CN210381474U - 印刷电路板、电池保护电路、电池装置以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种印刷电路板、电池保护电路、电池装置以及电子设备，其中，印刷电路板包括：铜箔层，铜箔层上具有被蚀刻掉铜箔的第一区域，铜箔层设置有两个第一导通过孔和两个第一电压采集过孔；埋阻层，埋阻层设置有两个第二导通过孔、两个第二电压采集过孔和由铜箔制成的电阻；其中，电阻通过两个第一导通过孔和两个第二导通过孔与第一区域两侧的铜箔层电连接，两个第一电压采集过孔和两个第二电压采集过孔分别与电阻电连接，形成电阻的两个信号输出端口。该印刷电路板，能够实现板载电阻，从而节省板的空间，减少物料成本。

Description

印刷电路板、电池保护电路、电池装置以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种印刷电路板、一种电池保护电路、一种电池装置和一种电子设备。

背景技术

随着电子设备的不断普及，其电池，尤其是穿戴式的电池的保护电路起着极其重要的作用，且包含电池保护电路的PCM(Protection Circuit Module，保护电路模块)板上面的元器件应尽可能采用小封装或少设置一些元器件，因此要求PCM中的PCB(printedcircuit board，印刷电路板)的尺寸趋于小型化发展。然而，采用感应电阻保护方案实现对电池的保护的相关技术，其原理是把感应电阻(RS1)直接贴装在PCB的焊盘上面，该方案需要占用PCB空间，且增加了物料成本。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种印刷电路板，该印刷电路板，能够实现板载电阻，从而节省板的空间，减少物料成本。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电池保护电路。

本实用新型的第三个目的在于提出一种电池装置。

本实用新型的第四个目的在于提出一种电子设备。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提出了一种印刷电路板，包括：铜箔层，所述铜箔层上具有被蚀刻掉铜箔的第一区域，所述铜箔层设置有两个第一导通过孔和两个第一电压采集过孔；埋阻层，所述埋阻层设置有两个第二导通过孔、两个第二电压采集过孔和由铜箔制成的电阻；其中，所述两个第二导通过孔与所述两个第一导通过孔对应设置，所述两个第二电压采集过孔与所述两个第一电压采集过孔对应设置，所述电阻通过所述两个第一导通过孔和所述两个第二导通过孔与所述第一区域两侧的铜箔层电连接，所述两个第一电压采集过孔和所述两个第二电压采集过孔分别与所述电阻电连接，形成所述电阻的两个信号输出端口。

根据本实用新型实施例的印刷电路板，在其埋阻层与铜箔层重叠时，其电阻与第一区域两侧的铜箔层电连接，两个第一电压采集过孔和两个第二电压采集过孔分别与所述电阻电连接，并形成两个电阻的信号输出端口，即实现板载电阻，从而节省板的空间，减少物料成本。

另外，本实用新型的印刷电路板还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述电阻的形状为立方体，所述立方体的厚度与所述铜箔层中的铜箔的厚度相同。

在一些示例中，各第一电压采集过孔和各第二电压采集过孔均包括一个过孔，各第一导通过孔和各第二导通过孔均包括呈阵列设置的多个过孔，其中，所述电阻设置在所述两个第二电压采集过孔之间。

为实现上述目的，本实用新型第二方面提出了电池保护电路，所述电池保护电路形成在本实用新型第一方面提出的印刷电路板上，所述电池保护电路包括：第一输入端和第二输入端，所述第一输入端电连接于供电设备的正极，所述第二输入端电连接于供电设备的负极；第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于与负载的正极相连，所述第二输出端用于与所述负载的负极相连；感应电阻和控制单元，所述感应电阻采用所述埋阻层中设置的由铜箔制成的电阻，所述感应电阻的一端电连接于所述第二输入端，所述感应电阻的另一端电连接于所述控制单元的一端，所述控制单元的另一端电连接于所述第二输出端；保护单元，所述保护单元分别电连接于所述控制单元和所述感应电阻，所述保护单元用以采集所述感应电阻两端的电压，并根据所述感应电阻两端的电压，判断是否通过所述控制单元启动保护。

根据本实用新型实施例的电池保护电路，通过其保护单元根据感应电阻两端的电压，判断是否通过控制单元启动对感应电阻的保护，以实现对电池的保护，能够节省印刷电路板的空间，减少物料成本，且能够提高过流检测精度。

另外，本实用新型的电池保护电路还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述第一输入端和所述第二输入端设置在所述印刷电路板的一侧，所述第一输出端与所述第二输出端设置在所述印刷电路板的另一侧。

在一些示例中，本实用新型的电池保护电路，还包括：热敏电阻，所述热敏电阻连接在所述第二输入端和所述感应电阻之间。

在一些示例中，所述控制单元包括：第一开关管，所述第一开关管的源极通过所述感应电阻与所述第二输入端相连，所述第一开关管的栅极与所述保护单元相连；第二开关管，所述第二开关管的源极与所述第二输出端相连，所述第二开关管的栅极与所述保护单元相连，所述第二开关管的漏极与所述第一开关管的漏极相连。

在一些示例中，所述第一开关管和所述第二开关管均为N沟道增强型场效应晶体管。

为实现上述目的，本实用新型第三方面提出了一种电池装置，包括：本实用新型第二方面提出的电池保护电路；电池单元，所述电池单元包括一个或者多个电池单体，所述电池单元的正极与所述电池保护电路的第一输入端相连，所述电池单体的负极与所述电池保护电路的第二输入端相连。

根据本实用新型实施例的电池装置，通过本实用新型的电池保护电路，能够节省印刷电路板的空间，减少物料成本，且能够提高过流检测精度。

为实现上述目的，本实用新型第四方面提出了一种电子设备，包括本实用新型第三方面提出的电池装置。

根据本实用新型实施例的电子设备，通过本实用新型的电池装置，能够节省印刷电路板的空间，减少物料成本，且能够提高过流检测精度。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的印刷电路板的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的电池保护电路的示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的电池装置的结构框图；

图4是根据本实用新型一个实施例的电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的电子设备、电池装置、电池保护电路以及印刷电路板。

图1是根据本实用新型一个实施例的印刷电路板的结构示意图。

如图1所示，该印刷电路板10包括：铜箔层11和埋阻层12。

其中，铜箔层11上具有被蚀刻掉铜箔的第一区域，铜箔层11设置有两个第一导通过孔a1和两个第一电压采集过孔a2；埋阻层12设置有两个第二导通过孔a3、两个第二电压采集过孔a4和由铜箔制成的电阻R；两个第二导通过孔a3与两个第一导通过孔a1对应设置，两个第二电压采集过孔a4与两个第一电压采集过孔a2对应设置。电阻R通过两个第一导通过孔a1和两个第二导通过孔a3与第一区域两侧的铜箔层电连接，两个第一电压采集过孔a2和两个第二电压采集过孔a4分别与电阻R电连接，形成电阻R的两个信号输出端口。

需要说明的是，可将埋阻层12设置在铜箔层11上方，也可将埋阻层12设置在铜箔层11下方，此处不做限定。

在一个示例中，电阻R的形状可为立方体，立方体的厚度与铜箔层11中的铜箔的厚度相同，以便于埋阻层的设计。此时，电阻R的阻值为ρL/S，其中，ρ为铜箔的电阻率，L为立方体的长度，S为立方体的截面积。

在一个示例中，参见图1，各第一电压采集过孔a2和各第二电压采集过孔a4均可包括一个过孔，各第一导通过孔a1和各第二导通过孔a3均可包括呈阵列设置的多个过孔，其中，电阻R可设置在两个第二电压采集过孔a4之间，由此可以节省物料。

也就是说，在铜箔层11上的两个第一电压采集过孔a2和在埋阻层12上的两个第二电压采集过孔a4中，每个第一电压采集过孔a2可包括一个过孔，每个第二电压采集过孔a4也可包括一个过孔，而在铜箔层11上的两个第一导通过孔a1和在埋阻层12上的两个第二导通过孔a3中，每个第一导通过孔a1可包括呈阵列设置的多个过孔，每个第二导通过孔a3也可包括呈阵列设置的多个过孔。

优选地，参见图1，每个第一导通过孔a1和每个第二导通过孔a3均可包括呈阵列设置的六个过孔。

具体地，参见图1，当埋阻层12与铜箔层11重叠时，由铜箔制成的电阻R通过铜箔层11上的两个第一导通过孔a1和埋阻层12上的两个第二导通过孔a3与铜箔层11的第一区域两侧的铜箔层电连接，铜箔层11上的两个第一电压采集过孔a2分别和埋阻层12上的两个第二电压采集过孔a4电连接，形成电阻R的两个信号输出端口，即将电阻R集成于印刷电路板10上，实现板载电阻，且可通过电阻R的两个信号输出端口检测电阻R两端的电压。

由此，该实施例的印刷电路板，能够节省印刷电路板的空间，节约物料成本。

图2是根据本实用新型一个实施例的电池保护电路的示意图。

如图2所示，该电池保护电路13形成在上述印刷电路板10上，电池保护电路13包括：第一输入端B1、第二输入端B2、第一输出端P1、第二输出端P2、感应电阻RS1、控制单元131和保护单元132。

其中，第一输入端B1电连接于供电设备14的正极，第二输入端B2电连接于供电设备14的负极；第一输出端P1用于与负载的正极相连，第二输出端P2用于与负载的负极相连；感应电阻RS1采用埋阻层中设置的由铜箔制成的电阻R，感应电阻RS1的一端电连接于第二输入端B2，感应电阻RS1的另一端电连接于控制单元131的一端，控制单元131的另一端电连接于第二输出端P2；保护单元132分别电连接于控制单元131和感应电阻RS1相连，保护单元132用于采集感应电阻RS1两端的电压，并根据感应电阻RS1两端的电压，判断是否通过控制单元131启动保护。

可选地，参照图2，供电设备14可以是包括一个或者多个电池单体的电池单元。

需要说明的是，感应电阻RS1的阻值较小，如可以是毫欧级，其取值可根据电池保护的实际需要进行计算，例如，若设定感应电阻RS1的保护阈值电压为U，保护阈值电流为I，则可计算出感应电阻RS1的阻值为U/I。进一步地，令U/I＝ρL/S，则根据定值U/I、ρ、铜箔厚度，可计算出L与S的关系，进而可根据该关系设置感应电阻RS1对应的铜箔形状。

在该实施例中，第一输入端B1和第二输入端B2均可设置在印刷电路板10的一侧，第一输出端P1与第二输出端P2均可设置在印刷电路板10的另一侧，以便于电池保护电路13与电池单元14和负载连接。

在一个示例中，参照图2，电池保护电路13还可以包括：热敏电阻RT，热敏电阻RT连接在第二输入端B2和感应电阻RS1之间。

在该示例中，可以理解的是，可充电电池在不断的循环充电和放电过程中可能会导致电池温度过高，导致电池原始性能下降，热敏电阻在电池内部的应用中可以起到温度的监测、控制和补偿的作用，保证电池的安全运行。

在一个示例中，参照图2，控制单元131可包括：第一开关管Q1和第二开关管Q2。

其中，第一开关管Q1的源极通过感应电阻RS1与第二输入端B2相连，第一开关管Q1的栅极与保护单元132相连；第二开关管Q2的源极与第二输出端P2相连，第二开关管Q2的栅极与保护单元132相连，第二开关管Q2的漏极与第一开关管Q1的漏极相连。

在该示例中，第一开关管Q1和第二开关管Q2均可为N沟道增强型场效应晶体管。

具体地，在电池的工作过程中，该电池的输出电压通过电池保护电路13的检测以及保护后供至负载，其中，保护单元132采集感应电阻RS1(电阻R)两端的电压，并根据感应电阻RS1两端的电压，判断是否通过控制单元131启动保护，如是否出现过压、过流或过充电现象，如果出现过压、过流或过充电现象，即需要保护，则控制单元131可控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的开通和关断来实现该电池保护电路13的保护功能。

在一个示例中，参照图2，保护单元132可包括保护芯片U1，该保护芯片U1具有VDD、VSS、RS、V-、DO和CO六个引脚，该六个引脚的连接方式参照图2，其中，VDD为正电源输入端，VSS为负电源输入端，CO为充电保护执行端，通过第二开关管Q2的栅极电压控制第二开关管Q2的开通和关断，DO为放电保护执行端，通过第一开关管Q1的栅极电压控制第一开关管Q1的开通和关断，RS、V-均为过流/短路检测端。

优选地，参照图2，该电池保护电路还可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4。

其中，第一电阻R1可为基准供电电阻，阻值可为330Ω或者470Ω；第二电阻R2连接在保护芯片U1的V-端和第二输出端P2之间，第二电阻R2可为过流、短路检测电阻，检测V-端电压控制保护板的电流，阻值可为1KΩ或者2KΩ；第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4可起到稳压和滤波作用。

具体而言，在电池工作的过程中，保护芯片U1通过检测感应电阻RS1两端的电压以判断是否出现过流或短路现象，当出现时，由DO端和CO端分别控制第一开关管Q1和第二开关管Q2的开通和关断，以进行过流或短路保护，例如，当电池通过外接的负载进行放电时，电池两端的电压将慢慢降低，同时保护芯片U1实时监测电压，当感应电阻RS1两端的电压达到保护阈值电压时，则说明需要对该电池进行过流，此时保护芯片U1可通过DO端控制第一开关管Q1截止，此时电池的放电回路被切断，该电池将停止放电；若感应电阻RS1两端的电压恢复至小于保护阈值电压的状态，则保护芯片U1可通过DO端控制第一开关管Q1再次导通，由此，实现了电池保护电路的过流保护功能。

综上所述，本实用新型的电池保护电路，能够通过其保护单元根据集成在印刷电路板上的感应电阻两端的电压，判断是否通过控制单元启动过流保护，以实现对电池的保护，能够节省印刷电路板的空间，减少物料成本，且能够提高过流检测精度。

图3是根据本实用新型一个实施例的电池装置的结构框图。

如图3所示，该电池装置100包括本实用新型上述实施例的电池保护电路13和电池单元14。

其中，电池单元14包括一个或者多个电池单体，电池单元14的正极与电池保护电路13的第一输入端B1相连，电池单元14的负极与电池保护电路13的第二输入端B2相连。

本实用新型实施例的电池装置，通过上述的电池保护电路，能够节省印刷电路板的空间，减少物料成本，且能够提高过流检测精度。

图4是根据本实用新型一个实施例的电子设备的结构框图。

如图4所示，该电子设备1000包括本实用新型上述实施例的电池装置100。

其中，电子设备1000可以是可穿戴设备，如智能手环、智能眼镜等等。

本实用新型实施例的电子设备，通过本实用新型的电池装置，能够节省印刷电路板的空间，减少物料成本，且能够提高过流检测精度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种印刷电路板，其特征在于，包括：

铜箔层，所述铜箔层上具有被蚀刻掉铜箔的第一区域，所述铜箔层设置有两个第一导通过孔和两个第一电压采集过孔；

埋阻层，所述埋阻层设置有两个第二导通过孔、两个第二电压采集过孔和由铜箔制成的电阻；

其中，所述两个第二导通过孔与所述两个第一导通过孔对应设置，所述两个第二电压采集过孔与所述两个第一电压采集过孔对应设置，所述电阻通过所述两个第一导通过孔和所述两个第二导通过孔与所述第一区域两侧的铜箔层电连接，所述两个第一电压采集过孔和所述两个第二电压采集过孔分别与所述电阻电连接，形成所述电阻的两个信号输出端口。

2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，所述电阻的形状为立方体，所述立方体的厚度与所述铜箔层中的铜箔的厚度相同。

3.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于，各第一电压采集过孔和各第二电压采集过孔均包括一个过孔，各第一导通过孔和各第二导通过孔均包括呈阵列设置的多个过孔，其中，所述电阻设置在所述两个第二电压采集过孔之间。

4.一种电池保护电路，其特征在于，所述电池保护电路形成在如权利要求1-3中任一项所述的印刷电路板上，所述电池保护电路包括：

第一输入端和第二输入端，所述第一输入端电连接于供电设备的正极，所述第二输入端电连接于供电设备的负极；

第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于与负载的正极相连，所述第二输出端用于与所述负载的负极相连；

感应电阻和控制单元，所述感应电阻采用所述埋阻层中设置的由铜箔制成的电阻，所述感应电阻的一端电连接于所述第二输入端，所述感应电阻的另一端电连接于所述控制单元的一端，所述控制单元的另一端电连接于所述第二输出端；

保护单元，所述保护单元分别电连接于所述控制单元和所述感应电阻，所述保护单元用以采集所述感应电阻两端的电压，并根据所述感应电阻两端的电压，判断是否通过所述控制单元启动保护。

5.如权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一输入端和所述第二输入端设置在所述印刷电路板的一侧，所述第一输出端与所述第二输出端设置在所述印刷电路板的另一侧。

6.如权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，还包括：

热敏电阻，所述热敏电阻连接在所述第二输入端和所述感应电阻之间。

7.如权利要求4所述的电池保护电路，其特征在于，所述控制单元包括：

第一开关管，所述第一开关管的源极通过所述感应电阻与所述第二输入端相连，所述第一开关管的栅极与所述保护单元相连；

第二开关管，所述第二开关管的源极与所述第二输出端相连，所述第二开关管的栅极与所述保护单元相连，所述第二开关管的漏极与所述第一开关管的漏极相连。

8.如权利要求7所述的电池保护电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为N沟道增强型场效应晶体管。

9.一种电池装置，其特征在于，包括：

如权利要求4-8中任一项所述的电池保护电路；

电池单元，所述电池单元包括一个或者多个电池单体，所述电池单元的正极与所述电池保护电路的第一输入端相连，所述电池单元的负极与所述电池保护电路的第二输入端相连。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池装置。

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