CN212380975U - 一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池，包括电芯组、一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路和稳压电源；电芯组中串联有第一温度开关和第二温度开关；一级保护电路包括防浪涌熔断器、供电电路、第一电池保护IC、电压采样电路、第一场效应晶体管；二级保护电路包括第二电池保护IC和第二场效应晶体管；三级保护电路包括第三电池保护IC和第三场效应晶体管；稳压电源为二级保护电路和三级保护电路提供电源；一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路通过电路中的电压采样控制场效应晶体管开启或关闭。本实用新型能够把电流控制在比较小的范围1.8A左右，并限制供电，以增加电池的防爆性能，达到电池防爆的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于防爆电池技术领域，具体来说，涉及一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池。
背景技术
防爆对讲机及电池是指可以工作在爆炸性气体环境的对讲机及电池。防爆对讲机电池并非指自身能抵抗爆炸的对讲机电池，而是指可以在爆炸性气体环境下工作的对讲机电池。适用于环境恶劣、存在危险可燃气体或粉尘的环境如石化、煤矿、化工、火电、食品加工等行业。对讲机是靠电磁波来传递信号的，而电磁波的传递靠的是电场和磁场的不断转换，在这种转换过程中就容易产生电火花。而防爆对讲机电池由于其线路经过特殊的处理，转换过程中可能产生火花的地方都被屏蔽。
在对讲机工作过程中，通常从下述三个方面着手对电池易燃易爆场合进行处理。
(1)预防或最大限度地降低易燃物质泄漏的可能性。
(2)不用或尽量少用易产生火花的电气元件。
(3)限制供电将动力电与电子元件隔离，通过逐层降压的形式电压一级级减少最后只有安全可控的直流电电压。
实用新型内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池，包括电芯组、一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路和稳压电源；其中，电芯组包括串联连接的第一电芯和第二电芯，第一电芯的正极端设置电芯组的正极点，第二电芯的负极端设置电芯组的负极点，第一电芯和第二电芯之间设置中间接点，第一电芯的正极端与正极点之间设置第一温度开关，第二电芯的正极端与所述中间接点之间设置第二温度开关；一级保护电路包括防浪涌熔断器、供电电路、第一电池保护IC、电压采样电路、第一场效应晶体管；其中，电芯组的正极与防浪涌熔断器电连接，防浪涌熔断器与供电电路电连接，供电电路与第一电池保护IC的VDD引脚电连接，第一电池保护IC的VC引脚与电压采样电路电连接，电压采样电路与所述中间接点电连接，第一电池保护IC的DOUT引脚和COUT引脚分别与第一场效应晶体管电连接，第一电池保护IC的VSS引脚接地，第一电池保护IC的V-引脚用于与充电器的负端输入引脚连接；二级保护电路包括第二电池保护IC和第二场效应晶体管；其中，第二电池保护IC的VDD引脚与稳压电源电连接，第二电池保护IC的VSS引脚接地，第二电池保护IC的CS引脚与第九电阻电连接，第二电池保护IC的DOUT引脚与第二场效应晶体管电连接，第二电池保护IC的V-引脚与第二场效应晶体管电连接，用于过电流检测电压；三级保护电路包括第三电池保护IC和第三场效应晶体管；其中，第三电池保护IC的VDD引脚与稳压电源电连接，第三电池保护IC的VSS引脚连接至第二电池保护IC的VSS引脚并接地，第三电池保护IC的CS引脚连接至第二电池保护IC的CS引脚，第三电池保护IC的DOUT引脚与第三场效应晶体管电连接，第三场效应晶体管与充电器的负端输入引脚连接，第三电池保护IC的V-引脚与第二场效应晶体管电连接；稳压电源包括电压跟随器，其中，电芯组的正极点与第十电阻、第十二电阻依次串联连接并接地，第十电阻和第十二电阻的等值对地分压点与电压跟随器的同向输入端连接，电压跟随器的输出端与第二电池保护IC的VDD引脚、第三电池保护IC的VDD引脚电连接。
通过上述技术方案，通过设置串联于第一电芯和第二电芯中的两个温度开关，不管设备是否通电和短路，只要环境温度达到92℃，温度开关感应到后，阻值变到无穷大即开路状态，阻止电芯的充电和放电，够不成回路，就没有能量的输出，保证在高温的情况下无能量输出，不会引起安全事故。通过设置防浪涌熔断器，能隔绝外界干扰电磁场通过电流输入输出端偶合至充电管理芯片，起到把保护板最大放电电流设定在最小，而又不被误触发的状态。通过设置一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路，能够把电流控制在比较小的范围1.8A左右，并限制供电，以增加电池的防爆性能，达到电池防爆的目的。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，第一电池保护IC的VSS引脚、第二电池保护IC的VSS引脚、第三电池保护IC的VSS引脚均串联有磁珠以吸收尖峰干扰；第一电池保护IC的DOUT引脚至第一场效应晶体管、第二电池保护IC的DOUT引脚至第二场效应晶体管、第三电池保护IC的DOUT引脚至第三场效应晶体管均串联有磁珠以吸收杂讯干扰脉冲。
通过上述技术方案，通过设置磁珠吸收各种电磁辐射的干扰，磁珠不存储能量对交流电和高频呈现很大阻抗，对于直流阻抗接近0；既能把各种频率的干扰都吸收又不妨碍正常充电和放电。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，第一电池保护IC检查到电压大于其过充保护电压时，第一电池保护IC的COUT引脚接到过充电保护的信号，则COUT引脚由高电平转低电平，COUT引脚控制第一场效应晶体管关闭；第一电池保护IC检查到电压小于其过放保护电压时，第一电池保护IC的DOUT引脚接到过放电保护的信号，则DOUT引脚由高电平转低电平，DOUT引脚控制第一场效应晶体管关闭；第一电池保护IC检查到VSS引脚作为参考地，V-引脚作为过电流检测电压，且第一电池保护IC检查到电压小于第一场效应晶体管上产生的压差，第一电池保护IC的DOUT引脚接到过放电流保护的信号，则DOUT引脚输出转为低电平输出，DOUT引脚控制第一场效应晶体管关闭。
通过上述技术方案，利用第一电池保护IC的过放电检测和保护的输出DOUT引脚和过充电检测和保护的输出COUT引脚控制充电和放电回路的第一场效应晶体管根据采样情况开启和关闭通断，以达到最大限度地降低引燃易燃物质的可能性的目的。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，第二电池保护IC和第三电池保护IC检查到电压小于过充保护电压时，第二电池保护IC的DOUT引脚和/或第三电池保护IC的DOUT引脚接到过放保护的信号，则第二电池保护ICDOUT引脚和/或第三电池保护IC的DOUT引脚由高电平转低电平，第二电池保护IC的DOUT引脚和/或第三电池保护IC的DOUT引脚控制第二场效应晶体管和/或第三场效应晶体管关闭；第二电池保护IC以VSS引脚作为参考地，V-引脚作为过电流检测电压，且第二电池保护IC检查到电压小于第九电阻上产生的压差，第二电池保护IC的DOUT引脚输出低电平，第二场效应晶体管关闭。
通过上述技术方案，利用第二电池保护IC和第三电池保护IC的DOUT引脚根据采样情况开启和关闭通断第二场效应晶体管和第三场效应晶体管，达到能够把电流控制在比较小的范围1.8A左右的目的，进而最大限度地降低引燃易燃物质的可能性。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，供电电路包括第二电阻、第四磁珠和第二电容；其中，第二电阻的一端与电芯组的正极点电连接，第二电阻的另一端与第四磁珠和第二电容电连接，第四磁珠与第一电池保护IC的VDD引脚电连接，第二电容接地；电压采样电路包括第一电阻、第一磁珠和第一电容；其中，第一电阻的一端与所述中间接点电连接，第一电阻的另一端与第一磁珠电连接，第一磁珠与第一电容和第一电池保护IC的VC引脚电连接，第一电容接地。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，还包括电池充放端口和二极管安全栅及EMC电路，电池充放端口包括电池正极放电孔端口、电池正极充电孔端口、电池负极放电孔端口、电池负极充电孔端口、电池温度检测端口；其中，电池正极充电孔端口与二极管安全栅及EMC电路的一端电连接，二极管安全栅及EMC电路的另一端和电池正极放电孔端口与一级保护电路电连接，电池温度检测端口、电池负极充电孔端口和电池负极放电孔端口与三级保护电路电连接。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，电芯组上表面以及两端各加贴一层厚度为0.6mm的防火泡棉。
通过上述技术方案，在电芯组上加贴防火泡棉以达到对电芯组的缓冲和固定作用，并确保电池内部的可靠性。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路和稳压电源构成的印刷电路板组件上由防火硅胶层隔离。
通过上述技术方案，通过防火硅胶层隔离印刷电路板组件以保证符合UL-94V0防火等级，满足防爆需求。
作为对本实用新型所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的进一步说明，优选地，电芯组、一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路和稳压电源封装在电池底壳和电池顶壳内，所述电池底壳与所述电池顶壳通过超声波焊接为一体形成壳体，所述电池底壳与所述电池顶壳之间的超声接触面具有咬花面。
通过上述技术方案，将电芯组、一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路和稳压电源封装在超声波焊接的电池底壳和电池顶壳内，确保其在后续使用过程中能耐受跌落测试和较为复杂的应用环境；超声接触面做咬花面处理，防止横向侧滑。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过设置串联于第一电芯和第二电芯中的两个温度开关，不管设备是否通电和短路，只要环境温度达到92℃，温度开关感应到后，阻值变到无穷大即开路状态，阻止电芯的充电和放电，够不成回路，就没有能量的输出，保证在高温的情况下无能量输出，不会引起安全事故。通过设置防浪涌熔断器，能隔绝外界干扰电磁场通过电流输入输出端偶合至充电管理芯片，起到把保护板最大放电电流设定在最小，而又不被误触发的状态。通过设置一级保护电路、二级保护电路、三级保护电路，能够把电流控制在比较小的范围1.8A左右，并限制供电，以增加电池的防爆性能，达到电池防爆的目的。
附图说明
图1是本实用新型的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的电芯组和一级保护电路的电路图。
图2是本实用新型的防爆手持数字对讲机专用防爆电池的二级保护电路和三级保护电路的电路图。
图3是本实用新型的二级保护电路和三级保护电路的稳压电源的电路图。
图4是本实用新型的一级保护电路中第一电池保护IC的内部结构框图。
图5是本实用新型的电池充放端口和二极管安全栅及EMC电路的电路图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。
首先，本实用新型的一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池，包括电芯组1、一级保护电路2、二级保护电路3、三级保护电路4和稳压电源5。
如图1所示，电芯组1包括串联连接的第一电芯CELL1和第二电芯CELL2，第一电芯CELL1的正极端设置电芯组1的正极点B+，第二电芯CELL2的负极端设置电芯组1的负极点B-，第一电芯CELL1和第二电芯CELL2之间设置中间接点COM，第一电芯CELL1的正极端与正极点B+之间设置第一温度开关11，第二电芯CELL2的正极端与所述中间接点COM之间设置第二温度开关12。设置串联于第一电芯和第二电芯中的两个温度开关，采用日本松下品牌的92℃温度开关EYP2ML092U，不管设备是否通电和短路，只要环境温度达到92℃，温度开关感应到后，阻值变到无穷大即开路状态，阻止电芯的充电和放电，够不成回路，就没有能量的输出，保证在高温的情况下无能量输出，不会引起安全事故。
如图1所示，一级保护电路2包括防浪涌熔断器F3、供电电路21、第一电池保护ICU1、电压采样电路22、第一场效应晶体管Q1；其中，电芯组1的正极B+与防浪涌熔断器F3电连接，防浪涌熔断器F3与供电电路21电连接，供电电路21与第一电池保护IC U1的VDD引脚电连接，第一电池保护IC U1的VC引脚与电压采样电路22电连接，电压采样电路22与所述中间接点COM电连接，第一电池保护IC U1的DOUT引脚和COUT引脚分别与第一场效应晶体管Q1电连接，第一电池保护IC U1的VSS引脚接地，第一电池保护IC U1的V-引脚用于与充电器的负端输入引脚连接。供电电路21包括第二电阻R2、第四磁珠L4和第二电容C2；其中，第二电阻R2的一端与电芯组1的正极点B+电连接，第二电阻R2的另一端与第四磁珠L4和第二电容C2电连接，第四磁珠L4与第一电池保护IC U1的VDD引脚电连接，第二电容C2接地。电压采样电路22包括第一电阻R1、第一磁珠L1和第一电容C1；其中，第一电阻R1的一端与所述中间接点COM电连接，第一电阻R1的另一端与第一磁珠L1电连接，第一磁珠L1与第一电容C1和第一电池保护IC U1的VC引脚电连接，第一电容C1接地。第一电池保护IC U1的VSS引脚串联有第二磁珠L2用于吸收尖峰干扰，第二磁珠L2与第一电容C1电连接并接地。第一电池保护IC U1的DOUT引脚至第一场效应晶体管Q1串联有第三磁珠L3以吸收杂讯干扰脉冲；第一电池保护ICU1的COUT引脚至第一场效应晶体管Q1串联有第五磁珠L5以吸收杂讯干扰脉冲；第一电池保护IC U1的V-引脚分别与第六磁珠L6和第三电容C3电连接，第三电容C3接地，第六磁珠L6与第八电阻R8电连接，第八电阻R8连接与第一场效应晶体管Q1电连接。防浪涌熔断器F3具有防浪涌冲击能力的保险，能隔绝外界干扰电磁场通过电流输入输出端偶合至充电管理芯片，起到把保护板最大放电电流设定在最小，而又不被误触发的状态。一级保护电路2以第一电池保护IC U1、第一场效应晶体管Q1为核心，能独立实现过放和过充保护，保护的值为5.6-8.6A。
如图4所示，为第一电池保护IC U1的内部结构框图，其DOUT引脚用于过放电检测和保护的输出；COUT引脚用于过充电检测和保护的输出；VDD引脚用于电源电压引脚，提供第一电池保护IC U1的低衬电位；V-引脚用于充电器的负端引入；VC引脚用于两节串联电池中间的检测输入；VSS引脚用于第一电池保护IC U1的接地。
第一电池保护IC U1检查到电压大于其过充保护电压时，第一电池保护IC U1的COUT引脚接到过充电保护的信号，则COUT引脚由高电平转低电平，COUT引脚控制第一场效应晶体管Q1关闭；第一电池保护IC U1检查到电压小于其过放保护电压时，第一电池保护ICU1的DOUT引脚接到过放电保护的信号，则DOUT引脚由高电平转低电平，DOUT引脚控制第一场效应晶体管Q1关闭；第一电池保护IC U1检查到VSS引脚作为参考地，V-引脚作为过电流检测电压，且第一电池保护IC U1检查到电压小于第一场效应晶体管Q1上产生的压差，第一电池保护IC U1的DOUT引脚接到过放电流保护的信号，则DOUT引脚输出转为低电平输出，DOUT引脚控制第一场效应晶体管Q1关闭。利用第一电池保护IC的过放电检测和保护的输出DOUT引脚和过充电检测和保护的输出COUT引脚控制充电和放电回路的第一场效应晶体管根据采样情况开启和关闭通断，以达到最大限度地降低引燃易燃物质的可能性的目的。
如图2所示，二级保护电路3包括第二电池保护ICU2和第二场效应晶体管Q2；其中，第二电池保护IC U2的VDD引脚与稳压电源5电连接，第二电池保护IC U2的VDD引脚先连接第三电阻R3，第三电阻R3连接第四电容C4和稳压电源5，第四电容C4接地；第二电池保护ICU2的VSS引脚接地，第二电池保护IC U2的VSS引脚上串联有第十一磁珠L11以吸收尖峰干扰；第二电池保护IC U2的CS引脚与第九电阻R9电连接，第九电阻R9与一级保护电路2中的第八电阻R8电连接，第一场效应晶体管Q1还与第九电容C9、第十电容C10、第十八电容C18依次电连接；第二电池保护IC U2的DOUT引脚与第二场效应晶体管Q2电连接，第二电池保护ICU2的DOUT引脚至第二场效应晶体管Q2串联有第七磁珠L7以吸收杂讯干扰脉冲；第二电池保护IC U2的V-引脚与第二场效应晶体管Q2电连接，用于过电流检测电压，第二电池保护ICU2的V-引脚至第二场效应晶体管Q2串联有第四电阻R4。
如图2所示，三级保护电路4包括第三电池保护ICU3和第三场效应晶体管Q3；其中，第三电池保护IC U3的VDD引脚与稳压电源5电连接，第三电池保护IC U3的VDD引脚先连接第五电阻R5，第五电阻R5连接第五电容C5和稳压电源5，第五电容C5接地；第三电池保护ICU3的VSS引脚连接至第二电池保护IC U2的VSS引脚并接地，第三电池保护IC U3的VSS引脚均串联有第十一磁珠L11以吸收尖峰干扰；第三电池保护IC U3的CS引脚连接至第二电池保护IC U2的CS引脚；第三电池保护IC U3的DOUT引脚与第三场效应晶体管Q3电连接，第三场效应晶体管Q3与充电器的负端输入引脚连接，第三电池保护IC U3的DOUT引脚至第三场效应晶体管Q3串联有第八磁珠L8以吸收杂讯干扰脉冲；第三电池保护IC U3的V-引脚与第二场效应晶体管Q2电连接，三电池保护IC U3的V-引脚至第二场效应晶体管Q2依次串联有第六电阻R6、第十五电容C15、第十四电容C14。
第二电池保护IC U2和第三电池保护IC U3检查到电压小于过充保护电压时，第二电池保护IC U2的DOUT引脚和/或第三电池保护IC U3的DOUT引脚接到过放保护的信号，则第二电池保护IC U2的DOUT引脚和/或第三电池保护IC U3的DOUT引脚由高电平转低电平，第二电池保护IC U2的DOUT引脚和/或第三电池保护IC U3的DOUT引脚控制第二场效应晶体管Q2和/或第三场效应晶体管Q3关闭；第二电池保护IC U2以VSS引脚作为参考地，V-引脚作为过电流检测电压，且第二电池保护IC U2检查到电压小于第九电阻R9上产生的压差，第二电池保护IC U2的DOUT引脚输出低电平，第二场效应晶体管Q2关闭。二级保护电路3和三级保护电路4能够把电流控制在比较小的范围1.8A左右，实现限制供电，进而最大限度地降低引燃易燃物质的可能性。
如图3所示，稳压电源5包括电压跟随器U4，其中，电芯组1的正极点B+与第十电阻R10、第十二电阻R12依次串联连接并接地，第十电阻R10和第十二电阻R12的等值对地分压点与电压跟随器U4的同向输入端连接，并与第十六电容C16连接并接地，电压跟随器U4的输出端与第二电池保护IC U2的VDD引脚、第三电池保护IC U3的VDD引脚电连接。电压跟随器U4能保持输入输出前后一致的电压，其优点是具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗，作为整个电路的高阻抗输入级，可以减轻对信号源的影响，作为整个电路的低阻抗输出级，可以提高带负载的能力，此电路用集成运算放大器构成，由于集成运放具有极高的开环增益，所以集成运放电压跟随器的性能非常接近理想状态，这是晶体管电压跟随器所无法比拟的。它实际就是Ff＝0，反馈系数F＝1时的同相输入放大器。由于集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗，几乎不从信号源汲取电流，同时具有极低的输出阻抗，向负载输出电流时几乎在内部引起电压降，可视为电压源。作用是给二级保护电路3、三级保护电路4中的第二电池保护ICU2和第三电池保护ICU3提供电源，实现限制供电，限制能量。
如图5所示，还包括电池充放端口6和二极管安全栅及EMC电路7，电池充放端口6包括电池正极放电孔端口61、电池正极充电孔端口62、电池负极放电孔端口63、电池负极充电孔端口64、电池温度检测端口65；其中，电池正极充电孔端口62与二极管安全栅及EMC电路7的一端电连接，二极管安全栅及EMC电路7的另一端和电池正极放电孔端口61与一级保护电路2电连接，连接至防浪涌熔断器F3和第二电阻R2；电池温度检测端口65、电池负极充电孔端口64和电池负极放电孔端口63与三级保护电路4电连接，其中，电池负极充电孔端口64与四个并联连接的第十磁珠L10、第十四磁珠L14、第十五磁珠L15和第十六磁珠L16的一端电连接，四个并联连接的第十磁珠L10、第十四磁珠L14、第十五磁珠L15和第十六磁珠L16的另一端连接至第七电容C7和第六电容C6串联的线路上，电池温度检测端口65与热敏电阻TH1电连接，热敏电阻TH1连接至四个并联连接的第十磁珠L10、第十四磁珠L14、第十五磁珠L15和第十六磁珠L16的另一端，第七电容C7和第六电容C6串联的线路一端连接至一级保护电路2的防浪涌熔断器F3和第二电阻R2，第七电容C7和第六电容C6串联的线路另一端与电池负极放电孔端口63连接至三级保护电路4的第三场效应晶体管Q3作为充电器的负端输入引脚。
在电池结构上，电芯组1、一级保护电路2、二级保护电路3、三级保护电路4和稳压电源5封装在电池底壳和电池顶壳内，所述电池底壳与所述电池顶壳通过超声波焊接为一体形成壳体，电池底壳和电池顶壳选用防爆外壳，在其内部安装有能够承受在内部爆炸性混合物爆炸时产生的压力的构件，起到能够阻止内部爆炸传播到周围环境的隔离作用，避免电池膨胀爆炸引爆周围爆炸性气体，使其按要求在温度为(23士2)℃、相对湿度(50士5)％条件下测量的表面绝缘电阻不超过1000兆欧姆，确保其在后续使用过程中能耐受跌落测试和较为复杂的应用环境；所述电池底壳与所述电池顶壳之间的超声接触面具有咬花面，防止横向侧滑。
一级保护电路2、二级保护电路3、三级保护电路4和稳压电源5构成的印刷电路板组件上由防火硅胶层填充隔离，杜绝火花产生的空间和传递空间，印刷电路板组件以外的有效区域使用筋条隔开，电芯组1采用专用支架进行固定，可有效确保电池内部的可靠性和工艺可操作性，通过防火硅胶层隔离印刷电路板组件以保证符合UL-94V0防火等级，即使电路发生短路、开路、绝缘击穿等故障引起的电气放电以及热效应等都不能引起爆炸性气体混合物点燃，满足防爆需求。
电芯组1采用松下NCR18650B组装方式：串联方式，电芯组1上表面以及两端各加贴一层厚度为0.6mm的防火泡棉，在电芯组上加贴防火泡棉以达到对电芯组的缓冲和固定作用，并确保电池内部的可靠性。
本说明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本实用新型涉及的防爆电池按规定充电到8.4V结束后，用恒流恒压源持续给电池加载8小时，恒流恒压源电压设定为2倍电压即16.8V,电池应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。按规定充电结束后，用0.1欧姆电阻器短路，电池应不起火、不爆炸、不超过150℃。电池放置于冲击台上，将10KG重锤自1m高度自由落下，冲击已经固定在夹具中的电池(电池的面积最大的面应与台面垂直)，电池允许发生变形，但应符合不起火、不爆炸。电池放置于热箱中，温度以每分钟上升5℃的速率升至150℃并保持30分钟，电池应不起火、不爆炸。受外力刺穿电芯本体，电池应不起火、不爆炸。设置有爬电距离、电气间隙、绝缘穿透的间距，以保证电芯组1、一级保护电路2、二级保护电路3、三级保护电路4、稳压电源5、电池充放端口6和二极管安全栅及EMC电路7的安全性，具体数值如表1所述。
表1
需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，包括电芯组(1)、一级保护电路(2)、二级保护电路(3)、三级保护电路(4)和稳压电源(5)；其中，
电芯组(1)包括串联连接的第一电芯(CELL1)和第二电芯(CELL2)，第一电芯(CELL1)的正极端设置电芯组(1)的正极点(B+)，第二电芯(CELL2)的负极端设置电芯组(1)的负极点(B-)，第一电芯(CELL1)和第二电芯(CELL2)之间设置中间接点(COM)，第一电芯(CELL1)的正极端与正极点(B+)之间设置第一温度开关(11)，第二电芯(CELL2)的正极端与所述中间接点(COM)之间设置第二温度开关(12)；
一级保护电路(2)包括防浪涌熔断器(F3)、供电电路(21)、第一电池保护IC(U1)、电压采样电路(22)、第一场效应晶体管(Q1)；其中，电芯组(1)的正极(B+)与防浪涌熔断器(F3)电连接，防浪涌熔断器(F3)与供电电路(21)电连接，供电电路(21)与第一电池保护IC(U1)的VDD引脚电连接，第一电池保护IC(U1)的VC引脚与电压采样电路(22)电连接，电压采样电路(22)与所述中间接点(COM)电连接，第一电池保护IC(U1)的DOUT引脚和COUT引脚分别与第一场效应晶体管(Q1)电连接，第一电池保护IC(U1)的VSS引脚接地，第一电池保护IC(U1)的V-引脚用于与充电器的负端输入引脚连接；
二级保护电路(3)包括第二电池保护IC(U2)和第二场效应晶体管(Q2)；其中，第二电池保护IC(U2)的VDD引脚与稳压电源(5)电连接，第二电池保护IC(U2)的VSS引脚接地，第二电池保护IC(U2)的CS引脚与第九电阻(R9)电连接，第二电池保护IC(U2)的DOUT引脚与第二场效应晶体管(Q2)电连接，第二电池保护IC(U2)的V-引脚与第二场效应晶体管(Q2)电连接，用于过电流检测电压；
三级保护电路(4)包括第三电池保护IC(U3)和第三场效应晶体管(Q3)；其中，第三电池保护IC(U3)的VDD引脚与稳压电源(5)电连接，第三电池保护IC(U3)的VSS引脚连接至第二电池保护IC(U2)的VSS引脚并接地，第三电池保护IC(U3)的CS引脚连接至第二电池保护IC(U2)的CS引脚，第三电池保护IC(U3)的DOUT引脚与第三场效应晶体管(Q3)电连接，第三场效应晶体管(Q3)与充电器的负端输入引脚连接，第三电池保护IC(U3)的V-引脚与第二场效应晶体管(Q2)电连接；
稳压电源(5)包括电压跟随器(U4)，其中，电芯组(1)的正极点(B+)与第十电阻(R10)、第十二电阻(R12)依次串联连接并接地，第十电阻(R10)和第十二电阻(R12)的等值对地分压点与电压跟随器(U4)的同向输入端连接，电压跟随器(U4)的输出端与第二电池保护IC(U2)的VDD引脚、第三电池保护IC(U3)的VDD引脚电连接。
2.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，第一电池保护IC(U1)的VSS引脚、第二电池保护IC(U2)的VSS引脚、第三电池保护IC(U3)的VSS引脚均串联有磁珠以吸收尖峰干扰；
第一电池保护IC(U1)的DOUT引脚至第一场效应晶体管(Q1)、第二电池保护IC(U2)的DOUT引脚至第二场效应晶体管(Q2)、第三电池保护IC(U3)的DOUT引脚至第三场效应晶体管(Q3)均串联有磁珠以吸收杂讯干扰脉冲。
3.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，第一电池保护IC(U1)检查到电压大于其过充保护电压时，第一电池保护IC(U1)的COUT引脚接到过充电保护的信号，则COUT引脚由高电平转低电平，COUT引脚控制第一场效应晶体管(Q1)关闭；
第一电池保护IC(U1)检查到电压小于其过放保护电压时，第一电池保护IC(U1)的DOUT引脚接到过放电保护的信号，则DOUT引脚由高电平转低电平，DOUT引脚控制第一场效应晶体管(Q1)关闭；
第一电池保护IC(U1)检查到VSS引脚作为参考地，V-引脚作为过电流检测电压，且第一电池保护IC(U1)检查到电压小于第一场效应晶体管(Q1)上产生的压差，第一电池保护IC(U1)的DOUT引脚接到过放电流保护的信号，则DOUT引脚输出转为低电平输出，DOUT引脚控制第一场效应晶体管(Q1)关闭。
4.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，第二电池保护IC(U2)和第三电池保护IC(U3)检查到电压小于过充保护电压时，第二电池保护IC(U2)的DOUT引脚和/或第三电池保护IC(U3)的DOUT引脚接到过放保护的信号，则第二电池保护IC(U2)的DOUT引脚和/或第三电池保护IC(U3)的DOUT引脚由高电平转低电平，第二电池保护IC(U2)的DOUT引脚和/或第三电池保护IC(U3)的DOUT引脚控制第二场效应晶体管(Q2)和/或第三场效应晶体管(Q3)关闭；
第二电池保护IC(U2)以VSS引脚作为参考地，V-引脚作为过电流检测电压，且第二电池保护IC(U2)检查到电压小于第九电阻(R9)上产生的压差，第二电池保护IC(U2)的DOUT引脚输出低电平，第二场效应晶体管(Q2)关闭。
5.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，供电电路(21)包括第二电阻(R2)、第四磁珠(L4)和第二电容(C2)；其中，第二电阻(R2)的一端与电芯组(1)的正极点(B+)电连接，第二电阻(R2)的另一端与第四磁珠(L4)和第二电容(C2)电连接，第四磁珠(L4)与第一电池保护IC(U1)的VDD引脚电连接，第二电容(C2)接地；
电压采样电路(22)包括第一电阻(R1)、第一磁珠(L1)和第一电容(C1)；其中，第一电阻(R1)的一端与所述中间接点(COM)电连接，第一电阻(R1)的另一端与第一磁珠(L1)电连接，第一磁珠(L1)与第一电容(C1)和第一电池保护IC(U1)的VC引脚电连接，第一电容(C1)接地。
6.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，还包括电池充放端口(6)和二极管安全栅及EMC电路(7)，电池充放端口(6)包括电池正极放电孔端口(61)、电池正极充电孔端口(62)、电池负极放电孔端口(63)、电池负极充电孔端口(64)、电池温度检测端口(65)；其中，
电池正极充电孔端口(62)与二极管安全栅及EMC电路(7)的一端电连接，二极管安全栅及EMC电路(7)的另一端和电池正极放电孔端口(61)与一级保护电路(2)电连接，电池温度检测端口(65)、电池负极充电孔端口(64)和电池负极放电孔端口(63)与三级保护电路(4)电连接。
7.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，电芯组(1)上表面以及两端各加贴一层厚度为0.6mm的防火泡棉。
8.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，一级保护电路(2)、二级保护电路(3)、三级保护电路(4)和稳压电源(5)构成的印刷电路板组件上由防火硅胶层隔离。
9.如权利要求1所述的防爆手持数字对讲机专用防爆电池，其特征在于，电芯组(1)、一级保护电路(2)、二级保护电路(3)、三级保护电路(4)和稳压电源(5)封装在电池底壳和电池顶壳内，所述电池底壳与所述电池顶壳通过超声波焊接为一体形成壳体，所述电池底壳与所述电池顶壳之间的超声接触面具有咬花面。
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| CN202021269848.1U CN212380975U (zh) | 2020-07-02 | 2020-07-02 | 一种防爆手持数字对讲机专用防爆电池 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114243870A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-03-25 | 荣耀终端有限公司 | 过放保护电路、电池保护板和电子设备 |
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