一種帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器的製作方法

2023-12-10 10:56:17

專利名稱：一種帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及過流過壓保護器結構，尤其涉及一種在非線性電源的保護中能自動斷電和自動上電的過壓過流保護器件。
背景技術：
PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應用中一般有以下三種方式，如圖I、圖2、圖3所示(附圖中，PTCR表示PTC熱敏電阻，RV表示壓敏電阻)如圖I所示的電路中，壓敏電阻因為其優異的非線性特性應用於多種的電子線路中吸收雷電感應脈衝瞬態過電壓等，但由於各種異常原因經常引起壓敏電阻器失效甚至起
火爆炸，設計者們為了解決這一問題不得不經常考慮提高壓敏電阻的壓敏電壓值和直徑，這樣降低了壓敏電阻的保護範圍提高了使用成本。在如圖I所示的PTC熱敏電阻只有非線性電源開機瞬間有浪湧抑制作用，並在非線性電源內部出現故障或輸出端負載發生重大變化時，電阻值才會升大呈高阻狀態斷開電源與電網的聯繫避免事故擴大。如圖2所示的電路中，PTC熱敏電阻除了兼顧如圖I所述的功能外，在線路異常過電壓時，該熱敏電阻也會因壓敏電阻瞬態響應的大電流流過，因W=I2RT使PTC熱敏電阻阻值上升呈高阻狀態。由於沒有PTC熱敏電阻和壓敏電阻之間的熱量耦合，PTC熱敏電阻對壓敏電阻的保護速度偏慢，不敢降低壓敏電阻的壓敏電壓來加強對非線性電源的保護，並且異常過電壓使PTC熱敏電阻保護後會因電壓全部加在其兩端而導致後級負載斷電，而此時並不一定是非線性電源發生了故障。如圖3所示電路中，PTC熱敏電阻和壓敏電阻組合成複合型PTC熱敏電阻，由於PTC熱敏電阻能利用壓敏電阻響應時熱耦合的溫度加快PTC熱敏電阻的保護速度，該複合型PTC熱敏電阻中壓敏電阻的壓敏電壓有了大幅下降，更加有利於對後級電路的保護，如圖3所示，在保護完成後，PTC熱敏電阻因為不能自動退出保護狀態而導致後級負載斷電，此時並不一定是非線性電源發生了故障。特別不利於不能自動斷電復位的工控場合和無人值守的現場環境。

實用新型內容本實用新型的目的在於提出一種帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其能解決現有的複合型PTC熱敏電阻不能應用於自動斷電復位的工控場合和無人值守的現場環境的問題。為了達到上述目的，本實用新型所採用的技術方案如下一種帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其包括PTC熱敏電阻晶片、壓敏電阻晶片以及雙金屬片溫度開關；PTC熱敏電阻晶片的一面電極與壓敏電阻晶片的一面電極通過焊錫連接在一起，形成公共端，通過第一引腳引出；雙金屬片溫度開關的金屬外殼與PTC熱敏電阻晶片的另一面電極通過焊錫連接在一起；雙金屬片溫度開關的第一引出端與PTC熱敏電阻晶片的另一面電極連接；雙金屬片溫度開關的第二引出端通過第二引腳引出；壓敏電阻晶片的另一面電極通過第三引腳引出。作為優選的結構，PTC熱敏電阻晶片、壓敏電阻晶片以及雙金屬片溫度開關均封裝在一包封層內，所述包封層為酚醛樹脂封裝層。由於帶雙金屬片的溫度開關主要是由兩種不同膨脹係數的金屬片組成的不同的跳變點，當使其較長時間處於高溫狀態時會影響到其精確性，而酚醛樹脂的固化溫度為125-145°C之間，當這個固化溫度越接近或越小於雙金屬片溫度開關的跳變溫度時，對雙金屬片溫度開關的跳變點影響越小，因此本實用新型採用了固化溫度較低的酚醛樹脂。作為優選的結構，PTC熱敏電阻晶片的居裡溫度為95-135 。由於電器產品使用的最高環境溫度範圍一般是小於或等於80°C，而PTC熱敏電阻作過溫或過電流保護時一般要求PTC熱敏電阻的居裡溫度大於最高環境溫度15°C以上，這樣才不至於使熱敏電阻誤動作。另外，PTC熱敏電阻保護後其表面平衡溫度一般會超過居裡溫度25°C以上，而靠焊接連接的PTC熱敏電阻當表面溫度超過160°C時焊接會軟化，影響焊點可靠性，因此PTC熱敏電 阻晶片的居裡溫度優選為95-135 。作為優選的結構，雙金屬片溫度開關的跳變溫度為90-125°C。當PTC熱敏電阻的居裡溫度範圍為95-135°C時，選擇跳變溫度為90-125°C的雙金屬片溫度開關可以保證較快速度的動作，當保護器斷電後，溫度要降低到較低的溫度範圍才重新投入啟動，避免了重複啟動瞬間的衝擊電流使保護器重新投入保護狀態。因此雙金屬片溫度開關的跳變溫度優選為 90-125°C。作為優選的結構，壓敏電阻晶片的壓敏電壓範圍為直流360-460V。當壓敏電阻晶片的壓敏電壓設計在直流360-460V範圍時，過電壓吸收過程中加在後級電路中的殘壓降要大大低於單獨分立使用的壓敏電阻的殘壓降(單獨分立使用的壓敏電阻的壓敏電壓至少要設計到直流560V± 10%)，更加有利於後級電路的保護。本實用新型具有如下有益效果PTC熱敏電阻晶片和壓敏電阻晶片組合成複合型PTC熱敏電阻，PTC熱敏電阻晶片由於熱耦合了壓敏電阻晶片，響應過程中的溫度和電流加快了保護速度。壓敏電阻晶片由於有了 PTC熱敏電阻晶片的保護速度的加快，可以更大限度地降低壓敏電壓並加強對後級電路的過壓保護範圍，同時PTC熱敏電阻晶片將保護後的溫度傳遞給雙金屬片溫度開關，雙金屬片溫度開關跳開後斷開電源，當保護器溫度降低後，雙金屬片溫度開關跳回接通電路給後級電路供電，從而達到自動斷電和自動上電的目的。

圖I為現有技術的PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應用電路一示意圖；圖2為現有技術的PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應用電路二示意圖；圖3為現有技術的PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應用電路三示意圖；圖4為本實用新型較佳實施例的帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器的結構示意圖；[0019]圖5為本實用新型較佳實施例的帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器應用於非線性電源電路中的等效電路。
具體實施方式
下面，結合附圖以及具體實施方式
，對本實用新型做進一步描述，以便於更清楚的理解本實用新型所要求保護的技術思想。如圖4所示，一種帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其包括PTC熱敏電阻晶片I、壓敏電阻晶片2以及雙金屬片溫度開關3。需要說明的是，本實施例所述的PTC熱敏電阻晶片、壓敏電阻晶片分別表示PTC熱敏電阻未封裝裸片、壓敏電阻未封裝裸片。其中，雙金屬片溫度開關3的跳變溫度為90-125°C，PTC熱敏電阻晶片I的居裡溫度為95_135°C，壓敏電阻晶片2的壓敏電壓範圍為直流360-460V。PTC熱敏電阻晶片I的一面電極與壓敏電阻晶片2的一面電極通過焊錫連接在一起，形成公共端，通過第一引腳6引出。雙金屬片溫度開關3的金屬外殼與PTC熱敏電阻晶片I的另一面電極通過焊錫連接在一起。上述兩處焊錫的作用均是作電氣連接和傳遞熱量。雙金屬片溫度開關3的第一引出端4與PTC熱敏電阻晶片I的另一面電極連接，即第一引出端4從雙金屬溫度開關3的金屬外殼中引出來並連接到PTC熱敏電阻晶片I的另一面電極上。雙金屬片溫度開關3的第二引出端通過第二引腳5引出，形成單獨的引腳；壓敏電阻晶片2的另一面電極通過第三引腳7引出，也形成一單獨的引腳。PTC熱敏電阻晶片I、壓敏電阻晶片2以及雙金屬片溫度開關3均封裝在一包封層內，所述包封層為酚醛樹脂封裝層。結合圖4和圖5，其中，如圖5所示，虛線框為本實施例的帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器的等效電路結構(下稱保護器件)，附圖5中，S表示雙金屬片溫度開關3，PTCR表示PTC熱敏電阻晶片1，RV表示壓敏電阻晶片2。當外加過電壓時，流過壓敏電阻晶片2的瞬態電流先流經雙金屬片溫度開關3並流經PTC熱敏電阻晶片，其中流經PTC熱敏電阻晶片I的電流由W=I2Rt產生能量形成熱量集聚。流經壓敏電阻晶片2的瞬態電流使壓敏電阻晶片2產生溫升，此溫升經PTC熱敏電阻晶片I與壓敏電阻晶片2之間的焊錫也耦合給PTC熱敏電阻晶片1，使PTC熱敏電阻晶片I也產生溫升。PTC熱敏電阻晶片I產生的熱量也耦合給緊貼在PTC熱敏電阻晶片I另一面極上的雙金屬片溫度開關3。當過電壓時間較短時，過電壓的能量使封裝在一起的整個保護器件產生的整體溫升不足以使雙金屬片溫度開關3跳開斷電，此時整個電路工作正常，當過電壓時間較長時，過電壓產生的能量使整個保護器件溫度上升到140-150°C，這時達到雙金屬片溫度開關3的跳變溫度。雙金屬片溫度開關3跳開斷電，由於沒有電流持續流過PTC熱敏電阻晶片1，PTC熱敏電阻晶片I不再產生熱量。保護器件通過周圍空氣散發熱量，當保護器件整體溫度低到雙金屬片溫度開關3的跳回溫度時，雙金屬片溫度開關3閉合，非線性電源恢復後級電路供電。由於壓敏電阻晶片2過電壓響應過程中的電流會使PTC熱敏電阻晶片I由W=I2Rt產生熱量集聚，並且壓敏電阻晶片2過電壓吸收過程中產生熱量也會耦合給PTC熱敏電阻晶片1，PTC熱敏電阻晶片I的保護速度加快，承擔分壓的速度更快，更加有利於對壓敏電阻晶片2的保護，當壓敏電阻晶片2的壓敏電壓設計在360-460VDC範圍時，過電壓吸收過程中加在後極電路中的殘壓降要大大低於單獨分立使用的壓敏電阻的殘壓降(單獨分立使用的壓敏電阻的壓敏電壓至少要設計到直流560V±10%)，從而更加有利於後級電路的保護。當較長時間的過電壓時使保護器件的整體溫升大於雙金屬片溫度開關3的跳變溫度時，雙金屬片溫度開關3跳開斷電，當保護器件的整體溫度下降後，雙金屬片溫度開3關閉合給後級電路供電。由上述描述可以知，本實施例的創新之處在於當線路出現異常，產生過電壓或操作浪湧，通過保護器件對後級電路進行保護，使後級電路進行自動斷電。這時，保護器件保護的原因不是後級電路出現了異常而導致的保護，而是由於過電壓使壓敏電阻晶片2響應後，熱量的耦合和瞬態電流使PTC熱敏電阻晶片I呈現高阻的保護狀態。因 此能在較短的時間內斷開這種保護狀態並自動恢復供電就顯得很有必要。對於本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應該屬於本實用新型權利要求的保護範圍之內。
權利要求1.一種帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其特徵在於，包括PTC熱敏電阻晶片(I)、壓敏電阻晶片(2)以及雙金屬片溫度開關(3);PTC熱敏電阻晶片(I)的一面電極與壓敏電阻晶片(2)的一面電極通過焊錫連接在一起，形成公共端，通過第一引腳(6)引出；雙金屬片溫度開關(3)的金屬外殼與PTC熱敏電阻晶片(I)的另一面電極通過焊錫連接在一起；雙金屬片溫度開關(3)的第一引出端(4)與PTC熱敏電阻晶片(I)的另一面電極連接；雙金屬片溫度開關(3)的第二引出端通過第二引腳(5)引出；壓敏電阻晶片(2)的另一面電極通過第三引腳(7)引出。
2.如權利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其特徵在於，PTC熱敏電阻晶片(I)、壓敏電阻晶片(2)以及雙金屬片溫度開關(3)均封裝在一包封層內，所述包封層為酚醛樹脂封裝層。
3.如權利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其特徵在於，雙金屬片溫度開關(3)的跳變溫度為90-125°C。
4.如權利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其特徵在於，PTC熱敏電阻晶片(I)的居裡溫度為95-135 。
5.如權利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其特徵在於，壓敏電阻晶片(2)的壓敏電壓範圍為直流360-460V。
專利摘要本實用新型涉及一種帶雙金屬片溫度開關的過流過壓保護器，其包括PTC熱敏電阻晶片(1)、壓敏電阻晶片(2)以及雙金屬片溫度開關(3)；PTC熱敏電阻晶片(1)的一面電極與壓敏電阻晶片(2)的一面電極通過焊錫連接在一起，形成公共端，通過第一引腳(6)引出；雙金屬片溫度開關(3)的金屬外殼與PTC熱敏電阻晶片(1)的另一面電極通過焊錫連接在一起；雙金屬片溫度開關(3)的第一引出端(4)與PTC熱敏電阻晶片(1)的另一面電極連接；雙金屬片溫度開關(3)的第二引出端通過第二引腳(5)引出；壓敏電阻晶片(2)的另一面電極通過第三引腳(7)引出。本實用新型可對後級電路進行保護，實現自動斷電和自動上電的功能。
文檔編號H02H7/22GK202663099SQ201220341270
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月13日 優先權日2012年7月13日
發明者沈朝陽 申請人:深圳市勁陽電子有限公司