如何选择一个可承受最大冲击和振动且方便进行更换的纽扣电池座

像 CR2032 这样的锂纽扣电池在众多的便携式电子产品应用中得到了普遍使用，其中许多应用都需要更换电池。为了方便终端用户使用，设计者必须确保纽扣电池是安装在电池座中的，且能够简单、快速地进行更换。同时，电池座设计必须坚固，即使在有冲击和振动的情况下也能保持与电池的良好连接。电池座还必须能够安全地固定电池，并防止意外短路。

在制造方面，电池座必须设计成便于自动贴放的结构，连接要能明确分开。电池固定结构设计应提供表面安装或通孔安装选择。

本文将介绍这些电池座背后的设计概念，回顾其独特功能和优势，并探讨选择纽扣电池座时应注意的设计考量。然后介绍并展示如何应用 Memory Protection Devices (MPD) 的 Snap Dragon 系列纽扣电池座，并说明该系列是如何使用非导电卡入盖来解决设计者担忧的。

Snap Dragon 概念

为了满足这些设计要求，MPD 推出了 Snap Dragon 系列，这是一个全新的电池座类别。这些产品通过使用一个锁定式卡扣盖，防止因冲击、振动和跌落使电池移位或导致间歇性连接，大大增加了敞开式纽扣电池座的可靠性。出于方便用户使用的目的，按一下即可拆除盖板，从而实现快速、轻松的电池更换。

在制造方面，该器件的液晶聚合物 (LCP) 基体可以容忍高温回流焊接工艺。卡入式盖子的设计不仅是为了方便使用，因为使用的是聚丙烯材料，意味着它足够坚固和灵活，可以随着时间的推移进行多次进行电池更换。即使有这些特性，Snap Dragon 电池座仍然保持非常低的外形，通常只会让纽扣电池高出电路板 1 毫米 (mm)。

我们细看一下，Snap Dragon 纽扣电池座采用两件分体式设计，包括一个卡入式电池固定器和一个配接底座，它们共同固定电池（图 1）。


图 1：Snap Dragon 纽扣电池座采用两件分体式设计，包括一个底座和一个卡入式非导电电池固定器，可确保在有冲击和振动的情况下也能可靠工作。（图片来源：Memory Protection Devices）

随着盖子卡入后，钮扣电池即会完全锁定就位，确保了 Snap Dragon 实现出色而可靠的连接。

虽然一些高可靠性电池座会使用户的电池安装和更换变得困难或不可能，但 Snap Dragon 电池座的设计就是为了提供一个简单和直观的过程。Snap Dragon 设计正在申请专利，是 MPD 电池座技术组合的最新成员。

Snap Dragon 纽扣电池座有两种不同的尺寸，可适合水平或垂直方向的 BR/CR2032 和 BR/CR1225 电池。它们可以提供用于表面贴装技术 (SMT) 焊接凸片或用于在印刷电路板上通孔安装的引脚。这些电池可提供高约 220 毫安时 (mAh) 的电源，而且体积相当小，因此成为手持便携式设备中对功率要求较低的电路的完美选择（图 2）。


图 2：组装好的 Snap Dragon 表面贴装纽扣电池座，显示电池固定器已卡入到位，并将 20 mm 的纽扣电池固定在底座上。（图片来源：Memory Protection Devices）

基础组件

Snap Dragon 纽扣电池座底座由高质量的原生液晶聚合物塑料制成，既薄又坚固。它还能够承受 SMT 焊接工艺的高温。该电池座的额定温度范围为 -40℃ 至 280℃。LCP 底座还具有出色的耐化学性，可以承受不利的环境条件。

Snap Dragon 底座采用镀镍磷青铜制成的双压力触头，并有闪金涂层，具有良好的导电性。这也为接触纽扣电池的镀镍不锈钢电极提供了额外的腐蚀保护。双压力触头不仅提供了极低的电阻，而且还提供了一个紧密的配合，以帮助防止纽扣电池因冲击、振动或处理不当而移位（图3）。


图 3：显示的是 MPD 表面贴装底座上的双压力触头。（图片来源：Memory Protection Devices）

图 3 中所示的底座是 Memory Protection Devices 的 BHSD-2032-SM。它是一个水平方向的表面安装底座，用于 CR2032 纽扣电池。双压力触头清晰可见。

Snap Dragon 电池座能够提供所有这些优势，同时保持极低的外形。

电池固定器

Snap Dragon 系列电池座的第二个组件是半透明的聚丙烯 (PP) 电池固定器或盖子，能够提供可靠的电池固定。该盖子既坚固又灵活，其易用性来自于使用柔韧的凸片，使用这些凸片可轻松地多次拆卸电池固定器盖并重新安装，而不会使塑料变形。

图 3 所示底座的配套固定器是 MPD 的 BHSD-2032-COVER（图 4）。


图 4：图 3 中所示纽扣电池座底座的配套盖子。（图片来源：Memory Protection Devices）

电池座可靠性测试

BHSD-2032-SM 电池座底座的可靠性测试包括正弦扫频振动（10-50-10 赫兹 (Hz)）测试，即在每个正交轴上进行一小时测试，没有电池移位，也没有超过10 微秒 (ms) 的接触连续性损失。这些器件还接受了 150 g 的半正弦冲击测试，包括每个轴上每个方向的三次冲击，总共 18 次冲击脉冲，没有证据表明该器件出现任何物理损坏。最后的机械环境测试是一米的跌落测试，同样，电池单元也没有移位。

所有的 Snap Dragon 纽扣电池座都有类似的测试规格，为其可靠性提供了保证。

Snap Dragon 配置

Snap Dragon 电池座提供了各种各样的配置选择。前面提到的 BHSD-2032-SM 是一个用于水平安装的表面安装电池座。BVSD-2032-PC 及其固定器 BVSD-2032-COVER 代表了使用通孔印刷电路板安装的垂直电池方向（图 5a 和 5b）。


图 5：BVSD-2032-PC (a) 是一个垂直方向的电池座，使用通孔安装，附带固定器 BVSD-2032-COVER (b)。（图片来源：Memory Protection Devices）

Snap Dragon 电池座的通孔版本使用引脚而不是焊盘，但其他结构与表面贴装版本相同。

除了用于 20 mm 直径纽扣电池的电池座外，MPD 还提供用于 12 mm 纽扣电池的电池座（图 6）；主要区别在于电池容量。


图 6：12 mm 电池的电池座 (a) 及其固定器 (b)。（图片来源：Memory Protection Devices）

BHSD-1225-SM（如上图 6a 所示）是为容纳 BR/CR1225 纽扣电池而设计的，采用水平表面安装配置。还有一个用于通孔安装的版本。它们在 BHSD-1225-COVER (b) 中共用一个通用盖板固定器。

合规与应用

对于打算在全球范围内销售的应用，重要的是要知道 Snap Dragon 电池座中使用的 LCP 塑料是环保的，不含卤素和 PFOA，并且完全符合 SVHC、REACH、RoHS 和 WEEE 法规。

Snap Dragon 系列纽扣电池座适用于紧凑型手持医疗产品和其他对可靠性、耐用性和易用性要求很高的应用。

Snap Dragon 电池座与医疗应用中常见的各种类型消毒循环高度兼容。在这里，其分体式卡扣功能特别有用，因为在消毒前可能必须取出电池，因为消毒循环的温度可能超过电池的最大额定热暴露限值。

结语

电池座的选择和集成需要仔细考虑终端应用的规格和使用模式。电池的尺寸、方向、自动贴装的兼容性、合规要求和电池更换的便利性是主要考虑因素，当然还有整体成本。MPD 的 Snap Dragon 纽扣电池座为 BR/CR2032 和 BR/CR1225 电池提供了低成本、高可靠的电池保持能力，即使是在跌落、振动或冲击的情况下也不受影响。同时所有这一切都使得电池的更换变得容易。

来源：Digi-Key
作者：Art Pini