專利名稱：一種帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及過流過壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種在非線性電源的保護(hù)中能自動(dòng)斷電和自動(dòng)上電的過壓過流保護(hù)器件。
背景技術(shù)：
PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應(yīng)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?yàn)槠鋬?yōu)異的非線性特性應(yīng)用于多種的電子線路中吸收雷電感應(yīng)脈沖瞬態(tài)過電壓等，但由于各種異常原因經(jīng)常引起壓敏電阻器失效甚至起
火爆炸，設(shè)計(jì)者們?yōu)榱私鉀Q這一問題不得不經(jīng)?？紤]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(hù)范圍提高了使用成本。在如圖I所示的PTC熱敏電阻只有非線性電源開機(jī)瞬間有浪涌抑制作用，并在非線性電源內(nèi)部出現(xiàn)故障或輸出端負(fù)載發(fā)生重大變化時(shí)，電阻值才會(huì)升大呈高阻狀態(tài)斷開電源與電網(wǎng)的聯(lián)系避免事故擴(kuò)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(shí)，該熱敏電阻也會(huì)因壓敏電阻瞬態(tài)響應(yīng)的大電流流過，因W=I2RT使PTC熱敏電阻阻值上升呈高阻狀態(tài)。由于沒有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(hù)速度偏慢，不敢降低壓敏電阻的壓敏電壓來加強(qiáng)對非線性電源的保護(hù)，并且異常過電壓使PTC熱敏電阻保護(hù)后會(huì)因電壓全部加在其兩端而導(dǎo)致后級(jí)負(fù)載斷電，而此時(shí)并不一定是非線性電源發(fā)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復(fù)合型PTC熱敏電阻，由于PTC熱敏電阻能利用壓敏電阻響應(yīng)時(shí)熱耦合的溫度加快PTC熱敏電阻的保護(hù)速度，該復(fù)合型PTC熱敏電阻中壓敏電阻的壓敏電壓有了大幅下降，更加有利于對后級(jí)電路的保護(hù)，如圖3所示，在保護(hù)完成后，PTC熱敏電阻因?yàn)椴荒茏詣?dòng)退出保護(hù)狀態(tài)而導(dǎo)致后級(jí)負(fù)載斷電，此時(shí)并不一定是非線性電源發(fā)生了故障。特別不利于不能自動(dòng)斷電復(fù)位的工控場合和無人值守的現(xiàn)場環(huán)境。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其能解決現(xiàn)有的復(fù)合型PTC熱敏電阻不能應(yīng)用于自動(dòng)斷電復(fù)位的工控場合和無人值守的現(xiàn)場環(huán)境的問題。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下一種帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其包括PTC熱敏電阻芯片、壓敏電阻芯片以及雙金屬片溫度開關(guān)；PTC熱敏電阻芯片的一面電極與壓敏電阻芯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(guān)的金屬外殼與PTC熱敏電阻芯片的另一面電極通過焊錫連接在一起；雙金屬片溫度開關(guān)的第一引出端與PTC熱敏電阻芯片的另一面電極連接；雙金屬片溫度開關(guān)的第二引出端通過第二引腳引出；壓敏電阻芯片的另一面電極通過第三引腳引出。作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，PTC熱敏電阻芯片、壓敏電阻芯片以及雙金屬片溫度開關(guān)均封裝在一包封層內(nèi)，所述包封層為酚醛樹脂封裝層。由于帶雙金屬片的溫度開關(guān)主要是由兩種不同膨脹系數(shù)的金屬片組成的不同的跳變點(diǎn)，當(dāng)使其較長時(shí)間處于高溫狀態(tài)時(shí)會(huì)影響到其精確性，而酚醛樹脂的固化溫度為125-145°C之間，當(dāng)這個(gè)固化溫度越接近或越小于雙金屬片溫度開關(guān)的跳變溫度時(shí)，對雙金屬片溫度開關(guān)的跳變點(diǎn)影響越小，因此本實(shí)用新型采用了固化溫度較低的酚醛樹脂。作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，PTC熱敏電阻芯片的居里溫度為95-135 。由于電器產(chǎn)品使用的最高環(huán)境溫度范圍一般是小于或等于80°C，而PTC熱敏電阻作過溫或過電流保護(hù)時(shí)一般要求PTC熱敏電阻的居里溫度大于最高環(huán)境溫度15°C以上，這樣才不至于使熱敏電阻誤動(dòng)作。另外，PTC熱敏電阻保護(hù)后其表面平衡溫度一般會(huì)超過居里溫度25°C以上，而靠焊接連接的PTC熱敏電阻當(dāng)表面溫度超過160°C時(shí)焊接會(huì)軟化，影響焊點(diǎn)可靠性，因此PTC熱敏電 阻芯片的居里溫度優(yōu)選為95-135 。作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，雙金屬片溫度開關(guān)的跳變溫度為90-125°C。當(dāng)PTC熱敏電阻的居里溫度范圍為95-135°C時(shí)，選擇跳變溫度為90-125°C的雙金屬片溫度開關(guān)可以保證較快速度的動(dòng)作，當(dāng)保護(hù)器斷電后，溫度要降低到較低的溫度范圍才重新投入啟動(dòng)，避免了重復(fù)啟動(dòng)瞬間的沖擊電流使保護(hù)器重新投入保護(hù)狀態(tài)。因此雙金屬片溫度開關(guān)的跳變溫度優(yōu)選為 90-125°C。作為優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，壓敏電阻芯片的壓敏電壓范圍為直流360-460V。當(dāng)壓敏電阻芯片的壓敏電壓設(shè)計(jì)在直流360-460V范圍時(shí)，過電壓吸收過程中加在后級(jí)電路中的殘壓降要大大低于單獨(dú)分立使用的壓敏電阻的殘壓降(單獨(dú)分立使用的壓敏電阻的壓敏電壓至少要設(shè)計(jì)到直流560V± 10%)，更加有利于后級(jí)電路的保護(hù)。本實(shí)用新型具有如下有益效果PTC熱敏電阻芯片和壓敏電阻芯片組合成復(fù)合型PTC熱敏電阻，PTC熱敏電阻芯片由于熱耦合了壓敏電阻芯片，響應(yīng)過程中的溫度和電流加快了保護(hù)速度。壓敏電阻芯片由于有了 PTC熱敏電阻芯片的保護(hù)速度的加快，可以更大限度地降低壓敏電壓并加強(qiáng)對后級(jí)電路的過壓保護(hù)范圍，同時(shí)PTC熱敏電阻芯片將保護(hù)后的溫度傳遞給雙金屬片溫度開關(guān)，雙金屬片溫度開關(guān)跳開后斷開電源，當(dāng)保護(hù)器溫度降低后，雙金屬片溫度開關(guān)跳回接通電路給后級(jí)電路供電，從而達(dá)到自動(dòng)斷電和自動(dòng)上電的目的。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)的PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應(yīng)用電路一示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應(yīng)用電路二示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的PTC熱敏電阻與壓敏電阻在非線性電源的組合應(yīng)用電路三示意圖；圖4為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖5為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器應(yīng)用于非線性電源電路中的等效電路。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式
，對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述，以便于更清楚的理解本實(shí)用新型所要求保護(hù)的技術(shù)思想。如圖4所示，一種帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其包括PTC熱敏電阻芯片I、壓敏電阻芯片2以及雙金屬片溫度開關(guān)3。需要說明的是，本實(shí)施例所述的PTC熱敏電阻芯片、壓敏電阻芯片分別表示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(guān)3的跳變溫度為90-125°C，PTC熱敏電阻芯片I的居里溫度為95_135°C，壓敏電阻芯片2的壓敏電壓范圍為直流360-460V。PTC熱敏電阻芯片I的一面電極與壓敏電阻芯片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(guān)3的金屬外殼與PTC熱敏電阻芯片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(guān)3的第一引出端4與PTC熱敏電阻芯片I的另一面電極連接，即第一引出端4從雙金屬溫度開關(guān)3的金屬外殼中引出來并連接到PTC熱敏電阻芯片I的另一面電極上。雙金屬片溫度開關(guān)3的第二引出端通過第二引腳5引出，形成單獨(dú)的引腳；壓敏電阻芯片2的另一面電極通過第三引腳7引出，也形成一單獨(dú)的引腳。PTC熱敏電阻芯片I、壓敏電阻芯片2以及雙金屬片溫度開關(guān)3均封裝在一包封層內(nèi)，所述包封層為酚醛樹脂封裝層。結(jié)合圖4和圖5，其中，如圖5所示，虛線框?yàn)楸緦?shí)施例的帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器的等效電路結(jié)構(gòu)(下稱保護(hù)器件)，附圖5中，S表示雙金屬片溫度開關(guān)3，PTCR表示PTC熱敏電阻芯片1，RV表示壓敏電阻芯片2。當(dāng)外加過電壓時(shí)，流過壓敏電阻芯片2的瞬態(tài)電流先流經(jīng)雙金屬片溫度開關(guān)3并流經(jīng)PTC熱敏電阻芯片，其中流經(jīng)PTC熱敏電阻芯片I的電流由W=I2Rt產(chǎn)生能量形成熱量集聚。流經(jīng)壓敏電阻芯片2的瞬態(tài)電流使壓敏電阻芯片2產(chǎn)生溫升，此溫升經(jīng)PTC熱敏電阻芯片I與壓敏電阻芯片2之間的焊錫也耦合給PTC熱敏電阻芯片1，使PTC熱敏電阻芯片I也產(chǎn)生溫升。PTC熱敏電阻芯片I產(chǎn)生的熱量也耦合給緊貼在PTC熱敏電阻芯片I另一面極上的雙金屬片溫度開關(guān)3。當(dāng)過電壓時(shí)間較短時(shí)，過電壓的能量使封裝在一起的整個(gè)保護(hù)器件產(chǎn)生的整體溫升不足以使雙金屬片溫度開關(guān)3跳開斷電，此時(shí)整個(gè)電路工作正常，當(dāng)過電壓時(shí)間較長時(shí)，過電壓產(chǎn)生的能量使整個(gè)保護(hù)器件溫度上升到140-150°C，這時(shí)達(dá)到雙金屬片溫度開關(guān)3的跳變溫度。雙金屬片溫度開關(guān)3跳開斷電，由于沒有電流持續(xù)流過PTC熱敏電阻芯片1，PTC熱敏電阻芯片I不再產(chǎn)生熱量。保護(hù)器件通過周圍空氣散發(fā)熱量，當(dāng)保護(hù)器件整體溫度低到雙金屬片溫度開關(guān)3的跳回溫度時(shí)，雙金屬片溫度開關(guān)3閉合，非線性電源恢復(fù)后級(jí)電路供電。由于壓敏電阻芯片2過電壓響應(yīng)過程中的電流會(huì)使PTC熱敏電阻芯片I由W=I2Rt產(chǎn)生熱量集聚，并且壓敏電阻芯片2過電壓吸收過程中產(chǎn)生熱量也會(huì)耦合給PTC熱敏電阻芯片1，PTC熱敏電阻芯片I的保護(hù)速度加快，承擔(dān)分壓的速度更快，更加有利于對壓敏電阻芯片2的保護(hù)，當(dāng)壓敏電阻芯片2的壓敏電壓設(shè)計(jì)在360-460VDC范圍時(shí)，過電壓吸收過程中加在后極電路中的殘壓降要大大低于單獨(dú)分立使用的壓敏電阻的殘壓降(單獨(dú)分立使用的壓敏電阻的壓敏電壓至少要設(shè)計(jì)到直流560V±10%)，從而更加有利于后級(jí)電路的保護(hù)。當(dāng)較長時(shí)間的過電壓時(shí)使保護(hù)器件的整體溫升大于雙金屬片溫度開關(guān)3的跳變溫度時(shí)，雙金屬片溫度開關(guān)3跳開斷電，當(dāng)保護(hù)器件的整體溫度下降后，雙金屬片溫度開3關(guān)閉合給后級(jí)電路供電。由上述描述可以知，本實(shí)施例的創(chuàng)新之處在于當(dāng)線路出現(xiàn)異常，產(chǎn)生過電壓或操作浪涌，通過保護(hù)器件對后級(jí)電路進(jìn)行保護(hù)，使后級(jí)電路進(jìn)行自動(dòng)斷電。這時(shí)，保護(hù)器件保護(hù)的原因不是后級(jí)電路出現(xiàn)了異常而導(dǎo)致的保護(hù)，而是由于過電壓使壓敏電阻芯片2響應(yīng)后，熱量的耦合和瞬態(tài)電流使PTC熱敏電阻芯片I呈現(xiàn)高阻的保護(hù)狀態(tài)。因 此能在較短的時(shí)間內(nèi)斷開這種保護(hù)狀態(tài)并自動(dòng)恢復(fù)供電就顯得很有必要。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其特征在于，包括PTC熱敏電阻芯片(I)、壓敏電阻芯片(2)以及雙金屬片溫度開關(guān)(3);PTC熱敏電阻芯片(I)的一面電極與壓敏電阻芯片(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(guān)(3)的金屬外殼與PTC熱敏電阻芯片(I)的另一面電極通過焊錫連接在一起；雙金屬片溫度開關(guān)(3)的第一引出端(4)與PTC熱敏電阻芯片(I)的另一面電極連接；雙金屬片溫度開關(guān)(3)的第二引出端通過第二引腳(5)引出；壓敏電阻芯片(2)的另一面電極通過第三引腳(7)引出。
2.如權(quán)利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其特征在于，PTC熱敏電阻芯片(I)、壓敏電阻芯片(2)以及雙金屬片溫度開關(guān)(3)均封裝在一包封層內(nèi)，所述包封層為酚醛樹脂封裝層。
3.如權(quán)利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其特征在于，雙金屬片溫度開關(guān)(3)的跳變溫度為90-125°C。
4.如權(quán)利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其特征在于，PTC熱敏電阻芯片(I)的居里溫度為95-135 。
5.如權(quán)利要求I所述的帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其特征在于，壓敏電阻芯片(2)的壓敏電壓范圍為直流360-460V。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶雙金屬片溫度開關(guān)的過流過壓保護(hù)器，其包括PTC熱敏電阻芯片(1)、壓敏電阻芯片(2)以及雙金屬片溫度開關(guān)(3)；PTC熱敏電阻芯片(1)的一面電極與壓敏電阻芯片(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(guān)(3)的金屬外殼與PTC熱敏電阻芯片(1)的另一面電極通過焊錫連接在一起；雙金屬片溫度開關(guān)(3)的第一引出端(4)與PTC熱敏電阻芯片(1)的另一面電極連接；雙金屬片溫度開關(guān)(3)的第二引出端通過第二引腳(5)引出；壓敏電阻芯片(2)的另一面電極通過第三引腳(7)引出。本實(shí)用新型可對后級(jí)電路進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電和自動(dòng)上電的功能。
文檔編號(hào)H02H7/22GK202663099SQ201220341270
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者沈朝陽 申請人:深圳市勁陽電子有限公司