專利名稱：雙電平電壓浪涌保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣保護(hù)裝置，特別是涉及用于保護(hù)例如錄象機(jī)、音響和電話設(shè)備等可接收來自于電源線的電壓涌浪或瞬時(shí)變化的家用電氣設(shè)備的電壓浪涌抑制裝置。
背景技術(shù)：
大多數(shù)電氣設(shè)備在沒有任何浪涌保護(hù)裝置的情況下通過一個(gè)承梁板連接到電源線上，而這些浪涌可造成設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。一般地，設(shè)置在電路中的安全裝置僅有一個(gè)熔絲或一個(gè)電路斷路器，這些裝置會在它們各自的電源線中出現(xiàn)持續(xù)的過電流時(shí)而斷開。但許多時(shí)候，對于在跳開電路斷路器或熔斷熔絲之前就消失的可能是由于設(shè)備附近的放電引起的快速過載來說，這些裝置就起不了作用，而使連接到電源線的設(shè)備處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
可以在電源線上連接電氣設(shè)備的浪涌保護(hù)裝置，這種保護(hù)裝置分成兩種(1)設(shè)備的在線式裝置(串聯(lián)型)，其連接在電源線和其所要保護(hù)的設(shè)備之間，和(2)與電源線并聯(lián)的裝置(并聯(lián)型)，其通過直接抑制浪涌來保護(hù)相鄰插座上的設(shè)備。這兩種裝置有其各自的優(yōu)點(diǎn)。在線式設(shè)備可以用來防止大浪涌破壞設(shè)備，但其需要設(shè)計(jì)成可進(jìn)行串聯(lián)連接的形式。
目前，浪涌抑制裝置中使用的元件包括氣體放電管、瞬態(tài)浪涌抑制器、電感器、電容器和金屬氧化物變阻器(MOVs)。在使用電源線的場合廣泛地使用MOVs。
金屬氧化物變阻器(MOVs)是一種將并聯(lián)在其上的電壓箝位在一特定電位的裝置。該電位設(shè)定的比正常電源線電壓要高，因此當(dāng)它與一電源線并聯(lián)時(shí)，只有出現(xiàn)一瞬態(tài)變化時(shí)才開始箝位。隨著瞬態(tài)值升高，MOV將會使流過其自身的電流增大，以限制瞬態(tài)電壓的進(jìn)一步升高，這樣取決于瞬態(tài)電壓值和線阻抗，可達(dá)到幾千安培的電流可以通過MOV被旁路掉。盡管MOVs可以適用于這個(gè)數(shù)量級的電流，但其僅可以工作有限的幾次就損壞了。并且，當(dāng)一個(gè)MOV損壞后，它就成為一個(gè)短路電路，這樣將導(dǎo)致大電流反復(fù)地消耗在電源線上并使已損壞的裝置產(chǎn)生過熱。為了阻止這種情況的發(fā)生，可以在MOV上串聯(lián)一個(gè)熔絲，該熔絲可為一個(gè)能感應(yīng)長持續(xù)時(shí)間的過電流的常規(guī)熔絲。另一個(gè)方法是用一個(gè)溫度切斷熔絲來感應(yīng)產(chǎn)生的熱量，并永久地熔斷。但不論哪一種方法，MOV都不再與電源線相連，因此不再提供浪涌保護(hù)。
雖然在市場上有很多種使用了MOVs的浪涌保護(hù)裝置，但這種裝置仍有一些不足。許多裝置根本無法告知使用者該裝置是否正在工作狀態(tài)，并且如果裝置損壞了，使用者也完全不知道。而且熔絲熔斷后，它們也都不能應(yīng)用第二種保護(hù)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種可獨(dú)立使用的，用于與傳統(tǒng)的壁式插座相連的家用設(shè)備的電壓浪涌抑制裝置。該裝置可插入電氣插座中保護(hù)與其相連的設(shè)備。它有兩個(gè)陽性插入端，從設(shè)備的背面伸出，用于連接到電氣插座中。從設(shè)備的背面伸出一接地端連接到壁式插座的地線陰極接點(diǎn)。該裝置的浪涌元件包括跨接在電源線上相互串聯(lián)連接的可變電阻和熱熔絲，它們通過緊接在一起而熱動地連接在一起。
當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)高于正常線電壓值的特定浪涌或尖峰電壓時(shí)，升高的電壓就會接通可變電阻，其阻值大大減小，而使電流不流過與其連接的負(fù)載而被旁路掉。浪涌或尖峰電壓消失后，可變電阻就返回到其斷開的狀態(tài)。這樣就為所連接的負(fù)載提供了在上述短期狀態(tài)下的保護(hù)。如果可變電阻由于短路而被損壞，所產(chǎn)生的熱量就會使熱熔絲熔斷，這樣情況下，即使?fàn)顩r消除后熔絲不會復(fù)位，因此不能再為電源線提供保護(hù)。
在本實(shí)施例中有兩組可變電阻和熱熔絲。一個(gè)是用于低電壓的第一可變電阻和熔絲組，另一個(gè)是用于高電壓的第二組。兩組都用于浪涌保護(hù)，但在有足夠的破壞下，用于低電壓的一組最先損壞。雖然如此，第二組仍可提供雖少但足夠的保護(hù)。對于使用者，為了了解設(shè)備的狀態(tài)，在該裝置的外壁上設(shè)置了兩個(gè)顯示燈。其中一個(gè)綠色的顯示燈在第一和第二保護(hù)裝置都正常工作時(shí)一直保持亮。如果第一組不再工作了，綠色燈會從一直保持亮的狀態(tài)改變?yōu)槁W的狀態(tài)。這樣就可以使使用者得知仍在為所連接的負(fù)載提供保護(hù)，但該裝置應(yīng)進(jìn)行替換了。如果第二組不再工作了，另一個(gè)紅色顯示燈就會亮，當(dāng)然，這樣就可以告知使用者該裝置已不再進(jìn)行浪涌保護(hù)。
該浪涌保護(hù)裝置優(yōu)選地包括一光源，用于顯示第一對可變電阻已停止工作的狀態(tài)。浪涌保護(hù)裝置可以進(jìn)一步包括一用于顯示第一對可變電阻停止工作的第一光源和一用于顯示第二對可變電阻停止工作的第二光源。
通過對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述和參考所附的附圖，可以清楚地理解本發(fā)明的目的，并完整地理解本發(fā)明的工作原理。


附圖是根據(jù)本發(fā)明的浪涌保護(hù)裝置的電路示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖，根據(jù)本發(fā)明的浪涌保護(hù)裝置10包括一個(gè)高電位側(cè)接插件J1，其用于在壁式插座(圖中未示出)的一個(gè)高電位端和一個(gè)電路板(圖中未示出)之間提供連接，浪涌保護(hù)電路置于上述電路板上。一個(gè)中性側(cè)接插件J2用于在承梁板插座上的中性端和電路板之間提供連接。浪涌保護(hù)裝置10通常還包括一個(gè)連接在承梁板插座和電路板之間的接地端接插件J3(通常是U型的)。
第一可變電阻組14提供低電壓保護(hù)，其包括一對高電位側(cè)可變電阻VAR1和VAR2。熱熔絲F1連接在高電位側(cè)接插件J1和可變電阻VAR1、VAR2之間，可變電阻VAR1和VAR2并聯(lián)連接在熔絲F1和中性線之間。來自于一個(gè)浪涌的所有過電流都通過該路徑被旁路到中性線。如果可變電阻VAR1或VAR2的任一個(gè)由于短路而損壞，則過電流和由此產(chǎn)生的熱量將熔斷熔絲F1。熔絲F1是不可恢復(fù)的，據(jù)此反映出的是第一可變電阻組14不能再工作。
浪涌保護(hù)裝置10還包括第二可變電阻組16，用于提供高電平保護(hù)，包括一對第二可變電阻VAR3和VAR4。第一可變電阻VAR1和VAR2可比第二可變電阻VAR3和VAR4旁路更多的浪涌。
熱熔絲F2連接在高電位側(cè)接插件J1和可變電阻VAR3、VAR4之間?？勺冸娮鑆AR3和VAR4是高壓可變電阻，它們并聯(lián)連接在熔絲F2和中性線之間。來自于一個(gè)浪涌的所有過電流都通過該路徑被旁路到中性線。它比第一可變電阻旁路的浪涌少。如果可變電阻VAR3或VAR4的任一個(gè)由于短路而損壞，則過電流和由此產(chǎn)生的熱量將熔斷熔絲F2。熔絲F2也是不可恢復(fù)的，據(jù)此反映出的是第二可變電阻組不能再工作。
電容器C1與可變電阻VAR3和VAR4并聯(lián)連接。該電容器C1可以濾除掉電源線上的高頻。
一對接地可變電阻VAR5和VAR6用于提供高電位線到地線之間和中性線到地線之間的保護(hù)。熱熔絲F3連接在可變電阻VAR5與VAR6的連接點(diǎn)和接地端之間。可變電阻VAR5連接在熱熔絲F2和熱熔絲F3之間，用于在高電位線到地線之間向電路提供保護(hù)?？勺冸娮鑆AR6連接在中性線和熱熔絲F3之間，用于在中性線到地線之間向電路提供保護(hù)?？勺冸娮鑆AR5不通過第二組而連接到熱熔絲F2，因此，如果可變電阻VAR6短路并熔斷熱熔絲F3時(shí)，則仍可通過熔絲F2為可變電阻VAR5提供保險(xiǎn)。從高電位線到中性線沒有無保險(xiǎn)的路徑。
浪涌保護(hù)裝置10優(yōu)選地包括一個(gè)顯示器LED1，其根據(jù)輸入到時(shí)基電容器C2的充電電流可以持續(xù)亮、慢閃或不亮。
電阻R1連接在熱熔絲F2和一對二極管D1、D2的連接點(diǎn)之間。二極管D1還與熱熔絲F1相連。電阻R2連接在二極管D2和時(shí)基電容器C2之間。電阻R1和R2的阻值之和通過減小流到時(shí)基電容器C2的電流而決定了LED1的慢閃時(shí)間。當(dāng)熱熔絲F1熔斷后，就不再有電流流到LED電路。
只要電阻R2能直接通過熱熔絲F1獲得電流，它就可使LED1一直持續(xù)亮。
如果熱熔絲F1保持接通，二極管D1就可以提供一個(gè)不通過電阻R1的電流通路。而一旦熱熔絲F1熔斷，充電電流就不得不流過電阻R1。
二極管D2是一種截止二極管，其連接在電阻R1與二極管D1的連接點(diǎn)和時(shí)基電容器C2之間，用來防止時(shí)基電容器C2在電源線正弦波的負(fù)半周期間放電。
時(shí)基電容器C2連接在電阻R2與SBS1的連接點(diǎn)和中性線之間構(gòu)成狀態(tài)顯示電路。時(shí)基電容器C2通過電阻R2(快)或者通過電阻R2和R1(慢)充電。當(dāng)達(dá)到特定電壓時(shí)，雙向二極管SBS1導(dǎo)通，使電流流過并點(diǎn)亮LED1。如果熱熔絲F1和F2都熔斷，就不存在充電電流，因此LED1保持不亮。
雙向二極管SBS1是一種雙線性的雙向二極管，連接在電容器C2與電阻R2的連接點(diǎn)和電阻R3之間。雙向二極管SBS1在時(shí)基電容器C2充電達(dá)到雙向二極管SBS1的導(dǎo)通電壓之前一直保持截止。在達(dá)到其導(dǎo)通電壓時(shí)，雙向二極管SBS1使電流脈沖通過并流到LED電路，同時(shí)使基電容器C2放電。通常，差不多在每個(gè)電源線正弦波的正半周都有一個(gè)電流脈沖，以使LED1看起來保持在持續(xù)亮的狀態(tài)。如果熱熔絲F1熔斷(也即第一組不起作用)，充電電流會流過電阻R1，LED1就會閃得更慢。
電阻R3連接在雙向二極管SBS1和LED1之間，用來限制流向LED1的電流。
LED1通常是連接在電阻R3和中性線之間的綠色發(fā)光二極管。LED1通?？梢猿掷m(xù)亮(電流流過電阻R2)、慢閃(電流流過電阻R1和電阻R2)或當(dāng)熱熔絲F1和F2都熔斷時(shí)不亮。
浪涌保護(hù)裝置10優(yōu)選地還包括一個(gè)不保護(hù)顯示電路12，它優(yōu)選地包括一個(gè)紅色顯示器LED2，其通常是不亮的，除非保護(hù)電路完全不能工作，這時(shí)，LED2保持持續(xù)亮。
電流控制型二極管D3連接在熔絲F2和二極管D5與電阻R4的連接點(diǎn)之間。電流控制型二極管D4連接在熔絲F1和二極管D5與電阻R4的連接點(diǎn)之間。只要熱熔絲F1和F2中有一個(gè)保持接通，就會有電流流向電阻R4，因而可保持LED2不亮。
二極管D5作為截止二極管在電源線正弦波的負(fù)半周期間隔斷LED2的電壓。二極管D5也用來確保正半周期間當(dāng)二極管D3或D4中的任何一個(gè)導(dǎo)通時(shí)LED2上沒有電壓降。
LED2通常是紅色發(fā)光二極管，其連接在電源線的高電位側(cè)和二極管D5之間。如上所述，它一直不亮，除非熱熔絲F1和F2都熔斷才亮。
電阻R4連接在二極管D5、D3與D4的連接點(diǎn)和中性線之間。當(dāng)沒有保護(hù)時(shí)，電阻R4提供流向LED2的電流。
上面所述的結(jié)構(gòu)和方法說明了本發(fā)明的原理。本發(fā)明可以在不脫離其精神或必要技術(shù)特征的前提下用其它方式來實(shí)施。所述的實(shí)施例在所有方面都應(yīng)認(rèn)為是示范性的和說明性的，而并不是限制性的。因此，是所附權(quán)利要求而不是前述說明限定了本發(fā)明的范圍。在權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)對所述實(shí)施例做的所有變型都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種浪涌保護(hù)裝置，用于保護(hù)一連接到電氣電源線上的電氣設(shè)備，其特征在于包括第一熱熔絲，與電源線相連接；第一對可變電阻，并聯(lián)于第一熱熔絲和中性線之間；第二熱熔絲，與電源線相連；以及第二對可變電阻，并聯(lián)于第二熱熔絲和中性線之間。
2.如權(quán)利要求1所述的浪涌保護(hù)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括與第二對可變電阻并聯(lián)連接的電容器。
3.如權(quán)利要求1所述的浪涌保護(hù)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括具有連接到地線的第一端的第三熱熔絲；連接在第二熱熔絲和第三熱熔絲的第二端之間的第一接地可變電阻，用于提供高電位線到地線的短路保護(hù)；連接在中性線和第三熱熔絲之間的第二接地可變電阻，用于提供中性線到地線的短路保護(hù)。
4.如權(quán)利要求1所述的浪涌保護(hù)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括一光源，用于顯示第一對可變電阻不工作的狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的浪涌保護(hù)裝置，其特征在于進(jìn)一步包括第一光源，用于顯示第一對可變電阻不工作的狀態(tài)；以及第二光源，用于顯示第一和第二對可變電阻都不工作的狀態(tài)。
全文摘要
一種用于家用設(shè)備的可獨(dú)立使用的電壓浪涌抑制裝置，其連接到傳統(tǒng)的陰極壁式插座。該裝置可插入電氣插座中，并保護(hù)與其相鄰的插座(保護(hù)與插座相連的設(shè)備)。該裝置的浪涌抑制元件包括兩組可變電阻和熱熔絲。在實(shí)施例中，有兩組可變電阻和熱熔絲。一組是用于低電壓的第一可變電阻和熔絲組，另一組是用于高電壓的第二組。兩組都用于浪涌保護(hù)，但在可引起故障的情況下，用于低電壓的一組最先損壞。雖然如此，第二組仍可提供雖少但足夠的保護(hù)。為使使用者了解設(shè)備的狀態(tài)，在該裝置的外壁上設(shè)置了兩個(gè)顯示燈。該浪涌保護(hù)裝置優(yōu)選地包括一光源，用于顯示第一對可變電阻不工作的狀態(tài)。浪涌保護(hù)裝置可以進(jìn)一步包括一顯示第一對可變電阻停止工作的第一光源和一顯示第二對可變電阻停止工作的第二光源。
文檔編號H02H9/04GK1437293SQ0311986
公開日2003年8月20日 申請日期2003年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月8日
發(fā)明者R·E·希普 申請人:慕特普技術(shù)股份有限公司