本發(fā)明主要涉及電子保護電路。更具體地，本發(fā)明涉及可以電激活的三功能表面安裝式電路保護裝置。

背景技術(shù)：
保護電路經(jīng)常用在電子電路中以將故障電路與其它電路隔開。例如，保護電路可以用來防止電氣電路中，如鋰離子電池組中的電氣或熱故障狀態(tài)。保護電路還可以用來預(yù)防更嚴重的問題，如由電源電路故障引起的火災(zāi)。一種類型的保護電路是熱熔絲。熱熔絲類似于典型的玻璃熔絲一樣起作用。也就是說，在正常運行狀態(tài)下，熔絲作用就像短路一樣，在故障狀態(tài)期間，熔絲作用就像開路一樣。當熱熔絲的溫度超過規(guī)定溫度時，熱熔絲在這種兩種運行模式之間轉(zhuǎn)變。為了便于這些模式，熱熔絲包括可以從傳導(dǎo)狀態(tài)切換至非傳導(dǎo)狀態(tài)的傳導(dǎo)元件，如可熔電線、一組金屬接觸件，或焊接的金屬接觸件組。還可以結(jié)合檢測元件。檢測元件的物理狀態(tài)相對于檢測元件的溫度改變。例如，檢測元件可以對應(yīng)于在激活溫度處熔化的低熔點金屬合金或離散熔化有機化合物。當檢測元件改變狀態(tài)時，傳導(dǎo)元件通過物理地斷開導(dǎo)電路徑而從傳導(dǎo)狀態(tài)切換到非傳導(dǎo)狀態(tài)。在操作中，電流流過熔絲元件。一旦檢測元件達到規(guī)定溫度，則它改變狀態(tài)并且傳導(dǎo)元件從傳導(dǎo)狀態(tài)切換到非傳導(dǎo)狀態(tài)。一些現(xiàn)有熱熔絲的一個缺點在于，必須小心進行熱熔絲的安裝以防止熱熔絲達到檢測元件改變狀態(tài)時的溫度。結(jié)果，一些熱熔絲不能經(jīng)由在將引起檢測元件永久地斷開的溫度處運行的回流焊爐安裝至電路板。美國公開No.2010/0245022、以及美國公開No.2010/0245027中描述的熱熔絲解決了上述缺點，通過引用將這些美國專利申請中的每一個的全部內(nèi)容結(jié)合于此。其它缺點包括尺寸和通用性。電路保護裝置通常太高而不能滿足對電路板安裝裝置的高度限制。電路保護裝置通常還不能提供允許電路保護裝置在充分地保持電路所必須的所有狀態(tài)下激活的通用性。雖然已經(jīng)在提供改進的電路保護裝置方面作出了進展，但仍然存在對改進的電路保護裝置的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
一種電路保護裝置被構(gòu)造以在下述三種激活狀態(tài)中的任一種下保護電路元件：過流狀態(tài)、過溫度狀態(tài)和由加熱元件接收的激活控制電流。該電路保護裝置包括基板，該基板具有連接至將被保護的電路的第一電極和第二電極。電路保護裝置還包括定位在第一電極和第二電極之間的加熱元件?；瑒咏佑|件由檢測元件連接至第一電極、第二電極和加熱元件，從而在每一個之間橋接并提供導(dǎo)電路徑。彈性元件被滑動接觸件保持繃緊，并在滑動接觸件上施加平行于基板的長度的作用力。由位于滑動接觸件與第一電極，第二電極和加熱元件之間的檢測元件提供的連接抵抗由彈性元件施加的作用力。在檢測到所述激活狀態(tài)中的任一種時，檢測元件釋放滑動接觸件，并且由彈性元件施加的作用力將滑動接觸件移動至基板上的另一個位置，在所述另一個位置處滑動接觸件不再在第一電極、第二電極和加熱元件之間提供導(dǎo)電路徑。附圖說明圖1是未組裝的示例性三功能可回流的電路保護裝置的分解圖。圖2a是組裝后的電路保護裝置的底視圖。圖2b是圖1a中示出的組裝后的電路保護裝置的頂視圖。圖3a是滑動接觸件位于閉合位置中的電路保護裝置。圖3b是圖3a的、滑動接觸件位于斷開位置中的電路保護裝置。圖4是在限制元件熔斷之前將由電路保護裝置保護的示例性電池組電路的示意圖。圖5是圖4的電路的示意圖，其中限制元件熔斷并且滑動接觸件處于閉合位置中。圖6是圖5的電路的示意圖，其中滑動接觸件處于斷開位置中。圖7是用于三功能可回流的電路保護裝置的基板的另一個實施例。圖8是三功能可回流的電路保護裝置的另一個實施例的頂視圖。圖9是圖8中示出的三功能可回流的電路保護裝置的底視圖。具體實施方式圖1是未組裝的示例性三功能可回流的電路保護裝置100的分解圖。電路保護裝置100包括基板102、加熱元件104、彈性元件106、滑動接觸件108和間隔裝置110。電路保護裝置100還可以包括蓋112。基板102可以包括印刷電路板(PCB)。為說明起見，基板102被描述為包括頂部PCB114和底部PCB116的多層PCB。將會理解的是，基板102還可以被制造為單層。頂部PCB114包括接收加熱元件104的開口118。頂部PCB114的高度可以被設(shè)置允許放置在開口118中時的加熱元件104與基板102的頂表面共面，即與頂部PCB114的頂表面共面。在圖7中示出且在下文更詳細地描述的另一個實施例中，加熱元件104可以在制造過程期間被鋪設(shè)在基板102上，在該示例中，基板102可以不包括開口118。頂部PCB114還可以包括用于接收滑動接觸件108的懸臂部122的另一個開口120。圖1中的開口120平行于基板102的長度延伸，允許滑動接觸件108沿平行于基板102的長度的方向滑動。在圖8-9中示出且在下文更詳細地描述的另一個實施例中，懸臂122可以遠離基板102向著蓋112延伸。在該示例中，基板102可以不包括開口120。頂部PCB114包括焊盤/電極，124、126和128。電極124和126沿著頂部PCB114的寬度定位在開口118的相對側(cè)上。電極128可以定位在開口118的一側(cè)上，電極128和開口120位于開口118的相對兩側(cè)上。如圖3a-3b所示，在滑動接觸件108處于備用或閉合位置中時，滑動接觸件108橋接電極124和126與加熱元件104，因此便于加熱元件104、電極124和電極126之間的電連接。底部PCB116包括分別對應(yīng)于頂部PCB114的電極124、126和128的位置的焊盤130、132和134。底部PCB116還可以包括對應(yīng)于加熱元件104的位置的焊盤136。如圖2a所示，底部PCB116的底側(cè)包括對應(yīng)于焊盤130，132，134和136的接線端，用于連接至將被保護的電路。如說明的那樣，加熱元件104裝入基板102中的開口118中。加熱元件104還可以構(gòu)成電路保護裝置100的另一個電極。加熱元件104可以是正溫度系數(shù)(PTC)裝置，如在美國公開No.2010/0245027中公開的PTC裝置，通過引用將該美國申請的全部內(nèi)容結(jié)合于此。除了或代替PTC裝置，可以利用作為電流流過該裝置的結(jié)果而產(chǎn)生熱量的其它加熱元件，如導(dǎo)電合成物加熱器。在另一個示例中，加熱元件104可以是零溫度系數(shù)元件或恒定功率加熱器。如圖7所示，在另一個實施例中，加熱元件也可以是在PCB工藝期間被鋪設(shè)在基板上的薄膜電阻器或加熱裝置?；瑒咏佑|件108可以是具有懸臂部122的導(dǎo)電的平面元件。懸臂部122裝入開口120中。彈性元件106位于懸臂122和開口120的一側(cè)之間?；瑒咏佑|件108可以由例如低熔點檢測元件(未示出)熔接至加熱元件104和電極124，126。當檢測元件改變狀態(tài)時，如，在閾值溫度處熔化時，滑動接觸件108不再熔接至電極124，126和加熱元件104，并且彈性元件106伸展并沿著溝槽120推動滑動接觸件108。檢測元件因此可以在滑動接觸件108和電極124，126以及加熱元件104之間提供機械的和電學的接觸。檢測元件可以是例如低熔點金屬合金，如焊料。為說明起見，檢測元件在本文中被描述為焊料。將會理解的是，其它合適的材料可以用作檢測元件，如，例如，具有軟化點或熔點的導(dǎo)電熱塑料。在滑動接觸件108焊接至加熱元件104和第一電極和第二電極124，126的情況下，懸臂122和開口120的該側(cè)之間的彈性元件106被保持為壓縮狀態(tài)。當將滑動接觸件108保持至加熱元件和電極124，126的焊料熔化時，彈性元件106被允許伸展，壓靠在懸臂122上并引起它沿著開口120滑動，這又推動滑動接觸件108離開加熱元件104和電極124，126。以這種方式，加熱元件104、電極124和電極126之間的電連接斷開。下文描述的圖3a和3b分別示出處于閉合位置和斷開位置的電路保護裝置。彈性元件106可以是盤簧，其由銅、不銹鋼、塑料、橡膠或已知或預(yù)期用于盤簧的其它材料制成。彈性元件106可以是本領(lǐng)域已知的其它可壓縮材料和/或結(jié)構(gòu)。為說明起見，彈性元件106被描述為由滑動接觸件108保持繃緊處于壓縮狀態(tài)。將會理解的是，彈性元件還可以被構(gòu)造為被保持繃緊處于伸展或拉伸狀態(tài)，如在彈性元件包括彈性材料時。在該示例中，當檢測到激活狀態(tài)并且焊料熔化時，彈性元件可以拉動滑動接觸件離開基板的加熱元件和電極。電路保護裝置100被構(gòu)造為在至少三種狀態(tài)下斷開。焊料可以通過過流狀態(tài)熔化，即，通過流過電極124和126(即，第一和第二電極)的電流熔化。當通過電極124和126的電流達到閾值電流時，即，即達到超過設(shè)計的保持電流的電流，焦耳加熱將引起焊料熔化或以其它方式失去彈性，并且滑動接觸件108通過由彈性元件106推開而移動至斷開位置。焊料可以通過過溫度狀態(tài)被熔化，在過溫度狀態(tài)中，裝置100的溫度通過過熱FET或高的環(huán)境溫度而超過將滑動接觸件108保持到電極124，126和加熱元件104的焊料的熔點。例如，電路保護裝置100周圍的環(huán)境溫度可以達到引起焊料熔化或以其它方式失去彈性的閾值溫度，如140℃或更高。在焊料熔化之后，滑動接觸件108被沿著溝槽120推動并被推入斷開位置，因此防止電流在電極124，126和加熱元件106之間流動。焊料還可以通過受控激活狀態(tài)被熔化，在受控激活狀態(tài)中，加熱元件104被由其中安裝電路保護裝置100的電路供給的控制電流激活。例如，在檢測到該電路的過電壓時，電路保護裝置可以將電流轉(zhuǎn)到加熱元件104，引起該裝置用作受控激活熔絲。當流過加熱元件104的電流增加時，加熱元件104的溫度可能增加。溫度的增加可以引起焊料更快速地熔化或以其它方式失去彈性，導(dǎo)致滑動接觸件108移動到斷開位置。電路保護裝置100還包括在回流期間將滑動接觸件108保持在閉合位置中的限制元件(未示出)。在回流工藝期間，將滑動接觸件108保持到加熱元件104和電極124，126的焊料可以熔化，這將由于壓縮的彈簧106的作用力而導(dǎo)致滑動接觸件108移動至斷開位置。例如，焊料的熔點可以為近似140℃，而回流期間的溫度可能達到超過200℃，例如260℃。因此在回流期間，焊料會熔化，引起彈性元件106將滑動接觸件108永久地移動至斷開位置。為了防止由彈性元件106施加的作用力在安裝期間斷開電路保護裝置100，限制元件可以用來將滑動接觸件108保持在合適的位置并抵抗彈簧106的伸張力。在可回流的熱熔絲安裝在電路或面板上并通過回流焊爐之后，可以通過施加保險解除電流通過限制元件而熔斷限制元件。這又使可回流的熱熔絲打開保險。間隔裝置110可以放置在基板102上。間隔裝置110是絕緣材料，如陶瓷、聚合物、或玻璃、或其組合。例如，間隔裝置110可以為纖維或玻璃增強環(huán)氧樹脂制成。間隔裝置110包括形成溝槽的開口，該溝槽允許滑動接觸件108在上述狀態(tài)下滑動。間隔裝置110可以具有稍大于滑動接觸件108的高度的高度，使得當蓋112放置在電路保護裝置100上，蓋的下側(cè)鄰接間隔裝置110，允許滑動接觸件108自由地滑動并避免滑動接觸件108和蓋112之間的任何摩擦。下文描述的是用于組裝電路保護裝置100的示例性過程?？梢酝ㄟ^PCB板工藝制造基板102，其中電路板焊盤形成主接線端，電鍍通路進行從這些接線端至表面安裝焊盤的連接。采用已知的鉆孔和布線工藝可以切割狹槽。作為替換，可以采用帶有被嵌件模制的或在后模壓操作中被安裝的接線端的注射模制部件。在制造和圖案化基板102之后，通過將加熱元件104的底部焊接至基板102可以將加熱元件104安裝在基板102中。彈性元件106插入溝槽120中?；瑒咏佑|件108被插入并滑動以將彈性元件106置于懸臂122和溝槽120的一側(cè)之間處于壓縮狀態(tài)。滑動接觸件108焊接至加熱元件104和電極124，126。限制元件在一端連接至滑動接觸件108，并在另一端連接至電極128?？商鎿Q地，限制元件的一端可以在滑動接觸件焊接至加熱元件104和電極124，126之前連接至滑動接觸件108。在該示例中，限制元件的另一端在滑動接觸件108的焊接之后連接至電極128。可以通過阻焊、激光焊接或通過其它已知的焊接技術(shù)連接限制元件。間隔裝置110隨后可以被放置在基板102的頂部上，間隔裝置內(nèi)的開口具有足夠滑動接觸件108裝配在其內(nèi)的寬度。隨后可以安裝蓋112以將各種部件保持在合適的位置。圖2a-2b分別示出組裝后的電路保護裝置200的底視圖和頂視圖。電路保護裝置的底部可以包括便于將電極124，126，128和加熱元件106分別電連接至外部電路板元件的接線端202，204，206，208。以這種方式，接線端202，204，206，208可以用來將電路保護裝置200安裝至電路板(未示出)的表面，并使加熱元件106，電極124，126，128與裝置200之外的電路電連通。為了實現(xiàn)低輪廓，電路保護裝置200的高度可以為1.5mm或更小。電路保護裝置200的寬度可以為3.8mm或更小。電路保護裝置200的長度可以為6.0mm或更小。在一種實施例中，電路保護裝置可以為6.0mm×3.8mm×1.5mm。由于彈性元件的平行于基板表面的平面的伸展力(這導(dǎo)致滑動接觸件還平行于基板的表面滑動)，實現(xiàn)基本上薄的電路保護裝置200。圖3a-3b分別示出滑動接觸件302處于閉合位置和斷開位置中時的電路保護裝置300。在閉合位置中，滑動接觸件302在電極304，306和加熱元件308之間橋接并提供電連接。在斷開位置中，當將滑動接觸件302保持到電極304，306和加熱元件308的焊料熔化時，伸展的彈性元件的作用力沿著基板312中的溝槽310推動滑動接觸件302，切斷電極304，306和加熱元件308之間的電連接。如上所述，電路保護裝置300是被構(gòu)造為在下述三種狀態(tài)下斷開的三功能可回流的熱熔絲：過電流、過溫度和受控激活。圖3a還圖示了上述限制元件314。限制元件314可以是在回流期間將滑動接觸件302保持在合適的位置中的焊接的、可熔接限制電線。特別地，限制元件314適于將滑動接觸件302固定在防止滑動接觸件302在回流期間沿著溝槽310滑動的狀態(tài)中。例如，限制元件314使得甚至在將滑動接觸件302保持到電極304，306和加熱元件308的焊料或其它材料熔化的情況下也能夠?qū)椥栽３衷趬嚎s狀態(tài)中，從而防止彈性元件伸展并沿著溝槽310推動滑動接觸件302。限制元件314可以由能夠?qū)щ姷牟牧现瞥?。例如，限制元?14可以由銅、不銹鋼或合金制成。限制元件314的直徑大小形成為以便能夠由保險解除電流熔斷限制元件314。如通過在安裝裝置300之后使電流流過限制元件314，熔斷限制元件314。換句話說，使足夠高的電流或保險解除電流流過限制元件314可以引起限制元件314斷開。在一種實施例中，保險解除電流可以約為2安培。然而，將會理解的是，限制元件314的直徑和/或另一種尺寸可以增加或減小，允許更高或更低的保險解除電流。為了便于施加保險解除電流，限制元件314的第一端314a和第二端314b可以與圍繞殼體設(shè)置的各種焊盤電連通。第一端314a可以連接至電極316，電極316對應(yīng)于圖1-2的實施例中的電極128。參照圖1-2的實施例，電極316(或128)與接線端206電連通。第二端314b可以連接至滑動接觸件302。保險解除電流可以通過接線端206供給至電極316。下文描述的是用于安裝本文中描述的三功能可回流的電路保護裝置的示例性過程。電路保護裝置被放置在面板上。焊膏可以在定位電路保護裝置之前被印刷在電路板上。帶有電路保護裝置的面板隨后被放入回流焊爐中，這引起焊盤上的焊料熔化。在回流之后，允許面板冷卻。保險解除電流通過電路保護裝置的插腳以熔斷限制元件。參照圖2，足夠大的電流，例如，2安培，可以施加至電連接至限制元件的接線端206，以在本文中描述的三種狀態(tài)中的一種之下熔斷限制元件并允許彈性元件將滑動接觸件推入斷開位置中。熔斷限制元件將電路保護裝置置入保險被解除狀態(tài)中。圖4-6是將由電路保護裝置保護的示例性電池組電路400的示意圖。在圖4-6中示出的示例中，電路400利用圖3的電路保護裝置300。為說明起見，電路保護裝置300可以定位成與連接至將被保護的電路部件(如一個或多個FET)的兩個接線端402，404串聯(lián)。將會理解的是，電路保護裝置300可以用在其它電路結(jié)構(gòu)中。加熱元件308電連接至激活控制器406。圖4示出限制元件314熔斷之前的電路保護裝置300。圖5示出限制元件314熔斷之后的電路保護裝置300。進一步，在圖4-5中，滑動接觸件302處于閉合位置，因此在電極304、電極306和電極308(即，加熱元件)之間橋接并提供電連接。圖6示出處于斷開位置的電路保護裝置300，其中電極304，306，308之間的電連接斷開，如在檢測到故障狀態(tài)(過電流或過溫度)之后，或者在由激活控制器406發(fā)出激活信號之后。圖7示出用于三功能電路保護裝置的基板700的另一個實施例。在該實施例中利用PCB結(jié)構(gòu)中使用的嵌入式電阻器概念?；?00包括頂部PCB層702和底部PCB層704。頂部PCB層702包括用于分別電連接至底部PCB層中的圖案化電極710，712的焊盤706，708。頂部PCB層702還包括至加熱元件716的通路連接714，加熱元件716在PCB工藝期間被鋪設(shè)在基板700上。在該示例中，加熱元件716是薄膜電阻器或其它加熱裝置。在該實施例中采用該薄膜的情況下，電阻路徑橫向于該薄膜的平面。圖8-9分別示出三功能可回流的電路保護裝置800的另一個實施例的頂部和底部視圖。在電路保護裝置800中，彈性元件802位于蓋804中，而不是位于基板806內(nèi)?；瑒咏佑|件810的懸臂部808向上延伸到蓋804中，而不是向下延伸到基板806的開口中，圖8-9中的基板806不需要被圖案化以包括接收滑動接觸件810的懸臂部808的開口。蓋804(圖9中示出)包括凹部或溝槽902，懸臂部808可以插入凹部或溝槽902中，并且當將滑動接觸件810保持到基板806的電極的焊料熔化時懸臂部808可以滑動通過凹部或溝槽902。彈性元件802可以穿過蓋804的一個側(cè)面安裝在蓋804中。帽812隨后可以插入蓋804的該側(cè)面中以將彈性元件802的一端保持在合適的位置中，使得當彈性元件802在本文中描述的激活狀態(tài)下伸展時，所產(chǎn)生的作用力將沿著溝槽902推動懸臂部808。帽812包括突出部814，突出部814在一端成錐形且在另一端垂直于帽812的長度。以這種方式，帽812可以以搭扣配合連接方式插入蓋804的該側(cè)面的孔中。將會理解的是，其它方法可以用來將彈性元件802插入蓋804中。雖然已經(jīng)參照一些實施例描述了三功能可回流的電路保護裝置，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，在不偏離本申請的權(quán)利要求的保護范圍的情況下，可以進行多種變化，并且可以替換等同物。此外，在不偏離其范圍的情況下，可以進行多種修改以使特定情況或材料適應(yīng)該教導(dǎo)。因此，預(yù)期的是，三功能可回流的電路保護裝置不限于所公開的特定實施例，而是可以是落入權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的任何實施例。