CN102340134A

CN102340134A - 电路系统保护装置

Info

Publication number: CN102340134A
Application number: CN2010102276520A
Authority: CN
Inventors: 郭幸世
Original assignee: XINGYA ELECTRONIC INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: XINGYA ELECTRONIC INDUSTRY Co Ltd; TY OHM ELECTRONIC WORKS CO Ltd
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明提供了一种电路系统保护装置，主要由一绕线电阻、一保险丝与一限压器互相连接所组成，其可被内部充满填充材的保护外壳所覆盖；本发明使用电阻承受输入暂态电压及减少通过限压器的突波电流，可让本发明使用更轻巧、价格更低廉的限压器且其突波保护能力不变，该限压器将暂态输入电压箝制至一特定准位，当该绕线电阻或该限压器被高于该电路系统保护装置规格的额定突波电压给过度加热时，为了防止后续的突波，该绕线电阻会熔断或该保险丝形成开路使交流电源能被切断；故本发明提供一便宜、轻巧、耐用且可安全预防突波电压、突波电流与持续过压(sustain voltages)的装置。

Description

电路系统保护装置

技术领域

本发明是一种电路系统保护装置，尤指一种主要由一绕线电阻、一保险丝与一限压器互相连接组成的电路系统保护装置，其可在50/60Hz的环境下限制暂态电压，且可保护电路系统使其免于受到突波电压、涌流与伴随两者而来的过度高温所伤害。

背景技术

为使电路免受突波电压所伤害，既有电路通常设有一具有限制电压功能的防护元件，如金属氧化物压敏电阻(metal oxide varistor，MOV)，该元件等同于许多背向相连的二极管；当有一小电压或一适中的电压横跨过压敏电阻时，只会有很小的逆向漏电流，当遇到高电压时，二极管因热电子与穿隧效应而发生逆向崩溃，故流通大电流，故大电流会被该金属氧化物压敏电阻吸收，不会流入电路内部。

当暂态突波超过压敏电阻所能承受的最大额定值，金属氧化物压敏电阻会被破坏，请参照图9所示，一压敏电阻90与一电路91并联，在该压敏电阻90被破坏后，需要更换新元件90才能使让电路91继续受到保护，且该压敏电阻90直接跨接在火线与地线上，其承受了所有的突波、电流与能量；且该压敏电阻90如承受持续的过电压，可能会使该压敏电阻90受损或发生热跑脱现象，使突波保护装置升温或爆炸，且既有的突波保护装置拥有高昂的制造成本与笨重的大小。以上所述者皆为既有技术未臻理想之处，由此可见，既有电子电路保护装置实有待进一步检讨，并谋求可行的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电路系统保护装置，其可在50/60Hz的环境下限制暂态电压，且该电路系统保护装置内部的两个断路元件可保护电路系统免于受到突波电压、涌流与伴随两者而来的过度高温所伤害。

为了达到前述的目的，该电路系统保护装置主要由一输入火线、一输入中性线、一输出火线、一输出中性线、一绕线电阻、一保险丝与一限压器所组成，其中：

该输入火线与该输入中性线与交流电源的输出端连接；该输出火线与该输出中性线与电路连接；该绕线电阻具有一第一端与一第二端，该第一端与输入火线连接；该保险丝具有一第一端与一第二端，该第一端与绕线电阻的第二端连接；

该限压器具有一第一端与一第二端，其第一端连接该保险丝的第二端与输出火线，第二端连接输入中性线与输出中性线；

该限压器箝制输入火线与输入中性线之间的输入暂态电压至该限压器额定值内的特定准位，该绕线电阻承受输入暂态电压及减少通过限压器的突波电流，当输入暂态电压高于该绕线电阻的额定突波电压承受规格(specified surge voltagewithstanding rating)，该绕线电阻的温度会超过临界值而熔断，切断电路与交流电的连线；保险丝会因与其相邻的该绕线电阻或该限压器过热而开路使交流电至电路的路径无法导通。

该绕线电阻减少了直接流入限压器突波电流的大小，故该限压器可选择更小的尺寸，也可选择价钱更低的产品，故可使限压器的尺寸和价钱减少；该保险丝会因与其相邻的该绕线电阻或该限压器过热而开路使交流电至电路的路径无法导通，故保险丝与绕线电阻提供了两种将交流电输出端断路的电路保护方式，本发明提供一具有双重保护功能、便宜且轻巧的电路系统保护装置，其可预防突波电压、突波电流与持续过压(sustain voltages)进入电路。

实施时，该限压器为一金属氧化物压敏电阻、一齐纳二极管、一晶闸管或一在崩溃模式下的金氧半场效电晶体。

实施时，该保险丝为热感应保险丝、热敏元件、温度保险丝或热熔体。

实施时，在该绕线电阻、该保险丝与该限压器外部覆设有一保护外壳，且所述保护外壳内部装满填充材。

本发明还提供了一种电路系统保护装置，包括有：

一输入火线与一输入中性线，该输入火线与该输入中性线与交流电输出端连接；

一输出火线与一输出中性线，该输出火线与该输出中性线与电路连接；

一绕线电阻，其具有一第一端与一第二端，该第一端与该输入火线连接；

一保险丝，其具有一第一端与一第二端，该第一端与该绕线电阻的第二端及该输出火线连接；

一限压器，其具有一第一端与一第二端，该第一端连接该保险丝的第二端，该第二端连接该输入中性线与该输出中性线。

实施时，在该绕线电阻、该保险丝与该限压器外部覆设有一保护外壳，且其所述保护外壳内部装满填充材。

本发明还提供了一种电路系统保护装置，包括有：

一绕线电阻，其具有一第一端与一第二端，该第一端与该输入火线与该输出火线连接；

一保险丝，其具有一第一端与一第二端，该第一端与该绕线电阻的第二端连接；

一限压器，其具有一第一端与一第二端，该第一端连接该保险丝的第二端，第二端连接该输入中性线与该输出中性线。

与现有技术相比，本发明所述的电路系统保护装置，主要由一绕线电阻、一保险丝与一限压器互相连接组成，其可在50/60Hz的环境下限制暂态电压，且可保护电路系统使其免于受到突波电压、涌流与伴随两者而来的过度高温所伤害。

附图说明

图1是本发明第一实施例的电路方块图；

图2是本发明第二实施例的电路方块图；

图3是本发明第三实施例的电路方块图；

图4是本发明第四实施例的电路方块图；

图5是本发明第五实施例的电路方块图；

图6是本发明第六实施例的电路方块图；

图7是本发明覆设有一保护外壳实施例的剖面图；

图8是本发明覆设有一保护外壳另一实施例的剖面图；

图9是本发明第六实施例的电路方块图。

附图标记说明：10-绕线电阻；20-限压器；30-保险丝；40-电路；50-保护外壳；60-填充材；90-压敏电阻；91-电路。

具体实施方式

请参阅图1与图2，本发明第一实施例与第二实施例皆包括一输入火线(L)、一输入中性线(N)、一输出火线(L’)、一输出中性线(N’)、一绕线电阻10、一保险丝30与一限压器20、20’，其中：

该输入火线(L)与该输入中性线(N)与交流电输出端连接，该输出火线(L’)与一输出中性线(N’)与电路40连接，该电路40可在频率为50Hz或60Hz的交流电源下操作，该绕线电阻10具有一第一端与一第二端，该第一端与输入火线(L)连接，该保险丝30具有一第一端与一第二端，该第一端与绕线电阻10的第二端连接，该限压器20、20’箝制输入火线(L)与输入中性线(N)的输入暂态电压至该限压器额定值内的特定准位(如1000伏特)，该限压器20具有一第一端与一第二端，其第一端连接该保险丝30的第二端与输出火线(L’)，第二端连接输入中性线(N)与输出中性线(N’)。

该绕线电阻10设计成可承受输入火线(L)与输入中性线(N)之间的输入暂态电压及减少通过限压器20的突波电流，当输入暂态电压高于该绕线电阻10的额定突波电压承受规格(specified surge voltage withstanding rating)(如6000伏特)，在绕线电阻10内部可能会有一过热点，如暂态电压造成的过热点温度超过临界值，例如在短时间(在微秒的范围)维持摄氏1000度，该绕线电阻10的温度会超过临界值(约摄氏1000度)而熔断，进而几乎没有电流(在微安培的范围)进入电路40内，故切断电路40与交流电输出端的通路可使电路40免受后续的突波影响。

在第一实施例中的限压器20为主动元件，其可为一晶闸管(thyristor)、一齐纳二极管(zener diode)或一在崩溃模式下的金氧半场效电晶体(metal oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)；在第二实施例中，该限压器20’为被动元件，其可为压敏电阻(metal oxide varistor，MOV)。

当限压器20、20’的漏电流使保险丝30的温度超过其开路运作温度(如摄氏260度)，或当绕线电阻10温度在临界温度(约摄氏1000度)以下但超过保险丝30的开路运作温度时，该保险丝30就会形成开路；该保险丝30可为热感应保险丝(thermal fuse)、热敏元件、温度保险丝(thermal cutoff)或热熔体(thermal link)。该保险丝30可针对绕线电阻10或限压器20、20’的过热条件做出快速的响应，保险丝30快速切断可降低限压器20、20’老化或劣化造成热跑脱或爆炸的风险，且该保险丝30只会因与其相邻的绕线电阻10或限压器20过热而开路。

请参阅图3与图4所示，本发明第三实施例与第四实施例皆包括一输入火线(L)、一输入中性线(N)、一输出火线(L’)、一输出中性线(N’)、一绕线电阻10、一保险丝30与一限压器20、20’。该输入火线(L)与该输入中性线(N)与交流电输出端连接，该输出火线(L’)与一输出中性线(N’)与电路40连接，该电路40可在频率为50Hz或60Hz的交流电源下操作，该绕线电阻10具有一第一端与一第二端，该第一端与输入火线(L)连接，该保险丝30具有一第一端与一第二端，该第一端与绕线电阻10第二端及输出火线(L’)连接，该限压器20、20’箝制输入火线(L)与输入中性线(N)的输入暂态电压至该限压器额定值内的特定准位(如1000伏特)，该限压器20具有一第一端与一第二端，其第一端连接该保险丝30的第二端，该限压器20第二端连接输入中性线(N)与输出中性线(N’)。

该绕线电阻10设计成可承受输入火线(L)与输入中性线(N)之间的输入暂态电压及减少通过限压器20的突波电流，当输入火线(L)与输入中性线(N)之间输入暂态电压高于该绕线电阻10的额定突波电压承受规格(specified surge voltage withstandingrating)(如6000伏特)，进而使绕线电阻10在短时间(在微秒的范围)维持摄氏1000度以上，该绕线电阻10的温度会超过临界值(约摄氏1000度)而熔断进而形成断路，故切断电路40的通路使电路40免受后续的突波影响。

在第三实施例中的限压器20为主动元件，其可为一晶闸管(thyristor)、一齐纳二极管(zener diode)或一在崩溃模式下的金氧半场效电晶体(metal oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)；在第四实施例中限压器20’为被动元件，其可为压敏电阻(metal oxide varistor，MOV)。

当限压器20、20’的漏电流或绕线电阻10使保险丝30的温度超过其开路运作温度(如摄氏260度)时，该保险丝30会因与其相邻的绕线电阻10或限压器20、20’过热而开路使交流电至限压器20、20’的路径无法导通；该保险丝30可为热感应保险丝(thermal fuse)、热敏元件、温度保险丝(thermal cutoff)或热熔体(thermal link)。

第三及第四实施例与第一及第二实施例不同之处在于第一及第二实施例在过载状态下，保险丝30形成开路可同时保护电路40与限压器20、20’，但在第三及第四实施例，保险丝30形成开路只保护限压器20、20’。

请参阅图5与图6所示，本发明第五实施例与第六实施例皆包括一输入火线(L)、一输入中性线(N)、一输出火线(L’)、一输出中性线(N’)、一绕线电阻10、一保险丝30与一限压器20、20’。该输入火线(L)与该输入中性线(N)与交流电输出端连接，该输出火线(L’)与一输出中性线(N’)与电路40连接，该电路40可在频率为50Hz或60Hz的交流电源下操作，该绕线电阻10具有一第一端与一第二端，该第一端与输入火线(L)与输出火线(L’)连接，该保险丝30具有一第一端与一第二端，该第一端与绕线电阻10第二端连接，该限压器20、20’箝制输入火线(L)与输入中性线(N)的输入暂态电压至该限压器额定值内的特定准位(如1000伏特)，该限压器20具有一第一端与一第二端，其第一端连接该保险丝30的第二端，第二端连接输入中性线(N)与输出中性线(N’)。

该绕线电阻10的电阻值须配合电路40的阻抗来设计，如此可防止限压器20、20’失常。

该绕线电阻10设计成可承受输入火线(L)与输入中性线(N)之间的输入暂态电压及稍微减少通过限压器20的突波电流，当输入火线(L)与输入中性线(N)之间输入暂态电压高于该绕线电阻10的额定突波电压承受规格(specified surge voltagewithstanding rating)(如6000伏特)，进而使绕线电阻10在短时间(在微秒的范围)维持摄氏1000度以上，该绕线电阻10的温度会超过临界值(约摄氏1000度)而熔断，进而使与绕线电阻10串联的保险丝30及限压器20、20’回路形成断路。

在第五实施例中的限压器20为主动元件，其可为一晶闸管(thyristor)、一齐纳二极管(zener diode)或一在崩溃模式下的金氧半场效电晶体(metal oxidesemiconductor field effect transistor，MOSFET)；在第六实施例中限压器20’为被动元件，其可为压敏电阻(metal oxide varistor，MOV)。

当限压器20、20’的漏电流或绕线电阻10使保险丝30的温度超过其开路运作温度(如摄氏260度)时，该保险丝30会因与其相邻的绕线电阻10或限压器20、20’过热而开路使绕线电阻10到限压器20、20’的路径无法导通；该保险丝30可为热感应保险丝(thermal fuse)、热敏元件、温度保险丝(thermal cutoff)或热熔体(thermallink)。

第五与第六实施例，作为将电路40与交流电电源安全切断的替代，是此两种实施例只有保护限压器20、20’，假设后续超出规格的突波继续输入到装置上时，该电路40不会被切断电源。

请参照图7所示，一个以上的电阻10、一保险丝30与一限压器20互相连接串联并覆盖一保护外壳50；请参照图8所示，一个以上的电阻10与一保险丝30串联后，再与一限压器20并联连接，且所有的元件10、20、30皆覆盖一保护外壳50，且所述保护外壳50内部装满填充材60以保护在保护外壳50内建元件10、20、30的焊点，使其内部温度能够均匀分布，且能防止元件在送入规格内的突波时爆炸。保护外壳50可使用陶瓷、塑胶等物制成，填充材60可用水泥、环氧树脂(epoxy)、树脂(resin)等物制成。

与配备压敏电阻的现有突波保护装置比较，当突波出现时，绕线电阻降低流经限压器的电流，进而降低限压器所承受的负载，故该绕线电阻可降低限压器所需最低规格的标准，也可使用尺寸更小的限压器；除此之外，在第一至第四实施例中，绕线电阻与保险丝可使电路与交流电之间形成断路，使电路免于承受持续突波与持续性的过压。因为绕线电阻及限压器都离保险丝很近，故保险丝会因为接收到绕线电阻或限压器其中一个元件的热而形成断路，故只需一个保险丝，保险丝断路可防止限压器过热与热跑脱的机会。此外，给予突波电压时有准确行为的绕线电阻、对绕线电阻与限压器有反应的热感应保险丝与包覆上述元件的保护外壳可使本发明在承受额定突波值内的突波不会产生爆炸、噪音或弧光，故本发明图1至图4所示之第一至第四实施例提供一便宜、轻巧且具有同时保护电路及限压器功能的电路系统保护装置，其可预防突波电压、突波电流与持续过压(sustain voltages)进入电路，且如图1至图4的实施例所示，本发明提供了一种当高于规格的突波输入电子电路时，其可安全与电源断路的选项。

以上所述仅为本发明的数个较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种电路系统保护装置，其特征在于，包括有：

一限压器，其具有一第一端与一第二端，该第一端连接该保险丝的第二端与输出火线，该第二端连接输入中性线与输出中性线。

2.如权利要求1所述的电路系统保护装置，其特征在于，该限压器为一金属氧化物压敏电阻、一齐纳二极管、一晶闸管或一在崩溃模式下的金氧半场效电晶体。

3.如权利要求2所述的电路系统保护装置，其特征在于，该保险丝为热感应保险丝、热敏元件、温度保险丝或热熔体。

4.如权利要求3所述的电路系统保护装置，其特征在于，在该绕线电阻、该保险丝与该限压器外部覆设有一保护外壳，且所述保护外壳内部装满填充材。

5.一种电路系统保护装置，其特征在于，包括有：

6.如权利要求5所述的电路系统保护装置，其特征在于，该限压器为一金属氧化物压敏电阻、一齐纳二极管、一晶闸管或一在崩溃模式下的金氧半场效电晶体。

7.如权利要求6所述的电路系统保护装置，其特征在于，在该绕线电阻、该保险丝与该限压器外部覆设有一保护外壳，且其所述保护外壳内部装满填充材。

8.一种电路系统保护装置，其特征在于，包括有：

9.如权利要求8所述的电路系统保护装置，其特征在于，该限压器为一金属氧化物压敏电阻、一齐纳二极管、一晶闸管或一在崩溃模式下的金氧半场效电晶体。

10.如权利要求9所述的电路系统保护装置，其特征在于，在该绕线电阻、该保险丝与该限压器外部覆设有一保护外壳，且其所述保护外壳内部装满填充材。