电池设计的元器件选择和测试

时间：2011-08-25

　　1 元器件选择标准

　　1.1 保护IC选择

　　● 中高端：美上美MM3280H02 , 精工8261AAGMD,理光R5400N110FA

　　● 低端：复合IC 等

　　● 个别客户的特别要求

　　1.2 MOSFET选择

　　● 中高端：松下MTMC8E2A0L;AON3816,Magna等

　　● 低端：MOS 8205等

　　1.3 电阻、电容

　　● 电容：使用TDK,MARUTA电容品牌，要求材质为X5R或X7R，不采用Y5V材质的电容。

　　● 电阻：使用TDK,国巨品牌，要求较好的材质

　　1.4 ID电阻及NTC电阻

　　●两者的选定是根据客户要求配置阻值大小、，NTC热敏电阻还需确定其B值大小，应根据PCM的空间及布线要求确定封装形式

　　1.5 保险丝及PTC

　　● 客户有要求使用时，保险丝应优先考虑使用6A/0603封装

　　● 客户没有要求，但相关时需要用到时，须考虑使用PTC或保险丝。

　　● 在客户没有要求，也不需要相关时，不使用保险丝及PTC

　　2 保护板的设计

　　2.1 PCB材质

　　在保护板的材质选定上主要选用FR4，主要考虑防火等级、机械强度、价格等因素。当PCM上的金手指需外露时需电镀外观好而耐磨的金属层，如A厚金的标准镀金厚度≥0.25um B普通镀金金厚度≥0.015um，硬板铜皮厚度≥1.0 ounce

　　2.2 PCB线路设计

Goals	Checked
1. 组件极性是否有标示,标示是否正确	有极性的组件标出它的正负极标示
2. 机种名是否标示正确	标出机种的名称，如S20-A.PCB
3. reference 标识正确	PCB上的标识和组件要对上号，如电阻R1对应的标识就是R1
4. 全板补白文字漆　---- For PDA Battery	全板涂上白油，只留PAD
5. PCB上是否有UL,GP 标志	PCB上标出UL或GP标识
6. 零件本体与板边至少有多大距离	≥0.3mm
7. 避免在插座与插座之间放置SMT零件	插座与插座间不要放贴片组件
8. 导向孔距离板边距离有多大	≥0.2mm
9.测点与SMD PAD 在 Bottom和Top距离	Bottom至少30mil Top至少25mil
10.两测点之间距至少有多大距离	≥1mm
11.-测点距离板边至少有多大距离	≥0.3mm
12.测点距离DIP零件至少多大距离	6mm
13. 零件和线路距离螺丝孔至少多大距离	≥0.5mm
14.每颗零件是否都有位号	标出组件的标识，如B+,R1,C1等
15.零件位号是否都排在零件本体外	组件标识要放在组件本体之外
16.IC或MOS滤波及陶瓷电容必须尽可能靠近IC或MOS	电容都要靠近IC或MOS摆放
17.平行板边的零件距离板边至少多大距离	≥0.2mm
18.会发热的组件例0.05电阻及MOS附近要尽可能铺铜箔	SENSE电阻和MOS要铺大铜箔
19.双面板铜箔厚度多大	1oz
20.CONNECTOR/IC/MOS相邻焊盘间是否有用白漆隔离	connector的pin脚间要涂白油
21. 地的走线避免形成回路	power地走线避免形成回路、圈形
22. 测试点大小尺寸至少多大	≥0.6mm
23.拼板时只在宽边方向加两个折断边，折断边定位孔尺寸大小为	2mm
24. 过孔边缘与边缘距离至少为	≥2mil
25.Chip IC 的PAD 是否符合Ic spec	组件封装要根据IC SPEC来制作
26.螺丝孔的位置,孔径是否正确	根据ME提供的结构放置螺丝孔的位置
27.螺丝孔孔径为NPTH or PTH	螺丝孔的孔径制作要求要和ME确认
28.任何 PCB 上面之修改，版本是否有进阶	layout更改都需升级版本。如在A版本上改layout后就要升级到B版本
29.机构限制区是否有请ME 确认	layout OK后出份DXF档给ME确认
30.铜箔距离板边至少多大距离	≥0.2mm
31.不同网络线距	≥0.25mm
32.走线线宽	≥0.2mm
33.过孔孔径	≥0.3mm
34.焊盘间距	≥0.3mm
35.大电流铜箔宽度	≥1mm
36.碰片以及焊线的pad和孔周围多大距离禁止布组件	≥1mm

　　3 电性能测试标准

　　3.1 测量仪表要求

　　● 电压表要求：测量电压的仪表的准确度应不低于0.5级，内阻应不小于10KΩ/V。

　　● 电流表要求：测量电流的仪表准确度应不低于0.5级。

　　● 温度计要求：测量温度的仪表准确度应不低于±0.5℃。

　　● 恒流源的电流恒定可调，其电流变化应在±1%范围内。

　　● 恒压源的电压可调，其电压变化应在±0.5%范围内

　　3.2 内阻测试

　　试验方法：使用AC 1KHz检测方法及准确度不低于0.5级的仪表，测量电池接口处正负极之间的内阻值，通常手机电池内阻≤150mΩ，如果有PTC的电池内阻建议为≤180mΩ，视具体视情况定。

　　3.3 安全性能测试

项目名称	测试方法	判定标准
外观	用目测法检查被测电池的外观。	电池外表面应清洁，无机械损伤，触点无锈蚀。
开路电压/内阻	用BS-VR内阻测试仪测量电池组输出正负极。	试验应符合产品规格书定义范围要求
1C/0.2C容量测试(常温)	经过标准充电的电池组，充电后在20℃±5℃的温度下搁置0.5h，然后以1C5A/0.2C5A电流放电至终止电压	电池组的放电时间：1C5A≥54min；0.2C5A≥270min。
充电过流保护测试	将电池组标准放电后，用直流电源供应器对其充电，调节电源供应器直至电流增大到充电回路被切断，记录充电回路瞬间被切断时电流值	符合产品规格书充电过流保护定义范围要求。
放电过流保护测试	将电池组标准充电后，用电子负载对电池组放电，调节负载电流直至电流增大到放电回路被切断,记录回路瞬间被切断时电流值	符合产品规格书放电过流保护定义范围要求
短路保护测试	用阻抗≤0.1Ω铜线短路电池组输出正负极，持续时间12Hour	短路保护电路将要启动，电池组应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液
过充电压保护测试	将电池组标准充电后，用高于标准过充电保护电压0.5V/0.2C5A的条件对电池组充电，直到电池组充电回路被切断；记录回路被切断瞬间电压值	电压保护点应符合产品规格书定义范围；电池应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
过放电压保护测试	将电池组标准放电后，用0.2C5A的负载条件对其放电，直到电池组放电回路被切断；记录回路被切断瞬间电压值	电压保护应符合产品规格书定义范围，电池应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
过温度充电保护测试	将电池组标准放电后，用标准充电电压和快速充电电流对电池组充电，同时用热风筒对电池组温度保护电路加热，直至充电回路被切断，记录回路被切断瞬间温度值	电池应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
过温度放电保护测试	将电池组标准充电后，用0.2C5A的负载条件对其放电，同时用热风筒对电池组温度保护电路加热，直至放电回路被切断，记录回路被切断瞬间温度值	电池应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
高温性能测试	经过标准充电后的电池组(环境温度为20±5℃)，将其放入45℃±2℃的环境温箱中恒温2Hour后，以1C5A和0.2C5A放电至终止电压	电池组的放电时间：1C5A≥54min，0.2C5A≥270min。
电流充放电测试	按照产品规格书定义充放电电流设定，对电池组进行3个充放电循环检测，确认电池组是否能够正常工作	电池组应不被异常终止工作，电池组应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液
动态负载测试	经过标准充电后的电池组，以放电电流从0.2C上升至1.5C，频率20KHz,爬升速率2.5A/us，对电池组进行持续放电，直至输出电压被放电终止	电池组电压不应在9.0V之前被异常终止，电池组应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
Idd 静态电流测试	将电流表串联至电池组电路回路中，测试电池组不同模式条件下静态电流	休眠模式、工作模式、静态电流都应符合产品规格书定义要求。
滥用过充电测试	经过标准放电后电池组，测试时需逐一失效电池组保护装置，以一个恒定2C的电流和标准充电电压对电池组充电，持续时间7Hour或电芯表面温度恢复至环境温度±10℃范围和充电电流变为1A，即为测试终止	电芯表面温度应＜150℃，电池组应不起火、不爆炸。
异常充电测试	经过标准放电后电池组，以如下条件对电池组进行充电： a) 电压：充电电压. b) 充电定电流：3倍充电电流. c) 充电时间：7Hour. d) 测试时需逐一失效电池组保护装置（过UL时）	电芯表面温度应＜150℃，电池组应不起火、不爆炸。
强制放电测试	经过标准充电后电池组，将其中一组电芯完全放电后，用阻抗≤0.1Ω铜线短路电池组输出正负极，测试时需逐一失效电池组保护装置（过UL时）	电池应不起火、不爆炸，电芯表面温度应＜150℃。
主要元件温度测试	电池组标准充电后，用热电耦线点在主要元件表面，并将电池组放置在产品规格书定义运行环境温度条件内，以放电功率对电池组放电，直至放电到终止电压点，读取温度仪所检测的温度	主要元件表面温度应小于规格书定义额定值的90%以下，电芯温度应符合电芯制造商规格书。
高低温冲击测试	经过标准充电后电池组，在85℃环境下搁置0.5h，然后在3分钟内使环境温度变为-40℃，并持续0.5h，然后在3分钟内使环境温度变为85℃，并持续0.5h，反复进行12个循环	电池组保护功能应正常；电池组应不变形、爆裂、油漆脱落、漏夜、冒烟、起火、爆炸等不良。
热冲击测试	将标准充电后电池组放置于加热箱中，温度以5±2℃/分钟的速度上升至130±2℃并保持30分钟	电池组应不起火、不爆炸
元件降额测试	电池组在充电电流和放电电流的条件下，测试所有元件实际工作使用功率(电压、电流)	电容＜规格书90% ，电阻＜规格书80% ，晶体管＜规格书*80%。
元件开短路测试	经过标准充电后电池组,以放电电流工作时将各元器件逐个开、路，模拟其失效状态下电池组是否会出现安全隐患	电池组应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
反向充电测试	电池电压保持在规格书定义的标称电压，然后用规格书定义充电电压和充电电流对电池组反向充电，持续时间7H	保护电路应启动，电池组应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
高低温存储测试	经过标准充电后电池组，放入恒温恒湿箱在70℃/90%RH环境存储7Hour，然后在30min内使环境温度降至25℃/60%RH并存储2Hour，然后在30min内使环境温度降至-20℃并存储7Hour,完成以上动作后将样品在常温下搁置2Hour，以充电电流充电，以电流1C&0.2C放电	电池组的放电时间：1C5A≥54min，0.2C5A≥270min；电池组应不变形、爆裂、油漆脱落、漏夜、冒烟、起火、爆炸等不良。
跌落测试	经过标准充电后电池组，以跌落高度1.0M；跌落平台为木地板；跌落方向：六个面；跌落次数：每面各跌落	电池组应不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液，电池外壳应无破裂,功能正常内部无晃动及异响。
振动测试	经过标准充电后的电池组，将样品直接或通过夹具安装到振动台上，分别在Ｘ、Ｙ、Ｚ三个方向按照以下条件进行振动实验：振动台以单振幅值为1mm，频率范围10Ｈz－55Ｈz，频率变化率为1Hz/min，往返振动90min	电池组各保护功能正常、放电时间应1C5A≥54min;0.2C5A≥270min、电池组应无明显损伤、内部无晃动及异响。不起火、不爆炸、不冒烟、不漏液。
ESD测试	经过标准充电后电池组以接触放电：±电压＞10次/测试点;空气放电：±电压＞10次/测试点，ESD放电电压按照产品规格书定义测试，如未定义则以接触放电±8KV；空气放电±15KV	电池组应无起火、爆炸、冒烟、漏液等现象，电池组各保护功能正常、数据无错误、无元件损坏。

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