出端L-一般通过焊盘实现。USB接口器件一般分为大口、小口两种规格，考虑到通用性，一般采用与手机上的充电接口一样的小口USB接口器件即MicroUSB，MicroUSB的电源连接端上设置了1脚、2脚、3脚、4脚和5脚，其中1脚和2脚定义为正极端，4脚和5脚定义为负极端。所述保护电路包括保护IC、第一电阻R1、第一电容器C1和第二电容器C2，保护IC的VDD端口与GND端口之间串接第一电容C1，保护IC的GND端口与VT端口之间串接第二电容C2；保护IC的两个VM端口与负极输出端L-相连接，第一电阻R1的一端连接在保护IC的VDD端口与第一电容C1的相连接处，第一电阻R1的另一端连接正极极耳连接点B+；保护IC的GND端口与负极极耳连接点B-连通。所述恒压输出电路包括电压转换器、电感、第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容器C3、第四电容器C4和第五电容器C5，电感的一端与电压转换器的SW端口相连接，电感的另一端连接正极输出端L+；电压转换器的VIN端口与GND端口之间串接第三电容C3，电压转换器的VIN端口与第三电容C3相连接处连接正极极耳连接点B+；电压转换器的FB端口与正极输出端L+之间串接第四电容C4，第三电阻R3并接在第四电容C4的两端，第五电容C5与第二电阻R2串接后并接在第四电容C4的两端且第二电阻R2串接在电压转换器的FB端口与负极输出端L-之间；电压转换器的GND端口与负极输出端L-相连通；电压转换器的EN端口与正极极耳连接点B+相连通。所述充电电路包括充电IC、二极管、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第六电容器C6和第七电容器C7，第四电阻R4的一端连接充电IC的/CHRG端口，第四电阻R4的另一端连接二极管的N脚，第五电阻R5的一端连接充电IC的VCC端口，第五电阻R5的另一端与二极管的P脚相连接后再与USB接口器件的正极端相连接；第六电容器C6的一端连接充电IC的BAT端口，第六电阻R6的一端连接充电IC的PROG端口，第七电容C7的一端连接充电IC的VCC端口，第六电容器C6的另一端、充电IC的GND端口、第六电阻R6的另一端与第七电容C7的另一端相连接后再分别与负极输出端L-、USB接口器件的负极端相连接；充电IC的BAT端连接正极极耳连接点B+。可根据实际制作时的情况，将充电电路、恒压输出电路、保护电路上的各元器件焊接在相应的第一基板或第二基板的两面。进一步地，所述套筒内壁上与PCB板的第一基板、第二基板和USB接口器件相对的位置上设置有凹槽，所述凹槽的宽度大于所对应的第一基板、第二基板或USB接口器件的厚度尺寸，所述凹槽的深度为0.2～1.0mm。有时候考虑到制作方便，可将位于同一侧的第一基板、第二基板和USB接口器件对应的凹槽合并为一个凹槽，该凹槽的宽度h满足h3+(δ1+δ2)+0.05≤h≤h3+(δ1+δ2)+0.25，其中δ1为第一基板的厚度，δ2为第二基板的厚度，h3为第一基板与第二基板之间的距离，单位均为mm；而另一侧的第一基板、第二基板对应的凹槽宽度也不宜过大。一般情况下，第一基板和第二基板会选择相同厚度的基板，考虑到实际情况，第一基板和第二基板的厚度一般选择为0.6～1.2mm，基板厚度太厚则占用套筒内部空间太多，基板厚度太薄则强度不足因而无法有效支撑输出端子。而对凹槽的宽度进行设置，可避免PCB板安装过松(宽度过大)或过紧(宽度过小)的问题。进一步地，所述套筒内壁上设置有若干条加强筋，所述加强筋的下端与所述套筒开口端之间留有不小于支撑底座厚度的距离。进一步地，所述支撑底座厚度为0.5～3.0mm，厚度太薄，不能有效支撑PCB板和承受输出端子传递的挤压压力，容易产生变形导致输出端子凹陷，厚度太厚则降低了PCB板的第一基板、第二基板的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带USB接口的恒压保护结构部件，其特征在于：包括输出端子、套筒、PCB板和支撑底座，所述套筒为底端开口、顶端封闭且内部中空的结构，所述套筒的顶端上开设输出端子安装孔，所述套筒上下分为外露部分和装配部分，装配部分的外径比外露部分的外径小且装配部分与所配套的外壳相互配套嵌合，在套筒外露部分的一侧开设有通孔；支撑底座上开设有至少一个穿孔；所述PCB板包括第一基板、第二基板、USB接口器件、保护电路、恒压输出电路和充电电路，所述保护电路和恒压输出电路设置在第一基板上，所述USB接口器件设置在第二基板上且USB接口器件串接在充电电路的两端形成封闭回路，USB接口器件位于第一基板与第二基板之间，所述第一基板与第二基板之间相连通；所述充电电路设置在第二基板上；所述第一基板或/和第二基板上设置正极极耳连接点(B+)、负极极耳连接点(B‑)、正极输出端(L+)和负极输出端(L‑)；所述PCB板置于套筒内部，USB接口器件的电源连接端正对套筒外露部分一侧的通孔，通孔的尺寸与USB接口器件的电源连接端的尺寸相配套，支撑底座嵌套安装在套筒的开口端处，输出端子安装在输出端子安装孔上并与PCB板的正极输出端(L+)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种带USB接口的恒压保护结构部件，其特征在于：包括输出端子、套筒、PCB板和支撑底座，所述套筒为底端开口、顶端封闭且内部中空的结构，所述套筒的顶端上开设输出端子安装孔，所述套筒上下分为外露部分和装配部分，装配部分的外径比外露部分的外径小且装配部分与所配套的外壳相互配套嵌合，在套筒外露部分的一侧开设有通孔；支撑底座上开设有至少一个穿孔；所述PCB板包括第一基板、第二基板、USB接口器件、保护电路、恒压输出电路和充电电路，所述保护电路和恒压输出电路设置在第一基板上，所述USB接口器件设置在第二基板上且USB接口器件串接在充电电路的两端形成封闭回路，USB接口器件位于第一基板与第二基板之间，所述第一基板与第二基板之间相连通；所述充电电路设置在第二基板上；所述第一基板或/和第二基板上设置正极极耳连接点(B+)、负极极耳连接点(B-)、正极输出端(L+)和负极输出端(L-)；所述PCB板置于套筒内部，USB接口器件的电源连接端正对套筒外露部分一侧的通孔，通孔的尺寸与USB接口器件的电源连接端的尺寸相配套，支撑底座嵌套安装在套筒的开口端处，输出端子安装在输出端子安装孔上并与PCB板的正极输出端(L+)连接。2.如权利要求1所述的一种带USB接口的恒压保护结构部件，其特征在于：所述保护电路包括保护IC、第一电阻(R1)、第一电容器(C1)和第二电容器(C2)，保护IC的VDD端口与GND端口之间串接第一电容(C1)，保护IC的GND端口与VT端口之间串接第二电容(C2)；保护IC的两个VM端口与负极输出端(L-)相连接，第一电阻(R1)的一端连接在保护IC的VDD端口与第一电容(C1)的相连接处，第一电阻(R1)的另一端连接正极极耳连接点(B+)；保护IC的GND端口与负极极耳连接点(B-)连通；所述恒压输出电路包括电压转换器、电感、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第三电容器(C3)、第四电容器(C4)和第五电容器(C5)，电感的一端与电压转换器的SW端口相连接，电感的另一端连接正极输出端(L+)；电压转换器的VIN端口与GND端口之间串接第三电容(C3)，电压转换器的VIN端口与第三电容(C3)相连接处连接正极极耳连接点(B+)；电压转换器的FB端口与正极输出端(L+)之间串接第四电容(C4)，第三电阻(R3)并接在第四电容(C4)的两端，第五电容(C5)与第二电阻(R2)串接后并接在第四电容(C4)的两端且第二电阻(R2)串接在电压转换器的FB端口与负极输出端(L-)之间；电压转换器的GND端口与负极输出端(L-)相连通；电压转换器的EN端口与正极极耳连接点(B+)相连通；所述充电电路包括充电IC、二极管、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第六电容器(C6)和第七电容器(C7)，第四电...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟发平，刘宏兵，陈晓峰，胡顺华，陈鹏飞，曾祥焕，
申请(专利权)人：深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44