專利名稱：帶有熱機(jī)械保險(xiǎn)絲的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路，其中，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，熱機(jī)械保險(xiǎn)絲中斷對(duì)負(fù) 載的供電。汽車需要這樣的電路。在汽車中使用了諸如進(jìn)氣加熱器和附加 的加熱器的電子加熱裝置。
背景技術(shù)：
進(jìn)氣加熱器是用于對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱的加熱裝置。通過(guò)預(yù)熱發(fā)動(dòng) 機(jī)將吸入的冷空氣，可以改善燃燒性能并降低污染物排放和汽油消耗。
具有直接燃料噴射的現(xiàn)代柴油機(jī)和奧托(Otto)發(fā)動(dòng)機(jī)具有高的熱效 率。這意味著，相對(duì)而言，它們不會(huì)產(chǎn)生太多的會(huì)加熱車輛的乘客室的余 熱。這可以通過(guò)具有PTC電阻作為加熱元件的電子的附加的加熱器來(lái)彌 補(bǔ)。
例如，在DE195 15 533 C2和US6，073，615 A中公開了進(jìn)氣加熱器。 例如，在EP390 219 Bl和DE 100 49 030 Al中公開了附加的加熱器。
公知，通過(guò)功率半導(dǎo)體來(lái)控制用于操作這樣的加熱裝置的加熱元件的 負(fù)載電流，例如通過(guò)脈寬調(diào)制過(guò)程進(jìn)行的重復(fù)連接和斷開。在該過(guò)程中， 切換安培數(shù)達(dá)到三位數(shù)安培數(shù)范圍即100安培以上的12伏、24伏或者將 來(lái)的42伏的典型汽車電源電壓的電流。因此，加熱裝置及其控制的操作故 障很容易導(dǎo)致局部過(guò)熱。因此，需要防止尤其是會(huì)使車輛或其乘客遇到危 險(xiǎn)的后果，特別是車輛中的加熱裝置或配線的起火。必須不惜任何代價(jià)來(lái) 防止這樣的危險(xiǎn)情況。因此，公知，電子監(jiān)視功率半導(dǎo)體和操作條件。為 了檢測(cè)短路， 一種可能的監(jiān)視在于確定流動(dòng)通過(guò)功率半導(dǎo)體的電流，即， 設(shè)置有電子加熱元件的電路的負(fù)載電流。不僅負(fù)載或負(fù)載的一部分(尤其 是電子加熱電阻)會(huì)發(fā)生短路，而且用于控制功率輸入的功率半導(dǎo)體自身 也會(huì)發(fā)生短路。
公知具有集成溫度保護(hù)的功率半導(dǎo)體。在加熱電阻或其他負(fù)載中的短 路引起溫度偏移的情況下，它們能夠獨(dú)立地?cái)嚅_。功率半導(dǎo)體甚至不僅能 夠確定短路，而且能夠通過(guò)監(jiān)視電流和電壓并將其與限值相比4交來(lái)確定其 他故障事件。如果功率半導(dǎo)體以這樣的方式識(shí)別出欠壓、過(guò)壓或過(guò)載電流， 它們可以獨(dú)立地使其自身停止工作。
然而，如果功率半導(dǎo)體的電子監(jiān)視也出現(xiàn)故障，其就不能履行其職責(zé) 來(lái)阻止局部過(guò)熱以及由此引起的故障和損害。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)非常難以控制的故
障原因?yàn)轭A(yù)損傷的(pre-damaged )功率半導(dǎo)體，制造功率半導(dǎo)體的質(zhì)量 控制不能探知出預(yù)損傷的功率半導(dǎo)體的損傷。發(fā)現(xiàn)，預(yù)損傷的功率半導(dǎo)體 的故障原因是其半導(dǎo)體材料失效，以至其總是導(dǎo)電的并短路負(fù)載電路。如 果發(fā)生這種情況，則該負(fù)載電路總是流過(guò)僅僅由負(fù)載本身的電阻所限制的 電流。即使監(jiān)視電子裝置探知出輸出過(guò)高，功率輸入也不再受到控制或者 與這樣損壞的功率半導(dǎo)體斷開。監(jiān)視電子裝置對(duì)過(guò)量的輸出是無(wú)能為力的，
因?yàn)椴辉倏梢躁P(guān)斷電流路徑(損壞的功率半導(dǎo)體)。功率半導(dǎo)體的過(guò)熱會(huì) 延及設(shè)置了該功率半導(dǎo)體的印刷電路板由此會(huì)使電路板材料過(guò)熱，致使后 者生成同樣會(huì)使車輛及其乘客遇到危險(xiǎn)的有毒的和/或易燃的氣體。另一后 果為使負(fù)載供電系統(tǒng)中的電纜燃燒。
作為汽車中的負(fù)載電路的安全特征的用于極高電流的保險(xiǎn)絲，不是熔 斷得太慢，就是不夠可靠，以致不能及時(shí)中斷所述類型的電子加熱系統(tǒng)中 的負(fù)載電流電if各。
DE38 25 897 C2公開了用于膜集成電路的熱保險(xiǎn)絲。公知的保險(xiǎn)絲具 有配置為U形或V形帶的彈簧，其兩個(gè)腿連接在載流電路中設(shè)置的兩個(gè)焊 料點(diǎn)，在該兩個(gè)焊料點(diǎn)之間限定了由該彈簧跨過(guò)的間隙。該電路位于承載 有將監(jiān)視的集成膜電路的基板上。該集成膜電路與兩個(gè)焊料點(diǎn)中的一個(gè)處 于良好的熱傳導(dǎo)連接。在過(guò)熱的情況下焊料點(diǎn)被加熱。通過(guò)精心選擇焊料， 使該焊料在將保護(hù)的電路元件由于過(guò)熱而被損壞之前軟化。然而，缺點(diǎn)是 該彈簧受到持續(xù)的預(yù)張力(pretension)，該持續(xù)的預(yù)張力傾向于使彈簧腿 從焊料點(diǎn)松脫。振動(dòng)、加熱以及腐蝕增強(qiáng)了該傾向，使得保險(xiǎn)絲出現(xiàn)不希
望的跳閘或在太低的溫度下跳閘。不可以消除這樣的偽跳閘。由該保險(xiǎn)絲 保護(hù)的集成膜電路不能操作，盡管此后其還是可以操作的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，通過(guò)所述方法，電路可由保險(xiǎn)絲可靠 地保護(hù)，其中所述電路設(shè)置有作為負(fù)載一個(gè)或多個(gè)加熱電阻和控制功率輸 入的一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體。該保護(hù)尤其適于^L動(dòng)車輛中的電附加的加熱
者適用于當(dāng)短路時(shí)保險(xiǎn)絲保護(hù)加熱元件。然而，重要的是，保險(xiǎn)絲保護(hù)必 須制造成本低并具有易于安裝的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。
通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的。其他有利的實(shí)施方 式是從屬權(quán)利要求的目的。
根據(jù)本發(fā)明的電路包括用于電流源的連接、當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)多 的熱的電負(fù)載、以及當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)中斷所述負(fù)載的功率供給的熱機(jī)械保險(xiǎn) 絲。當(dāng)在電路中的某點(diǎn)處例如在電負(fù)載或功率半導(dǎo)體處產(chǎn)生過(guò)多的熱時(shí)， 會(huì)發(fā)生故障的情況。通過(guò)饋線實(shí)現(xiàn)供電，在所述4f線中設(shè)置有彈簧，將所 述彈簧的兩端中的至少 一端焊接到在所述饋線中設(shè)置的焊料點(diǎn)。所述至少 一個(gè)焊料點(diǎn)受到所述彈簧的回復(fù)力所引起的機(jī)械預(yù)張力的作用，當(dāng)所述焊 料熔化時(shí)，所述回復(fù)力將所述彈簧與所述饋線中的所述焊料點(diǎn)之間的焊接
連接分離。適當(dāng)?shù)剡x擇所述焊料，在將保護(hù)的負(fù)載過(guò)熱損壞之前，所述焊 料熔化。預(yù)負(fù)荷的彈簧從所述焊料點(diǎn)松脫，由此中斷承載負(fù)載電流的饋線。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種機(jī)械支架(mechanincal support),其以導(dǎo)熱 的方式連接到可能的過(guò)熱源。關(guān)于源，這里必需理解的是，其不僅可以是 加熱元件(例如加熱電阻)而且可以是例如功率半導(dǎo)體，由于損壞，會(huì)引起 這種高功率損耗，使得其產(chǎn)生超過(guò)了允許的溫度范圍的過(guò)高的溫度。所述 支架被設(shè)置為當(dāng)在無(wú)故障操作的溫度時(shí)，所述支架吸收所述彈簧的回復(fù) 力，因此減小了焊接所述彈簧處的所述至少一個(gè)焊料點(diǎn)的應(yīng)力。然而，當(dāng) 所述焊料由于操作故障熔化時(shí)，所述支架屈服，在這樣的故障情況下，所
述彈簧與所述焊料點(diǎn)分開。 這具有下列優(yōu)點(diǎn)-.
■ 在無(wú)故障操作的情況下，支架吸收回復(fù)力或至少一部分彈簧的回復(fù)力， 使得彈簧對(duì)焊接其的至少 一個(gè)焊料點(diǎn)不施加張應(yīng)力。支架至少將施加到 焊料點(diǎn)上的張應(yīng)力定界為非臨界值，以便可以排除不希望的保險(xiǎn)絲的故 障跳閘。
■ 通過(guò)支架，甚至可以不^f又吸收彈簧的回復(fù)力，除此之外，還可以吸收彈 簧對(duì)焊料點(diǎn)的預(yù)張力，使得在支架的作用下，彈簧不僅進(jìn)被拉到焊料點(diǎn) 上，其還對(duì)對(duì)焊料點(diǎn)施加壓力。
■ 能夠排除保險(xiǎn)絲的偽跳閘。
.盡管保護(hù)電路的彈簧承載電流，但其保護(hù)特征歸因于其作為彈簧的機(jī)械
結(jié)構(gòu)以及焊料點(diǎn)和支架到當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱的熱源的載熱連接。
電故障不會(huì)導(dǎo)致保險(xiǎn)絲保護(hù)的失敗。 .因?yàn)樘l閾值基本上由彈簧的機(jī)械結(jié)構(gòu)和彈簧的熱傳導(dǎo)性、以及焊料的
成分來(lái)確定，所以跳閘閾值是變化的。 ■由于并不是電流使保險(xiǎn)絲跳閘，而是待監(jiān)控的電元件所產(chǎn)生的熱流，因
此根據(jù)本發(fā)明可以保護(hù)在故障情況下具有過(guò)熱趨勢(shì)的每個(gè)電子部件，加
熱電阻以及控制熱阻的功率半導(dǎo)體。
■ 根據(jù)本發(fā)明，保險(xiǎn)絲保護(hù)的跳閘是不可撤銷的，使得故障電部件、加熱 電阻或 一組加熱電阻、加熱支路或控制電功率的功率半導(dǎo)體都不會(huì)再產(chǎn) 生任何危險(xiǎn)，即使在重新啟動(dòng)車輛之后也不會(huì)。
當(dāng)支架本身暴露于至少一個(gè)焊料點(diǎn)的焊料熔化溫度或者焊料的熔化溫 度范圍內(nèi)的溫度時(shí)，支架最后屈服于彈簧的回復(fù)力。與彈簧的熱傳導(dǎo)性和 所述焊料點(diǎn)的熱傳導(dǎo)性相比、取決于熱流的方向以及支架的熱傳導(dǎo)性，支 架的溫度滯后與焊料點(diǎn)的溫度。此外，必需考慮的是，通常焊料合金并不 具有熔點(diǎn)，而是具有熔化范圍，因此，支架屈服于彈簧的回復(fù)力的溫度這 種表述是不恰當(dāng)?shù)?，因此，彈簧能夠與焊料點(diǎn)分開，與焊料的熔化溫度有 密切的關(guān)系。此外，有利的是，當(dāng)彈簧的回復(fù)力(無(wú)支架時(shí))快要足以將
彈簧從正在加熱升溫的焊料點(diǎn)分離時(shí)，支架已經(jīng)屈服。有利的是，當(dāng)焊料 點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到焊料柔軟或流動(dòng)以致彈簧的回復(fù)力能夠?qū)椈蓮暮噶宵c(diǎn)分離的 溫度時(shí)，該分離實(shí)際上會(huì)迅速發(fā)生并且不再被支架的機(jī)械阻力延遲。
因此，為了使彈簧從至少一個(gè)焊料點(diǎn)分離，并不必需使焊料熔化。當(dāng) 接近熔化范圍時(shí)，焊料逐步軟化并已經(jīng)處于該軟化階段，彈簧可以從焊料 點(diǎn)分離。由于在過(guò)熱的情況下為了可靠的保護(hù)這是有利的，優(yōu)選支架隨著 焊料的軟化已經(jīng)屈服于彈簧的回復(fù)力，而不是最后在支架自身的溫度達(dá)到 焊料軟化的溫度時(shí)才屈服于彈簧的回復(fù)力。
為了使保險(xiǎn)絲快速跳閘，這樣是有利的，支架直接驅(qū)動(dòng)彈簧并優(yōu)選地 盡可能接近至少 一個(gè)焊料點(diǎn)以便支架的溫度可以以盡可能少的延遲跟隨焊 料點(diǎn)的溫度。
支架的結(jié)構(gòu)有許多可能性。第一可能性是支架由在支架屈服于彈簧的 回復(fù)力的溫度下可以熔化的材料制造或使用該材料。因此，支架可以由具 有相對(duì)較低的熔點(diǎn)，特別是具有稍微低于所使用的焊料的熔化范圍的熔點(diǎn) 的合金組成。例如，該支架可以由焊料合金形成或者使用所述焊料合金， 所述焊料合金具有與用于焊料點(diǎn)的焊料合金相同的成分，優(yōu)選地這樣選擇 焊料合金的成分，其熔化溫度或者熔化范圍分別稍微低于在至少一個(gè)焊料 點(diǎn)處使用的焊料。
支架還可以使用低溫熔化合金，盡管不在希望的溫度熔化，但軟化到 其在彈簧的回復(fù)力下會(huì)變形的程度，由此促使彈簧與焊料點(diǎn)。
還可以使用在希望的溫度升華或者分解的材料來(lái)制作支架，只要過(guò)程 能夠足夠快地發(fā)生。通常認(rèn)為是在加熱時(shí)能迅速分解的材料，特別是有機(jī) 材料。因此，可以考慮合成材料用于支架，例如在預(yù)期的溫度范圍內(nèi)分解 的熱固化材料、熱塑鑄模樹脂以及特別是在預(yù)期的溫度范圍內(nèi)變軟或者熔
化的熱塑性塑料，例如聚酰胺例如具有140。C以上的熔點(diǎn)的聚酰胺6、聚 丙烯、含蠟聚乙烯(waxy polyethylene)。支架還可以由蠟或者石蠟構(gòu)成 或者使用蠟或石蠟，蠟或石蠟在希望的溫度下充分軟化甚至液化而在正常 的操作溫度下是足夠堅(jiān)硬的以便吸收彈簧的回復(fù)力。還可以使用注入蠟或
者石蠟的材料。
另一種可能性是支架由加熱時(shí)自身收縮或在回復(fù)力的作用下收縮的材 料例如硬質(zhì)泡沫材料形成或者使用這樣的材料。
支架不必整個(gè)由這樣的材料組成，所述材料在支架在無(wú)故障操作的溫 度下抵抗回復(fù)力，但當(dāng)在至少一個(gè)焊料點(diǎn)處的焊料軟化或者熔化時(shí)所述材 料屈服。也可以使用復(fù)合支架，所述復(fù)合支架包括第一支架和第二支架， 第一支架當(dāng)在焊料點(diǎn)處的焊料軟化或者熔化時(shí)屈服，第二支架支撐第一支 架并在比第一支架更高的溫度下抵抗所述彈簧的回復(fù)力。本發(fā)明的這樣的
實(shí)施例特別有利，如果所述第二支架包括彈簧的第二端。換而言之在該
情況下，支架被優(yōu)選直接地安裝在兩個(gè)相對(duì)的彈簧腿之間，彈簧腿通過(guò)所 述支架相距一段距離來(lái)抵抗彈簧的回復(fù)力。當(dāng)連接到分派的焊料點(diǎn)中的一 個(gè)時(shí)，所述兩個(gè)彈簧腿中的每一個(gè)隨即成為相對(duì)的腿的支架。以最簡(jiǎn)單的 方式，本發(fā)明的改進(jìn)通過(guò)這樣的彈簧實(shí)現(xiàn)，所述彈簧被彎曲為當(dāng)將支架插
入兩腿之間時(shí)彈簧呈u或者v型。如果支架從這樣的彈簧移走，兩個(gè)彈簧
腿彼此接近并可能以回彈的方式相遇以致彈簧本身仍然是預(yù)張力的
(pretensioned)。
彈簧可能用彈簧線彎成，但優(yōu)選由彈簧鋼帶形成。這有益于彈簧的形 成以及將支架固定在兩個(gè)彈簧腿之間。
尤其合適的是這樣的彈簧，支架夾在其兩腿之間以同時(shí)保護(hù)兩個(gè)單獨(dú) 的電部件或者諸如分配給焊料點(diǎn)的加熱電阻和另 一個(gè)元件例如分配給另一 焊料點(diǎn)的功率半導(dǎo)體的組合件。在故障的情況下分別過(guò)熱的相關(guān)部件或組 合件離分配的焊料點(diǎn)越近，到達(dá)其的路徑的熱傳導(dǎo)性越好，響應(yīng)速率越快。 優(yōu)選直接使用直接位于饋線中的至少一個(gè)焊料點(diǎn)來(lái)安裝彈簧，所述饋線在 兩個(gè)所述部件或組合件之間傳輸負(fù)載電流，特別是在功率半導(dǎo)體和由其控 制的電加熱器中的一個(gè)之間傳輸負(fù)載電流。甚至可以為不同的焊料點(diǎn)選擇 不同的焊料，這樣所述焊料點(diǎn)響應(yīng)不同的溫度。然而，僅在這樣的情況下 推薦，響應(yīng)溫度差沒有高到僅有焊料點(diǎn)在較低的響應(yīng)溫度下響應(yīng)而不管熱 流來(lái)自彈簧的哪一邊。
對(duì)于彈簧推薦來(lái)自這樣的合金的材料，該合金結(jié)合了希望的彈力量和 用于焊料的良好的潤(rùn)濕性以及高導(dǎo)電性。特別合適的實(shí)例是合金
CuNilColSi,即，重量1%的4臬，1 %的鈷，少于1 %的石圭，余下為銅 的合金。該合金具有高導(dǎo)電性和高導(dǎo)熱性。
優(yōu)選將支架形成為支柱，特別是桿或者銷，其沿彈簧的縱向方向吸收 彈簧的回復(fù)力。僅僅在將彈簧焊接到至少一個(gè)焊料點(diǎn)之后安裝該支架。為 了支持支架，在腿中的至少一個(gè)中提供或沖壓凹口或者孔以彈性地夾住支 架的相關(guān)的端。
適宜的軟焊料作為將彈簧焊接到其相關(guān)的焊料點(diǎn)的焊料?？梢允褂糜?含鉛以及無(wú)鉛的軟焊料。特別合適的焊料選自熔化溫度在183°C到1卯。C 之間的焊料S-Sn60Pb38Cu2、熔化溫度約221。 C的S-Sn96Ag4、 以及熔 化溫度約221°C到230。C的S畫Sn97Ag3。


在附圖中示例了本發(fā)明的實(shí)施例。在實(shí)施例中，通過(guò)相同的參考標(biāo)號(hào) 表示相同的部件或4皮此對(duì)應(yīng)的部件。
圖1示出了用于預(yù)加熱內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口中的空氣的具有根據(jù)本發(fā)明 配置的熱機(jī)械保險(xiǎn)絲的電子加熱系統(tǒng)的側(cè)視圖2示出了在保險(xiǎn)絲響應(yīng)之后的圖l的加熱系統(tǒng)；
圖3示出了圖1的加熱系統(tǒng)，^旦保險(xiǎn)絲安裝在不同的位置；
圖4示出了圖3的加熱系統(tǒng)的頂視圖5示出了在保險(xiǎn)絲跳閘之后的圖3的加熱系統(tǒng)；以及
圖6示出了兩個(gè)加熱系統(tǒng)的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示例的加熱系統(tǒng)具有圍繞窗口 2的固體框架1，在孔2中設(shè)置金 屬帶形力p熱元件3。 該加熱元件以折曲(meander)的方式延伸。僅僅通 過(guò)虛線示例折曲的轉(zhuǎn)彎4，因?yàn)檗D(zhuǎn)彎^M皮-沒置在構(gòu)件5中，其中陶瓷支撐
元件在轉(zhuǎn)彎4處支撐加熱導(dǎo)體3。在框架l的兩個(gè)相對(duì)的切口 (cutout) 6 和7中^L置兩個(gè)這樣的構(gòu)件5。
將加熱導(dǎo)體3的一端3a連接到框架l，實(shí)際上是連到地。將加熱導(dǎo)體 的另一端3b連接到螺旋端子9,螺旋端子9被絕緣地附著到框架1。 螺 旋端子9包括穿過(guò)框架1的螺絲10、固定到螺絲10的螺母11 、絕緣12 和兩個(gè)墊圈13。軋制的母線14附于框架1外的端子9上。母線14是到加 熱導(dǎo)體3的々貴線的一部分。
在框架1的側(cè)面上具有墻被部分去除的機(jī)殼15。在機(jī)殼15內(nèi)設(shè)置用 于控制加熱導(dǎo)體3的加熱功率的控制電路。該控制電路包括裝有功率半導(dǎo) 體17的印刷電路板16,功率半導(dǎo)體17將余熱釋放到固定在框架1上的散 熱片18。為此，使用螺絲19，螺絲19是第二螺旋端子8的部件，第二螺 旋端子8通過(guò)絕緣體20電絕緣地連接到框架1。螺旋端子8作為另 一軋制 母線21的連接終端，軋制母線21同樣是到加熱導(dǎo)體3的饋線的部件。通 過(guò)功率半導(dǎo)體17向母線21饋送負(fù)載電流。為此，通過(guò)連接法蘭27連接螺 絲19,向印刷電路板16上的功率半導(dǎo)體17的負(fù)載電流輸出輸送負(fù)載電流。
母線14和21各自具有彎曲的端22、 23，端22、 23 ;f皮此平4亍相對(duì)并 具有用于彎成U型帶的彈簧24的焊料點(diǎn)。彈簧24由彈簧鋼帶制成。基于 機(jī)械預(yù)張力將彈簧24的兩個(gè)腿24a、 24b的端連接到焊料點(diǎn)22和23。以 這樣的方式，彈簧24跨越了母線14與21之間的間隙。這樣定向預(yù)張力， 使彈簧24的腿24a和24b趨向于移向彼此，以便將張力施加到焊料點(diǎn)22 和23。在焊料點(diǎn)22和23上施加張力的彈簧24的回復(fù)力由銷形支架25吸 收，銷形支架25被夾在彈簧24的兩腿23a和24b之間并鄰近焊料點(diǎn)22 和23。彈簧24在固定點(diǎn)處有兩個(gè)相對(duì)的孔26，孔被鉆孔或者沖孔到彈簧 24的兩條腿中。在這些孔26中彈簧安裝(spring-mount)具有錐形或球 形的端的銷形支架25。
為了裝配，在焊料點(diǎn)22與23之間插入展開的彈簧24并焊接。直到 焊料冷卻位置，保持展開。 一旦彈簧24被充分冷卻，插入銷形支架，當(dāng)將 其裝入孔26時(shí)很容易辨認(rèn)其正確的位置。在插入支架25之后，去除用于
讓彈簧24展開的工具。
如果加熱元件3發(fā)生過(guò)熱，過(guò)熱通過(guò)螺旋端子9和母線14傳播到焊料 點(diǎn)22并加熱焊料點(diǎn)22。熱從焊料點(diǎn)22通過(guò)彈簧24流向支架25。為了可 以迅速地檢測(cè)出過(guò)熱，螺旋端子9、母線14以及彈簧24分別地由良好的 導(dǎo)熱材料尤其是銅或基于銅的合金制成。支架25的溫度跟隨焊料點(diǎn)22的 溫度。當(dāng)焊料點(diǎn)22的焊料軟化或者熔化，支架25的溫度也會(huì)增加到一定 程度以致不能再抵抗彈簧24的回復(fù)力，彈簧24的一只腿不再被焊料點(diǎn)22 所牢固支撐，因?yàn)橹Ъ?5熔化、倒塌或者以其他方式屈服。優(yōu)選地，支架 25失去抵抗力并釋放彈簧24，甚至在焊料點(diǎn)22的溫度足夠使彈簧24從焊 料點(diǎn)22分離之前。隨后如果達(dá)到該溫度，分離立刻發(fā)生而沒有任何延時(shí)。 圖2示例了在分離之后的狀態(tài)。彈簧24的腿24a從焊料點(diǎn)22松脫，永久 中斷了從功率半導(dǎo)體17到加熱電阻3的負(fù)載電流。
在功率半導(dǎo)體17故障的情況下，例如，由于功率半導(dǎo)體17的介質(zhì)擊 穿，其將產(chǎn)生增加的余熱，該余熱通過(guò)散熱片18達(dá)到螺絲19并通過(guò)母線 21到達(dá)焊料點(diǎn)23。優(yōu)選地，螺絲19和母線21同樣由銅或銅合金制成。焊 料點(diǎn)23被加熱，銷形支架24的溫度跟隨焊料點(diǎn)23的溫度，最終支架24 倒塌，隨后通過(guò)軟化或者熔化焊料點(diǎn)23的焊料，彈簧24的腿24b從焊料 點(diǎn)23分離。因此，由彈簧24和銷形支架25構(gòu)成的熱機(jī)械保險(xiǎn)絲以兩種方 式保護(hù)加熱系統(tǒng)，即，抵抗由加熱導(dǎo)體3產(chǎn)生的過(guò)熱和抵抗由有缺陷的功 率半導(dǎo)體17產(chǎn)生的過(guò)熱。
圖3至5中的實(shí)施例與圖1和圖2中的實(shí)施例的區(qū)別僅為以90°的位 置改變來(lái)"^殳置彈簧24。這要求母線14到21的不同配置。在所有其他方面， 未改變加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作及其保險(xiǎn)絲。
在示例的實(shí)施例中示出的保險(xiǎn)絲也可以用于附加的加熱系統(tǒng)，優(yōu)選地 作為從功率半導(dǎo)體到PTC加熱元件的母線的接觸斷路器。
舉個(gè)實(shí)例，功率半導(dǎo)體可以是MOSFET合金半導(dǎo)體。
圖6示出了兩個(gè)前述加熱系統(tǒng)的實(shí)例的電路圖。電流路徑為從具有 + UB電壓的電池夾經(jīng)過(guò)功率半導(dǎo)體17,經(jīng)過(guò)具有兩個(gè)焊料點(diǎn)23和22的彈
簧24,并經(jīng)負(fù)載3—加熱電阻一到接地端子。
參考標(biāo)號(hào)列表 1框架 2窗口
3加熱導(dǎo)體，負(fù)載
3a端
3b端
4轉(zhuǎn)彎
5構(gòu)件
6切口
7切口
8螺旋端子
9螺旋端子
10螺絲
11螺母
12絕緣
13墊圏
14母線，到負(fù)載的饋線的一部分
15機(jī)殼
16印刷電路^反
17功率半導(dǎo)體
18散熱片
19螺絲
20絕緣體
21母線，到負(fù)載的饋線的一部分 22焊料點(diǎn) 23焊料點(diǎn)
24彈簧
24a彈簧腿，第二支架 24b彈簧腿，第二支架 25支架 26孔
27連4妻法蘭
權(quán)利要求
1. 一種電路，所述電路具有用于電流源的連接，并且具有電負(fù)載(3)，以及具有熱機(jī)械保險(xiǎn)絲(24，25)，在故障的情況下，產(chǎn)生過(guò)多的熱時(shí)，所述熱機(jī)械保險(xiǎn)絲(24，25)中斷通過(guò)饋線(14，21)饋送到負(fù)載(3)的電流，在所述饋線(14，21)中設(shè)置具有兩個(gè)端的彈簧(24)，其中將所述彈簧(24)的兩個(gè)端中的至少一個(gè)端焊接到在所述饋線(14，21)中設(shè)置的焊料點(diǎn)(22，23)；所述焊料點(diǎn)(22，23)中的至少一個(gè)受到由所述彈簧(24)的回復(fù)力所引起的機(jī)械預(yù)張力的作用，當(dāng)所述焊料在焊料點(diǎn)(23，24)處熔化時(shí)，所述預(yù)張力分離在所述彈簧(24)與所述饋線(14，21)中的至少一個(gè)焊料點(diǎn)(22，23)之間的焊接連接，其特征在于機(jī)械支架(25)，所述機(jī)械支架(25)以導(dǎo)熱的方式與在故障的情況下會(huì)發(fā)射過(guò)多的熱的熱源(3，17)相連接，并且所述支架(25)在所述電路的無(wú)故障操作期間的溫度下抵抗所述彈簧(24)的回復(fù)力，但是當(dāng)在所述焊料點(diǎn)(22，23)處的所述焊料熔化時(shí)，所述機(jī)械支架(25)屈服于所述彈簧(24)的回復(fù)力，以便在這種情況下，使所述彈簧(24)與所述焊料點(diǎn)(22，23)中的至少一個(gè)分離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的電路，其特征在于當(dāng)經(jīng)受使所述至少一個(gè)焊料點(diǎn) (22， 23)處的所述焊料熔化的溫度時(shí)，所述支架(25)屈服于所述彈簧 (24)的回復(fù)力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的電路，其特征在于在所述至少一個(gè)焊料點(diǎn)(22， 23)處的所述焊料軟化的時(shí)刻，所述支架(25)已經(jīng)屈服，并且所述彈簧(24)的所述回復(fù)力分離所述焊接連接。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于在處于使所述至 少一個(gè)焊料點(diǎn)(22， 23)處的所述焊料軟化的溫度時(shí)所述支架(25)已經(jīng) 屈服于所述彈簧(24)的所述回復(fù)力。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述支架(25) 由這樣的材料制造或^f吏用所迷材料，所述材料在其熔化、軟化、升華、分 解、收縮或者變形的情況下屈服。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述支架(25) 由合成材料例如聚乙烯、聚酰胺、特別是聚酰胺6、聚丙烯制造或使用所 述合成材料，或者使用蠟例如作為包含蠟或石蠟的成形部件。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述支架(25) 是支柱，特別是桿或銷。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述支架(25) 由第二支架(24a，24b)支撐，所述第二支架(24a， 24b )可以吸收所述彈 簧(24)的所述回復(fù)力直到比所述第一支架(25)高的溫度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的電路，其特征在于所述第二支架(24a， 24b)位 于所述彈簧(24 )的第二端，所述彈簧(24)的第二端在第二焊料點(diǎn)(22， 23 ) 處被焊接到所述饋線(14， 21)。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述彈簧(24) 彎成U或者V形。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述彈簧(24) 由帶形彈簧鋼片制成。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述彈簧由 CuNilColSi制成。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述焊料是軟 焊料，特別是選自熔化溫度在183。C到1卯。C之間的S-Sn60Pb38Cu2、熔 化溫度約221。C的S-Sn96Ag4、以及熔化溫度在221。C到230。C之間的 S-Sn97Ag3的軟焊料。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述電路包括 用于控制所述負(fù)載(3)的功率輸入的功率半導(dǎo)體(17),以及在所述功率 半導(dǎo)體(17 )和所述負(fù)載(3 )之間設(shè)置與電流路徑有關(guān)的所述彈簧(24 )。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的電路，其特征在于所述彈簧(24)也空間上位 于所述功率半導(dǎo)體(17)和所述負(fù)載(3)之間。
16. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的電路，其特征在于所述負(fù)載(3) 是加熱電阻。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其特征在于所述電路是用于加熱機(jī)動(dòng)車 的內(nèi)部空氣的電加熱系統(tǒng)的元件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其特征在于所述電路是用于預(yù)加熱內(nèi)燃 機(jī)進(jìn)氣口中的空氣的電加熱系統(tǒng)的元件。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16的電路，其特征在于所述電路是用于預(yù)加熱燃料 油、柴油或重油的電加熱系統(tǒng)的元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電路，所述電路具有用于電流源的連接，并且具有電負(fù)載，以及具有熱機(jī)械保險(xiǎn)絲，在故障的情況下，產(chǎn)生過(guò)多的熱時(shí)，所述熱機(jī)械保險(xiǎn)絲中斷通過(guò)饋線饋送到負(fù)載的電流，在所述饋線中設(shè)置具有兩個(gè)端的彈簧，其中將所述彈簧的兩個(gè)端中的至少一個(gè)端焊接到在所述饋線中設(shè)置的焊料點(diǎn)；所述焊料點(diǎn)中至少一個(gè)受到由所述彈簧的回復(fù)力所引起的機(jī)械預(yù)張力的作用，當(dāng)所述焊料在焊料點(diǎn)處熔化時(shí)，所述預(yù)張力分離在所述彈簧與所述饋線中的至少一個(gè)焊料點(diǎn)之間的焊接連接。根據(jù)本發(fā)明，提供一種機(jī)械支架，所述機(jī)械支架以導(dǎo)熱的方式與在故障的情況下會(huì)發(fā)射過(guò)多的熱的熱源相連接，并且所述支架在無(wú)故障操作期間的溫度下抵抗所述彈簧的回復(fù)力，但是當(dāng)在所述焊料點(diǎn)處的所述焊料熔化時(shí)，所述支架屈服于所述彈簧的所述回復(fù)力，在這種情況下，所述彈簧與所述至少一個(gè)焊料點(diǎn)分離。
文檔編號(hào)H01H37/76GK101379580SQ200780004146
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2007年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者亞歷山大·多恩, 羅爾夫·默特, 賈恩·保羅, 邁克爾·盧普波羅德 申請(qǐng)人:貝魯股份公司