CN102447244B - 开关模块 - Google Patents

Abstract

一种开关模块，应用于一电源系统，此开关模块包括一电源开关、一绝缘件、一突波吸收器及一热缩带。其中电源开关与电源系统连接；绝缘件插设在电源开关上；突波吸收器与电源开关电性连接，突波吸收器与电源开关相邻；热缩带与突波吸收器及绝缘件连接，热缩带用以通过突波吸收器的温度产生收缩作用；当绝缘件于初始状态时，不影响电源开关的切换，当热缩带的收缩程度足以驱动绝缘件阻断电源开关的启动时，电源开关呈断路状态。本发明的开关模块利用热缩带的遇热收缩特性，在突波吸收器失效前大幅收缩，以带动绝缘件使电源开关断电，使操作部失其效力，以避免使用者继续使用操作部来切换供电，达到双重保护的效果。

Description

开关模块

技术领域

本发明涉及一种开关模块，特别涉及利用热缩带的收缩作用实现自动断电且不可回复的电源开关模块。

背景技术

为了防止电力供应系统的暂态电压突波对电子元件的破坏，通常会在电子回路中加装突波吸收元件，突波吸元件如金属氧化物变阻器(Metal OxideVaristor，MOV)等。由于突波吸收元件于吸收突波时会产生较高的热能，很可能会使突波吸收元件本身着火而对周遭的电子元件造成损毁。

因此，公知的作法是在突波吸收元件与电力供应系统之间串接温度保险丝(thermal cutoff fuse)，利用温度保险丝受热熔断，使电子回路与电力供应系统呈现断路状态。然而，突波吸收元件本身的温度实际上高于温度保险丝所感应的温度，且突波吸收元件的使用寿命有限，因此，仍有可能发生突波吸收元件先着火，温度保险丝再熔断的情形，或者，突波吸收元件的着火与温度保险丝的熔断同时发生，则周遭的电子元件仍有损毁之虞。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种开关模块，使用热缩带连接突波吸收器，利用突波吸收器本身温度使热缩带产生收缩作用。借此驱动绝缘件阻断电源开关的启动，使电源开关在突波吸收器失效前自动断电并限制手动开关的作用，以避免使用者继续操作手动开关而发生电线走火的危险。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术手段为一种开关模块，可应用于一电源系统或一电器负载，此开关模块包括：一电源开关，与该电源系统连接；一绝缘件，插设在该电源开关上；一突波吸收器，与该电源开关电性连接，该突波吸收器与该电源开关相邻；及一热缩带，与该突波吸收器及该绝缘件连接，该热缩带用以通过该突波吸收器的温度产生收缩作用；当该绝缘件于初始状态时，不影响该电源开关的切换，当该热缩带的收缩程度足以驱动该绝缘件阻断该电源开关的启动时，该电源开关呈断路状态。

本发明所采取的另一技术手段为一种开关模块，应用于一电源系统，此开关模块包括：一电源开关，与该电源系统连接；一绝缘件，插设在该电源开关上；一突波吸收器，与该电源开关电性连接，该突波吸收器与该电源开关相邻；及一热缩套管，套设于该突波吸收器的外周围，且与该绝缘件连接，该热缩套管用以通过该突波吸收器的温度产生收缩作用；当该绝缘件于初始状态时，不影响该电源开关的切换，当该热缩套管的收缩程度足以带动该绝缘件阻断该电源开关的启动时，该电源开关呈断路状态。

本发明所采取的另一技术手段为一种开关模块，应用于一电源系统，该开关模块包括：一电源开关，与该电源系统连接；一绝缘件，插设在该电源开关上；一突波吸收器，与该电源开关电性连接，该突波吸收器与该电源开关相邻；及一热缩套管，套设于该突波吸收器、该电源开关及该绝缘件，该热缩套管用以通过该突波吸收器的温度产生收缩作用；当该绝缘件于初始状态时，不影响该电源开关的切换，当该热缩套管的收缩程度足以带动该绝缘件阻断该电源开关的启动时，该电源开关呈断路状态。

借此，本发明的开关模块利用热缩带的遇热收缩特性，在突波吸收器失效前大幅收缩，以带动绝缘件使电源开关断电，使操作部失其效力，以避免使用者继续使用操作部来切换供电，达到双重保护的效果。

关于本发明的技术手段的详细说明，请参阅以下的实施方式，并配合附图一并参照。

附图说明

图1A至图1B：本发明的开关模块的第一实施例的示意图；

图2A至图2B：本发明的开关模块的电源开关的一实施例的示意图；

图3：本发明的保护电路的热缩带的一实施例的特性曲线图；

图4A至图4B：本发明的开关模块的第二实施例的示意图；及

图5A至图5B：本发明的开关模块的第二实施例的电源开关的俯视图。

上述附图中的附图标记说明如下：

1a、1b    开关模块

11    电源开关

110   壳体

111   操作部

112   凸块

113   第一导电体

1131  第一接触部

115   第二导电体

117   第三导电体

119   弹性导片

1191  第二接触部

13    突波吸收器

15a、15b    绝缘件

151a、151b  推拉杆

153a、153b  延伸部

17          电路板

19a、19b    热缩带

T₁、T₂：    温度

x：预设收缩率

具体实施方式

图1A显示了本发明的开关模块的第一实施例的示意图。如图1A所示，开关模块1a包括一电源开关11、一突波吸收器13、一绝缘件15a及一热缩带19a。其中，绝缘件15a插设在电源开关11上；突波吸收器13设置在一电路板17上并与电源开关11相邻；热缩带19a与突波吸收器13及绝缘件15a连接。

在本实施例中，电源开关11包括一壳体110、一操作部111、一第一导电体113及一第二导电体115，电源开关11的导电体个数可为两个或三个，即还可包括一第三导电体117。其中，第一导电体113、第二导电体115及第三导电体117都插设在壳体110上，即导电体113、115、117中的每一个分别有部分容置在壳体110内，而另一部分外露于壳体110外。

第一导电体113或第二导电体115可为接线片等金属导电体，用以通过一导线(图未示)接收一电源，而第三导电体117与地端连接。举例来说，第一导电体113与市电连接，则第二导电体115与突波吸收器13电性连接，第一导电体113与第二导电体115可互换。

操作部111可动地设置在壳体110上，例如枢设或卡接在壳体110的盖板上，供使用者手动操作，以切换第一导电体113与第二导电体115互相电性连接或断路，分别对应于电源开关11呈开启或断路状态。实际实施时，电源开关11的结构不限定，电源开关11可为跷板开关或按压开关等形式的开关，其操作原理为本领域技术人员容易联想得到，在此不赘述。

本发明的技术特点在于，利用热缩带19a因热传导而受到突波吸收器13本身所产生的热量而收缩，且热缩带19a收缩时的变形量足以驱动插接在壳体110上的绝缘件15a阻断电源开关11的启动，使开关模块1a在突波吸收器13着火前或失去效力前先操作在断路状态。举例来说，绝缘件15a使第一导电体113与第二导电体115的电性连接由导通转变为断路，即电源开关11的状态由启动(on)转变为断路(off)。

值得注意的是，热缩带19a收缩后不可回复，绝缘件15a受到热缩带19a收缩的作用力后，使操作部111无法切换第一导电体113与第二导电体115的导通或断路，即操作部111失效，例如使用者无法按压或是可按压但无切换作用。

实际实施时，绝缘件15a的形状及结构不限定，在本实施例中，绝缘件15a包括一推拉杆151a及一延伸部(图未示)。推拉杆151a设置在壳体110外，且绝缘件15a与热缩带19a连接，而延伸部容置于壳体110内。突波吸收器13与绝缘件15a位于壳体110的同一侧，且两者之间具有一间距。当绝缘件15a于初始状态时，推拉杆151a与壳体110相距一距离。

突波吸收器13的外型可为立方体或盘体等。突波吸收器13可包括至少一突波吸收元件，例如齐纳二极管(Zenner diode)或氧化金属变阻器(MetalOxide Varistor，MOV)等，具有至少两个接脚，多个接脚及第二导电体115分别与设置在电路板17上的电子元件(图未示)电性连接，突波吸收器13用以吸收来自电源开关11的开关突波或是雷击等突波，并将部分吸收的突波转换为热能，以保护电子元件不受突波影响。

热缩带19a的外型可为带状或环状，若为带状热缩带19a，则通过黏胶分别连接突波吸收器13及绝缘件15a的推拉杆151a。若为环状热缩带19a，例如热缩套管，则同时围绕突波吸收器13及绝缘件15a，如图1A所示，当热缩带19a未遇热收缩时，突波吸收器13与推拉杆151a互相邻近且相距一间距。

当第一导电体113与第二导电体115导通时，若有突波发生，热缩带19a的温度随突波吸收器13所产生的热而升温，当达到热缩带19a的操作温度范围时，热缩带19a大幅收缩，推拉杆151a受到热缩带19a收缩时的作用力而朝向突波吸收器13移动或弯曲，如图2B所示，进而阻断第一导电体113与第二导电体115的导通。

举例说明热缩带19a的选用方式，请参考图3，为本发明的开关模块的热缩带的一实施例的特性曲线图，选用热缩带19a的操作温度范围在收缩率S大于或等于预设收缩率x％所对应的温度范围[T₁，T₂]，此收缩率S可以是热缩带19a的横向收缩率(Transverse Shrinkage Rate)，且当热缩带19a达到预设收缩率x％时，可产生的变形量足以让推拉杆151a移动，并使第一导电体113与第二导电体115从导通转变为断路。

其中，收缩率S的计算方式可如式(1)所示。

$S=\frac{L_0-L}{L_0}\×100\%---\left(1\right)$

其中，L₀代表热缩带19a收缩前的横向长度，L代表热缩带19a收缩后的横向长度。

值得注意的是，本发明的开关模块1出厂时，热缩带19a可以利用包覆或粘胶等方式连接突波吸收器13及绝缘件15a。当开关模块1使用时，热缩带19a会随突波吸收器13的温度而收缩，热缩带19a收缩时的作用力使绝缘件15a隔绝第一导电体113与第二导电体115的导通。由于热缩带19a收缩后不可回复，因此，电源开关11断路后也不可回复，以防止突波吸收器13持续升温而着火，达到安全用电的效果。

在本实施例中，热缩带19a的材质可选择其操作温度范围[T₁，T₂]的最高温度为突波吸收器13失效的临界温度。热缩带19a可在突波吸收器13失去效力前大幅收缩，并使电源开关11断电，以防止突波吸收器13温度过高而损毁。举例来说，突波吸收器13失效的临界温度为150℃，则热缩带19a的操作温度范围[T₁，T₂]为125℃至150℃，在125℃至145℃内，热缩带19a的收缩率已达40％至60％，则热缩带19a在突波吸收器13失效前已经大幅收缩，且驱动电源开关11实现断路状态。

为了具体地描述绝缘件15a如何使电源开关11断电，请参考图2A，为本发明的开关模块的电源开关及绝缘件的一实施例的部分示意图。如图2A所示，电源开关11除了包括壳体110、操作部111、第一导电体113、第二导电体115及第三导电体117之外，还包括一弹性导片119及一凸块112设置在壳体110内。另外，绝缘件15a的延伸部153a也设置在壳体110内，并与第一导电体113及第二导电体115相邻。

其中，弹性导片119的一端设置在壳体110内侧上，弹性导片119固定地与第二导电体115连接，并可选择地与第一导电体113连接。实际实施时，第二导电体115可与弹性导片119结合为一体。在一实施例中，第一导电体113具有一第一接触部1131，弹性导片119另一端具有一第二接触部1191，第一导电体113与第二导电体115通过第一接触部1131及第二接触部1191互相接触而导通。第一接触部1131及第二接触部1191可分别为焊在第一导电体113及弹性导片119上的金球、银球或锡球，此外，第一接触部1131及第二接触部1191也可分别为成型于第一导电体113与第二导电体115的凸部。

凸块112与操作部111连接，在一实施例中，凸块112与操作部111之间可设置有一弹性元件(未标示)，使凸块112与弹性导片119保持接触。凸块112受操作部111的移动而改变弹性导片119的弯曲程度。当凸块112抵住弹性导片119，使第一接触部1131与第二接触部1191互相接触，此时，电源开关1操作在启动的状态，如图2A所示。当绝缘件5a于初始状态时，延伸部153a并不影响第一接触部1131与第二接触部1191的连接。

当突波吸收器13接收到一突波时，突波吸收器13的温度升高到临界温度，热缩带19a因热传导而同时升温，且温度达到热缩带19a的操作温度范围[T₁，T₂]中的最高温度时，热缩带19a操作在预设收缩率下，并产生相对应的收缩现象。同时，推拉杆151a根据热缩带19a收缩时的作用力连动延伸部153a移动。在本实施例中，延伸部153a可朝向弹性导片119的方向移动，并顶开弹性导片119与第一导电体113的连接，使第一导电体113与第二导电体115断路，如图2B所示。

延伸部153a移动后不可回复，借此，电源开关11操作在断电的状态，且操作部111无法再控制弹性导片119与第一导电体113连接，即操作部111失去效用，达到安全用电的效果。

请参考图4A，为本发明的开关模块的第二实施例的示意图。如图4A所示，开关模块1b与第一实施例的开关模块1a所包含的元件大致相同，其差异在于，开关模块1b的突波吸收器13与绝缘件15b设置在壳体的不同侧边，而热缩带19b除了连接突波吸收器13及绝缘件15b的推拉杆151b之外，还连接电源开关11。

举例来说，热缩带19b为一环状的热缩套管，同时围绕突波吸收器13、推拉杆151b及电源开关11的壳体110。当热缩带19b的温度未达操作温度范围[T₁，T₂]中的最高温度时，推拉杆151b与壳体110之间相距一间距，如图4A所示。

当突波吸收器13接收到一突波时，突波吸收器13的温度升高到临界温度，热缩带19b因热传导而同时升温，且温度达到热缩带19b的操作温度范围[T₁，T₂]中的最高温度时，热缩带19b操作在一预设收缩率，使推拉杆151b根据热缩带19b收缩时的作用力朝向壳体110的方向移动，如图4B所示。

另外，请参考图5A至图5B，为本发明的开关模块的第二实施例的电源开关的部分俯视图。如图5A所示，当热缩带19b的温度未达操作温度范围[T₁，T₂]中的最高温度时，延伸部153b恰好邻近于第一导电体113的第一接触部1131，且延伸部153b的大小约大于第一接触部1131。

当热缩带19b操作在预设收缩率时，热缩带19b收缩的变形量足以使推拉杆151b连动延伸部153b移动，使延伸部153b进入第一接触部1131与第二接触部1191之间，以隔绝第一导电体113与第二导电体115之间的电性连接，如图5B所示，则电源开关11操作在断电的状态。

综合上述，已揭示了本发明所提供的开关模块所使用的技术特征，利用热缩带遇热收缩的特性，来检测突波吸收器的温度，并在突波吸收器的温度达到失效的临界温度前，由热缩套管的收缩使电源开关切换为断路。借此，可防止突波吸收器失效而着火，达到保护电子元件的目的。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，都仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (13)

1.一种开关模块，应用于一电源系统，其特征在于，该开关模块包括：

一电源开关，与该电源系统连接，该电源开关包括一壳体；

一绝缘件，插设在该电源开关上，该绝缘件包括一推拉杆及一延伸部，该推拉杆设置在该壳体外，该延伸部设置在该壳体内；

一突波吸收器，与该电源开关电性连接，该突波吸收器与该电源开关相邻；及

一热缩带，与该突波吸收器及该绝缘件连接，该热缩带用以通过该突波吸收器的温度产生收缩作用；

当该绝缘件于初始状态时，不影响该电源开关的切换，当该热缩带的收缩程度足以驱动该绝缘件阻断该电源开关的启动时，该电源开关呈断路状态。

2.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，该电源开关为一跷板开关或一按压开关。

3.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，该热缩带为一热缩套管。

4.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，该电源开关包括：

一第一导电体，插设在该壳体上；

一第二导电体，插设在该壳体上；及

一操作部，可动地设置在该壳体上，该操作部用以切换该第一导电体与第二导电体电性连接或断路。

5.如权利要求4所述的开关模块，其特征在于，该延伸部与该第一导电体及该第二导电体相邻。

6.如权利要求5所述的开关模块，其特征在于，该推拉杆与该热缩带连接，该推拉杆用以根据该热缩带收缩的作用力连动该延伸部移动，使该延伸部介于该第一导电体与该第二导电体之间。

7.如权利要求6所述的开关模块，其特征在于，该热缩带围绕该推拉杆及该突波吸收器。

8.如权利要求6所述的开关模块，其特征在于，该热缩带围绕该电源开关、该推拉杆及该突波吸收器。

9.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，该热缩带的温度介于一操作温度范围时，该热缩带操作在一预设收缩率，该操作温度范围的最高温度为该突波吸收器失效的临界温度。

10.一种开关模块，应用于一电源系统，其特征在于，该开关模块包括：

一电源开关，与该电源系统连接；

一绝缘件，插设在该电源开关上，该绝缘件包括一推拉杆及一延伸部；

一突波吸收器，与该电源开关电性连接，该突波吸收器与该电源开关相邻；及

一热缩套管，套设于该突波吸收器的外周围，且与该绝缘件连接，该热缩套管用以通过该突波吸收器的温度产生收缩作用，其中该推拉杆与该热缩套管连接；

当该绝缘件于初始状态时，不影响该电源开关的切换，当该热缩套管的收缩程度足以带动该推拉杆连动该延伸部移动时，该电源开关呈断路状态。

11.如权利要求10所述的开关模块，其特征在于，该热缩套管的温度介于一操作温度范围时，该热缩套管操作在一预设收缩率，该操作温度范围的最高温度为该突波吸收器失效的临界温度。

12.一种开关模块，应用于一电源系统，其特征在于，该开关模块包括：

一电源开关，与该电源系统连接；

一绝缘件，插设在该电源开关上，该绝缘件包括一推拉杆及一延伸部；

一突波吸收器，与该电源开关电性连接，该突波吸收器与该电源开关相邻；及

一热缩套管，套设于该突波吸收器、该电源开关及该绝缘件，该热缩套管用以通过该突波吸收器的温度产生收缩作用，其中该推拉杆与该热缩套管连接；

当该绝缘件于初始状态时，不影响该电源开关的切换，当该热缩套管的收缩程度足以带动该推拉杆连动该延伸部移动时，该电源开关呈断路状态。

13.如权利要求12所述的开关模块，其特征在于，该热缩套管的温度介于一操作温度范围时，该热缩套管操作在一预设收缩率，该操作温度范围的最高温度为该突波吸收器失效的临界温度。