IC工作原理

1内部交流使用PACKPACK分厂研发技术部分厂研发技术部20201010年年1212月月内部交流使用背背景景手机电池成为手机电池成为PACKPACK分厂设计、制造主导产品。本次交流目的在于分厂设计、制造主导产品。本次交流目的在于共同提高对手机电池的认识。根据目前手机电池构造来探讨，从材料共同提高对手机电池的认识。根据目前手机电池构造来探讨，从材料功能特性、设计（电子）功能特性、设计（电子）、测试认证方面阐述。、测试认证方面阐述。2内部交流使用一、手机电池组成材料一、手机电池组成材料手机电池构造分解图，以低压注塑为例子：手机电池构造分解图，以低压注塑为例子：内部交流使用手机电池由电芯、保护板（保护线路）、手机电池由电芯、保护板（保护线路）、PTCPTC、塑胶外壳（底壳、、塑胶外壳（底壳、支架）、商标、镍片、支架）、商标、镍片、PETPET绝缘纸、双面胶、防水贴纸、五金块等材料绝缘纸、双面胶、防水贴纸、五金块等材料组成。对手机电池使用的材料总结一句话：每个部件无非是经过焊接、组成。对手机电池使用的材料总结一句话：每个部件无非是经过焊接、印刷、注塑（印刷、注塑（成型成型）、冲裁分割而成。）、冲裁分割而成。一、手机电池组成材料一、手机电池组成材料3内部交流使用11、、电芯：电芯：电芯是电池储能的部分，电池的核心部件。电芯是电池储能的部分，电池的核心部件。电芯从外壳分为铝壳电芯、电芯从外壳分为铝壳电芯、软包电芯（又称软包电芯（又称““聚合物电芯聚合物电芯””）、钢壳电芯三种。通常手机电池采用的为）、钢壳电芯三种。通常手机电池采用的为铝壳电芯。目前有部分聚合物电芯采用，市面上还有钢壳电芯仍然在使用。铝壳电芯。目前有部分聚合物电芯采用，市面上还有钢壳电芯仍然在使用。电芯特性在这里不详细阐述。电芯特性在这里不详细阐述。二、材料功能特性二、材料功能特性内部交流使用22、保护线路：、保护线路：锂电池（可充型）所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电锂电池（可充型）所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。锂电池的保护功能通常由保护电路板和锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTCPTC或或TCOTCO等电流器件协同完成，保等电流器件协同完成，保护板是由电子电路组成，在护板是由电子电路组成，在--4040℃℃至至+85+85℃℃的环境下时刻准确的监视电芯的的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；电压和充放回路的电流，即时控制电流回路的通断；PTCPTC或或TCOTCO在高温环境在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。保护线路还会采用下防止电池发生恶劣的损坏。保护线路还会采用FUSEFUSE来做二次保护，在保来做二次保护，在保护护ICIC、、MOSMOS失效模式情况下，起短路、过流作用。失效模式情况下，起短路、过流作用。二、材料功能特性二、材料功能特性4内部交流使用典型电气图：典型电气图：二、材料功能特性二、材料功能特性内部交流使用保护线路主要的功能在保护板上实现，保护板的组成：保护IC也称控制IC；开关管一般采用集成双MOS管；电阻、电容：一般作为检测信号辅助元件；NTC电阻负温度系数电阻，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。ID电阻，ID电阻是机器识别电池是否有效的开机电阻，用普通的电阻即可。早期的ID做存储器用，比较复杂，而且成本也高。目前少量的电池仍然在沿用。PTC是正温度系数可恢复保险丝。电池产品里PTC可以防止电池高温放电和不安全的大电流的发生，根据电池的电压、电流密度特性和应用环境，对PTC有专门的要求。保护板还有PCB、油墨、锡膏、五金、镍片等组成。二、材料功能特性二、材料功能特性5内部交流使用二、材料功能特性二、材料功能特性FUSE,贴片保险丝可分为贴片电流保险丝和贴片自恢复保险丝。产品按性能可分。类为：快速熔断、慢速熔断和增强熔化热能三种类型。JEPSUN贴片保险丝快速熔断系列适用于保护电路中快速反应的重要器件，一般很少发生浪涌电流的场合；慢速熔断系列适用于电路中常有较大的浪涌电流发生的场合；增强熔化热能系列是介于两者之间，有较强抗浪涌能力又比较经济的场合。贴片保险丝如果具有高要求，一般采用薄膜制程，超低内阻，适用于过流保护，如浪涌等。电脑周边产品，手机等通信设备，数码相机，显示器，电池常用。可以用这类技术生产的厂家均有一定规模，如捷比信贴片保险丝等。内部交流使用保护IC：信号采集及检测，在电路中起控制MOS的元件。在电芯过充、过放、过流、短路情况下给MOS信号来控制MOS管，保护IC的PIN脚定义，以精工S-8261为例：二、材料功能特性二、材料功能特性6内部交流使用二、材料功能特性二、材料功能特性保护IC内部集成电路方框：内部交流使用MOS管元件：金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管，场效应管是电压控制元件。二、材料功能特性二、材料功能特性7内部交流使用NTC(NTC(电阻器电阻器))::当电池工作时当电池工作时,,异常导致电芯温度（或者电池周边环异常导致电芯温度（或者电池周边环境温度）上升很快境温度）上升很快..而而NTCNTC电阻紧贴电芯监测电芯温度电阻紧贴电芯监测电芯温度,,随着温度上升随着温度上升NTCNTC阻值阻值逐渐下降逐渐下降,,用电器用电器CPUCPU发现了这个变化发现了这个变化,,当阻值下降到主机设定值时当阻值下降到主机设定值时,,主机即发主机即发出关机指令出关机指令,,让电池停止对其供电让电池停止对其供电,,只维持很小的待机电流只维持很小的待机电流,,达到保护电池的目达到保护电池的目的。的。R=R0expB(1/T-1/T0)R：周围温度T(K)时的电阻值（K：绝对温度）R0：周围温度T0(K)时的电阻值二、材料功能特性二、材料功能特性内部交流使用PTCPTC器件采用高分子材料聚合物通过严格的工艺制成，由聚合物树脂器件采用高分子材料聚合物通过严格的工艺制成，由聚合物树脂基体及分布在里面的导电粒子组成，导电粒子在树脂中构成链状导电通路，基体及分布在里面的导电粒子组成，导电粒子在树脂中构成链状导电通路，器件表现为低阻抗器件表现为低阻抗。电路中有过流发生时，流经聚合物自复保险丝的大电流产生的热量足以使聚合物树脂基体融化，体积膨胀，因而切断了导电粒子形成的链状导电通路，导致聚合物自复保险丝的阻抗迅速升高，而起到对电路的过流保护作用，故障排除后，树脂重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，器件恢复为低阻抗，因此有人称它为可恢复保险丝或自复保险丝。关键参数：电阻、保持电流、动作电流、T/Ih关系表，复位电阻等。二、材料功能特性二、材料功能特性8内部交流使用二、材料功能特性二、材料功能特性PTCPTC串联在电路中（如下图示），正常情况下呈现极低的电阻（数十毫欧），串联在电路中（如下图示），正常情况下呈现极低的电阻（数十毫欧），当电路出现故障导致电流异常增大（比如短路、外来高压冲击等）时，则会当电路出现故障导致电流异常增大（比如短路、外来高压冲击等）时，则会在很短时间内（在很短时间内（1~21~2秒）产生内部高温而转变成较大的电阻（阻值随电压不同秒）产生内部高温而转变成较大的电阻（阻值随电压不同会不同），把电路电流限制在一个极小值，通常叫做切断，而当故障解除后，会不同），把电路电流限制在一个极小值，通常叫做切断，而当故障解除后，其阻值又会自动恢复到初始状态，保证电路正常工作。其阻值又会自动恢复到初始状态，保证电路正常工作。电池MOS负载电器/充电器PTC保险丝内部交流使用二、材料功能特性二、材料功能特性保护板保护板PCBPCB、五金：印制线路板，英文简称、五金：印制线路板，英文简称PCBPCB(printed(printedcircuitboard)circuitboard)或或PWB(printedPWB(printedwiringboard)wiringboard)，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为““印印制制””电路板。电路板。PCBPCB基板材料基板材料,,按按照材料的性质来划分照材料的性质来划分,,基本上可以分为纸基印制板、基本上可以分为纸基印制板、环氧玻纤布印制板、复合环氧玻纤布印制板、复合基材印制板、特种基材印制板等多种基板材料。手机电池基材印制板、特种基材印制板等多种基板材料。手机电池PCBPCB主要用环氧玻纤主要用环氧玻纤布印制板。手机电池输出一般在布印制板。手机电池输出一般在PCBPCB上有五金块、金手指、插件五金。五金一上有五金块、金手指、插件五金。五金一般采用电镀金，五金电镀层如下：般采用电镀金，五金电镀层如下：亮金工艺控制比较困难，因此价格较高。9内部交流使用五金镀金耐腐蚀性等级判定：五金镀金耐腐蚀性等级判定：二、材料功能特性二、材料功能特性内部交流使用二、材料功能特性二、材料功能特性10内部交流使用二、材料功能特性二、材料功能特性保护板判定指标：保护板判定指标：11、电性能：过充电电压、过放电电压、短路、过电流、内阻、自耗电等；、电性能：过充电电压、过放电电压、短路、过电流、内阻、自耗电等；22、外观要求：焊点、外观要求：焊点/PCB/PCB周边周边//喷油；喷油；33、标识字符：丝印字符；、标识字符：丝印字符；44、五、五金：五金规格金：五金规格//表面，耐腐蚀性，镍片规格；表面，耐腐蚀性，镍片规格；55、物质成份：环保要求；、物质成份：环保要求；66、元件品牌规格：、元件品牌规格：ICIC、、MOSMOS、、NTCNTC、、FUSEFUSE等；等；77、尺寸：、尺寸：PCBPCB测试尺寸、元件高度等。测试尺寸、元件高度等。内部交流使用二、材料功能特性二、材料功能特性3、商标：手机电池商标有产品名称、规格、注意事项、相关图标，条形码等信息。商标不仅起标识作用，还起结构部件作用。手机电池商标属于自粘性标签。基本构造主要分如下两种，手机电池主要采用表面上光膜标签。商标检测判定：尺寸；标签颜色、文字、图案、条形码等；粘性初粘商标检测判定：尺寸；标签颜色、文字、图案、条形码等；粘性初粘力力（（GB/T4852GB/T4852--20022002）持粘力）持粘力（（GB/T4851GB/T4851--19981998）；耐酒精试验；耐磨）；耐酒精试验；耐磨擦试验。擦试验。11内部交流使用4、塑胶外壳（注塑胶）、镍片、塑胶外壳（注塑胶）、镍片、PETPET绝缘纸、双面胶、防水贴纸等：绝缘纸、双面胶、防水贴纸等：塑胶外壳：采用塑胶外壳：采用ABS+PCABS+PC材料，还有低压注塑胶，电池外型定位等作用；材料，还有低压注塑胶，电池外型定位等作用；镍片：分纯镍片、钢镀镍片两种，连接电芯与镍片：分纯镍片、钢镀镍片两种，连接电芯与PCMPCM作用；作用；绝缘纸类：在电芯、保护板与镍片绝缘作用，一般需要敷胶；绝缘纸类：在电芯、保护板与镍片绝缘作用，一般需要敷胶；双面胶：粘合部件作用，采用双面胶：粘合部件作用，采用0.050.05、、0.10.1规格；规格；防水贴纸：起覆盖顶针作用等。防水贴纸：起覆盖顶针作用等。这部分材料为注塑、切裁而成，有外观、尺寸、导电率要求等，具体不详细这部分材料为注塑、切裁而成，有外观、尺寸、导电率要求等，具体不详细阐述。阐述。二、材料功能特性二、材料功能特性内部交流使用三、三、设计（保护线路部分）设计（保护线路部分）设计（保护线路部分）：设计（保护线路部分）：锂离子电池的保护电路就是要确保这样的过度充电及放电状态时的安锂离子电池的保护电路就是要确保这样