一种适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于电源保护技术领域，具体公开了一种适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置。包括：PCB板，及焊接于其上的若干保护元件；所述PCB板的长度不超过50mm，宽度不超过20mm；所述保护元件包括设于所述PCB板下部，并沿其长度方向间隔设置的热保护器、电流保护器、MOSFET保护器及控制芯片；其中，所述控制芯片用于控制所述MOSFET保护器。所述保护单元还包括设于所述PCB上部，并沿其长度方向间隔设置的保险丝、PTC保护器、电阻保护器。本实用新型专利技术不但体积小，符合穿戴设备中的电源保护结构的尺寸需求，且具有至少六重保护功能。从而对危险环境下穿戴设备的电源使用安全及供电安全起到了极其有效地保护效果。电安全起到了极其有效地保护效果。电安全起到了极其有效地保护效果。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置


[0001]本技术涉及电源保护
，具体涉及一种适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置。

技术介绍

[0002]随着显示技术、集成电路技术及通信技术等的发展，各种穿戴设备应运而生。在人们的日常生活中常见的穿戴设备包括智能手表、智能眼镜及各种智能服饰；它们极大的丰富了人们的日常交互形式。除此之外，在化工厂区、隧道挖掘区、井下开采区等危险工作场合中，各种可穿戴的定位设备、通信设备还保障着工程技术人员的生命安全。
[0003]无论是日常生活中还是危险场合中，各种穿戴设备多通过二次电池进行供电，如常用的充放电稳定的锰酸锂电池、磷酸铁锂电池。由于在使用过程中，各种穿戴设备均与使用人员近距离接触，甚至零距离接触；而电池则是整个穿戴设备的动力来源；因此对电池进行有效保护以在发生电路异常时快速阻断是提高穿戴设备安全性的关键。特别是对于各种危险工作场合，由于所处环境中存在各种危险因素，如化工厂区及井下开采区内的可燃性气体；如隧道挖掘区的逃生或救援空间狭小。因此对于该类危险环境下的穿戴设备，当电源发生高温、短路等异常时，若不能进行快速阻断则可能引发更大的安全事故。
[0004]但在实际使用时，穿戴设备的市场份额多集中在日常生活领域，而日常生活环境中由于不存在相应的危险因素，且用户可采取的避险措施也更多。现有的穿戴设备的电源保护装置简单，而穿戴设备中的二次电池在充放电时的安全隐患主要有以下几方面：高温、短路、大电流、过充及过放；进而无法有效应对各种电源异常。同时，现有的应用于危险工作场合中的结构复杂的电源保护装置多用于尺寸较大的仪器设备，在尺寸微型化的穿戴设备中却不甚适用。

技术实现思路

[0005]本技术目的在于提供一种适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置，用于解决现有技术中仍缺少一种可有效适用于危险环境下穿戴设备上的电源保护装置的技术问题。
[0006]为达成上述目的，本技术提出如下技术方案：
[0007]一种适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置，包括PCB板，及焊接于其上的若干保护元件；所述PCB板的长度不超过50mm，宽度不超过20mm；所述保护元件包括设于所述PCB板下部，并沿其长度方向间隔设置的热保护器、电流保护器、MOSFET保护器及控制芯片；及设于所述PCB上部，并沿其长度方向间隔设置的保险丝、PTC保护器、电阻保护器；所述电流保护器的同向输入端与电池的正极相连，反向输入端通过所述热保护器与电池的负极相连，比较输出端与所述控制芯片的接地端相连；所述控制芯片还包括电源端、第一比较输入端、第二比较输入端及输出端；所述MOSFET保护器包括第一源极、第二源极、第一栅极、第二栅极、第一漏极及第二漏极；所述第一漏极与所述第二漏极相连，所述第一源极与所述
比较输出端相连，所述第一栅极与所述第一比较输入端相连，所述第二源极通过限流电阻与所述输出端相连，所述第二源极还与外部电路的负极相连；所述第二栅极与所述第二比较输入端相连；所述保险丝、所述PTC保护器及所述电阻保护器依次串联，所述保险丝的空余端与电池的正极相连，所述电阻保护器的空余端与外部电路的正极相连。
[0008]进一步的，包括滤波单元，所述滤波单元包括滤波电阻、滤波电容；所述滤波电阻的一端与电池的正极、所述电流保护器的同向输入端及所述保险丝的空余端同时相连，另一端与所述滤波电容、所述控制芯片的电源端同时相连；所述滤波电容的另一端与所述电流保护器的比较输出端、所述控制芯片的接地端及所述MOSFET保护器的第一源极同时相连。
[0009]进一步的，所述MOSFET保护器还包括第三源极、第四源极；所述第一源极与所述第三源极相连，所述第二源极与所述第四源极相连。
[0010]进一步的，所述热保护器的温度阈值为65℃；当工作温度等于或大于65℃时，所述热保护器会自动断开；当工作温度小于65℃时，所述热保护器会自动导通。
[0011]进一步的，所述电阻保护器包括若干个并联的贴片电阻，任一所述贴片电阻的阻值均为4Ω。
[0012]进一步的，所述外部电路包括第一外部电路、第二外部电路；所述第一外部电路的正极与所述第二外部电路的正极同时与所述电阻保护器的空余端相连，所述第一外部电路的负极与所述第二外部电路的负极合为一路。
[0013]进一步的，包括防护层，所述防护层由三防漆构成；所述防护层均匀涂覆于焊接有各所述保护元件的PCB板上。
[0014]进一步的，所述PCB板上连接相应保护元件的金属走线的厚度不小于35μm，宽度不小于0.3mm。
[0015]进一步的，所述PCB板上连接保护元件的各金属走线的间隙不小于0.5mm。
[0016]进一步的，对于焊接有各所述保护元件的PCB板，空气中爬电距离不小于1.6mm，绝缘层下爬电距离不小于0.5mm。
[0017]有益效果：
[0018]由上述技术方案可知，本技术设计了一种全新的电源保护装置，以使其适用于危险环境下的穿戴设备；从而起到保障该类环境下人员在佩戴穿戴设备时的安全性。
[0019]现有穿戴设备中的二次电池在充放电时的安全隐患主要有以下几方面：高温、短路、大电流、过充及过放；且短路及大电流是最常见且危险性更高的供电异常。因此在进行所述电源保护装置设计时，为防止高温异常，设置保护元件包括热保护器，并将所述热保护器与电池的负极直接相连，此时若发生电池过热则可直接切断电池供电，避免造成后段电路烧毁。为防止过充、过放，设置保护元件包括MOSFET保护器，及与之配合的控制芯片。其中，所述控制芯片包括接地端、电源端、第一比较输入端、第二比较输入端及输出端；所述MOSFET保护器包括第一源极、第二源极、第一栅极、第二栅极、第一漏极及第二漏极。在具体电路连接中，将所述第一漏极与所述第二漏极相连，所述第一源极与所述比较输出端相连，所述第一栅极与所述第一比较输入端相连，所述第二源极通过限流电阻与所述输出端相连，所述第二源极还与外部电路的负极相连。此时当发生过充或过放时，所述控制芯片则会控制所述MOSFET保护器断开，从而确保电池及穿戴设备本身的安全，防止发生自燃、起火
等。对于大电流异常，设置所述保护元件包括串联的保险丝、PTC保护器。其中，由于PTC保护器适用于“较小”的大电流，且为可恢复性的；而保险丝适用于“较大”，虽然不可恢复但响应速度更快。因此当发生“较小”的大电流时，则将会触发所述PTC保护器断开以便于进行电流维修，并降低维修成本。而当发生“较大”的大电流时，则会触发所述保险丝快速熔断以断开电路防止引发更大的危险事故。同时所述MOSFET保护器也具有在大电流时阻断供电的功能。且由具体的电路连接可见，所述保险丝及所述PTC保护器与外部电路的正极相应，所述MOSFET保护器与外部电路的负极相应，因此基于整个电路设计考虑，在大电流下具有更好的保护效果。对于短路异常，设置所述保护元件包括电流保护器及电阻保护器。其中，所述电流保护器设于整个电路前端，通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置，其特征在于，包括PCB板，及焊接于其上的若干贴片结构的保护元件；所述PCB板的长度不超过50mm，宽度不超过20mm，厚度为1.6mm；所述保护元件包括设于所述PCB板下部，并沿其长度方向间隔设置的热保护器、电流保护器、MOSFET保护器及控制芯片；及设于所述PCB上部，并沿其长度方向间隔设置的保险丝、PTC保护器、电阻保护器；所述电流保护器的同向输入端与电池的正极相连，反向输入端通过所述热保护器与电池的负极相连，比较输出端与所述控制芯片的接地端相连；所述控制芯片还包括电源端、第一比较输入端、第二比较输入端及输出端；所述MOSFET保护器包括第一源极、第二源极、第一栅极、第二栅极、第一漏极及第二漏极；所述第一漏极与所述第二漏极相连，所述第一源极与所述比较输出端相连，所述第一栅极与所述第一比较输入端相连，所述第二源极通过限流电阻与所述输出端相连，所述第二源极还与外部电路的负极相连；所述第二栅极与所述第二比较输入端相连；所述保险丝、所述PTC保护器及所述电阻保护器依次串联，所述保险丝的空余端与电池的正极相连，所述电阻保护器的空余端与外部电路的正极相连；其中，所述热保护器用于应对高温异常；所述MOSFET保护器及与之配合的所述控制芯片用于应对过充或过放异常；所述PTC保护器及所述保险丝均用于应对大电流异常，且所述保险丝应对的大电流阈值大于所述PTC保护器应对的大电流阈值；所述电流保护器与所述电阻保护器均用于应对短路异常，且所述电流保护器用于应对电池处发生的短路异常，所述电阻保护器用于应对外部电路处发生的短路异常。2.根据权利要求1所述的适用于危险环境下穿戴设备的多重电源保护装置，其特征在于，包括滤波单元，所述滤波单元包括滤波电阻、滤波电容；所述滤波电阻的一端与电池的正极、所述电流保护器的同向输入端及所述保险丝的空余端同时相连，另一端与所述滤波电容、所述控制芯片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璐，李鹏智，张政，李庆春，姬爱玲，白林军，
申请(专利权)人：南京北路智控科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：