CN102638029B - 基于普通焊锡脱扣点的多功能电源防雷模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于普通焊锡脱扣点的多功能电源防雷模块，涉及一种电源防雷模块。本模块的工作环境包括相互连接的电源线（600）和电子设备（700）；其特征在于：在机壳（500）内设置有机芯（400），在机芯（400）内设置有自保护装置（100）、非线性元件（200）和连接片（300）；所述的自保护装置（100）由续流折断板（110）、弹片（120）和弹簧（130）组成。本发明可大大降低脱扣点的焊接难度，降低了对焊料的要求，保证了非线性元件击穿前脱扣，同时对脱扣点的续流进行折断，减少了由于防雷器而引起的用电安全事故，增强了可靠性和防护效果。

Description

基于普通焊锡脱扣点的多功能电源防雷模块

技术领域

本发明涉及一种电源防雷模块，尤其涉及一种基于普通焊锡脱扣点的多功能电源防雷模块。

背景技术

电源防雷模块要求：当非线性元件的性能劣化失效时必须与电源自动脱离，并发出劣化警告指示，以便维护人员及时更换，否则不仅起不到防雷作用，而且非线性元件会因长时间的大漏流而积热导致着火的危险；而劣化警告指示由低温焊接点和弹簧拉力机构组成，低温焊锡的软化点过低，会增加供应商及使用者的成本，过高则不能及时将非线性元件从电源系统中分离出来。合适的脱扣点选择要做到既充分利用非线性元件效能，又能及时更换失效的非线性元件。

目前，普遍使用的防雷模块其脱扣装置在持续过电压情况下，很难保证在非线性元件击穿前脱扣，也就是说在非线性元件短路后才能脱扣。在这段时间内对设备和电网将产生很大的为害，甚至引起着火；同时，防雷模块脱扣点需要使用低温焊锡。

这样，不但增加生产成本，且增加产品加工难度，给生产各环节如物料管理、生产管理和质量管理等带来不便，造成管理成本上升。

发明内容

本发明目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种基于普通焊锡脱扣点的多功能电源防雷模块；此模块既可以组合成各种保护模式的防雷器，也可作为电子元器件单独安装在电路板上，且具有过热、过流保护、劣化指示和干接点告警功能，特别能做到不用特殊焊接材料的情况下，在非线性元件未击穿前进行过热、过流保护。

本发明目的目的是这样实现的：

本模块的工作环境包括相互连接的电源线和电子设备；

本模块的结构是：在机壳内设置有机芯，在机芯内设置有自保护装置、非线性元件和连接片；

所述的连接片包括第1连接片和第2连接片，第1连接片和第2连接片分别与电源线的L、N连接；

所述的自保护装置由续流折断板、弹片和弹簧组成，续流折断板的上板紧贴于机芯的右壁，续流折断板的轴孔固定于机芯下面的直轴上；

弹簧的左端与机芯左上角的小孔连接，弹簧的右端与续流折断板的上板的左上角的小孔连接；

弹片的短臂固定于机芯的右壁卡槽内并与第2连接片连接，弹片的长臂压覆在续流折断板的上板上并通过普通焊锡脱扣点与非线性元件的一端连接；

非线性元件的另一端与第1连接片连接。

本发明具有下列优点和积极效果：

①不用特殊焊接材料进行关键部位的焊接；

②在非线性元件未击穿前进行过热、过流保护；

③无论本模块安装在电路板还是特定底座上都可以实施干接点遥信。

总之，本发明可大大降低脱扣点的焊接难度，降低了对焊料的要求，保证了非线性元件击穿前脱扣，同时对脱扣点的续流进行折断，减少了由于防雷器而引起的用电安全事故，增强了可靠性和防护效果。

附图说明

图1为本模块的结构方框图；

图2为机芯的结构立体图；

图3.1为续流折断板的侧视图，图3.2为续流折断板的主视图，

图3.3为续流折断板的立体图；

图4为弹片的立体图；

图5.1为本模块静态时的平面图，图5.2为本模块脱扣时的立体图。

图中：

100—自保护装置，

110—续流折断板，

111—告警指示板，112—上板，113—下板，114—轴孔，

120—弹片，

130—弹簧；

200—非线性元件；

300—连接片，310—第1连接片，320—第2连接片；

400—机芯，410—直轴；

500—电源线；

600—电子设备；

A—普通焊锡脱扣点；

B—微动开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、结构

1、总体

本模块的工作环境包括相互连接的电源线600和电子设备700；

本模块的结构是：在机壳500内设置有机芯400，在机芯400内设置有自保护装置100、非线性元件200和连接片300；

所述的连接片300包括第1连接片310和第2连接片320，第1连接片310和第2连接片320分别与电源线600的L（火线）、N（零线）连接；

所述的自保护装置100由续流折断板110、弹片120和弹簧130组成，续流折断板110的上板112紧贴于机芯400的右壁，续流折断板110的轴孔114固定于机芯400下面的直轴410上；

弹簧130的左端与机芯400左上角的小孔连接，弹簧130的右端与续流折断板110的上板112的左上角的小孔连接；

弹片120的短臂固定于机芯400的右壁卡槽内并与第2连接片320连接，弹片120的长臂压覆在续流折断板110的上板112上并通过普通焊锡脱扣点A与非线性元件200的一端(脱扣点)连接；

非线性元件200的另一端与第1连接片310连接。

2、功能部件

1）自保护装置100

①续流折断板110是一种J字型注塑件，从上到下包括指示板111、上板112、下板113和轴孔114；

②弹片120是一种L型铍青铜片；

③弹簧130是一种螺旋弹簧。

2）非线性元件200

非线性元件200包括多种，如：MOV（metal oxide varistors，压敏电阻）、GDT(Global Descriptor Table，陶瓷气体放电管)等。

其功能是：当出现瞬时过电压（例如：雷击）时，非线性元件200呈低阻状态，泄放瞬态大电流，抑制瞬态过电压。

非线性元件200均有两个连接端。

3）机芯400

机芯400是本模块支撑体，在其左下方设置有直轴410，直轴410用于固定连接续流折断板110的轴孔114。

3）普通焊锡脱扣点A

普通焊锡脱扣点A由非线性元件200的一个特殊连接端和弹片120用普通焊锡连接，实现非线性元件200在持续（数百毫秒）高电压（超过非线性元件200耐受电压）状态下出现过流、过热情况时使普通焊锡脱扣点A的普通焊锡软化、熔融而断开。

4）微动开关B

微动开关B是一种标准器件。

微动开关B设置在机芯400下面，微动开关B的上面置于续流折断板110的下板113之下。

在正常状态下，微动开关B被续流折断板110的下板113约束呈断开状态；

当续流折断板110运动后，微动开关B被解除约束，呈接通状态。

微动开关B可作为一种告警的备用件。

三、工作原理

正常状况下，弹簧130呈拉紧状态，具有一定的拉紧预应力；非线性元件200呈高阻状态，对电源系统不产生任何影响。

当出现瞬时过电压（例如：雷击）时，非线性元件200呈低阻状态，泄放瞬态大电流，抑制瞬态过电压，对电子设备600提供过电压保护。

一旦非线性元件200在持续（数百毫秒）高电压（超过非线性元件200耐受电压）状态下出现过流、过热情况时，普通焊锡脱扣点A的普通焊锡被软化和熔融，弹片120弹起，弹簧130带动续流折断板110绕直轴410按反时针方向转动，折断续流，将L与N彻底断开，避免电源短路和拉弧引起的着火。

本模块可以保证非线性元件200在持续高电压状态下与电源线600脱离；同时由于续流折断板110的运动，使告警指示板111倾斜，起到告警指示作用。

微动开关B被释放，改变干接点的通断状态，也起到告警作用。

四、试验结果

针对目前市场上使用最普遍的最大持续工作电压为385V，导通电压为620V±15%的模块做对比脱扣试验，试验结果如下：

试验设备：

热稳定试验台，电压范围0～1400V，限流15A，计时1～99s；

防雷元器件检测仪，电压范围0～1600V；

1、检测现有模块：

1）导通电压627V，加载750V电压，通电，电流2A，5s模块短路15.2A，7s自保护装置动作，模块从电源分离出来；打开模块，测量芯片导通电压0V。

2）导通电压630V，加载1200V电压，通电，模块1s以内短路（23A），模块未与电源分离，测量芯片导通电压0V。

2、检测本模块：

1）导通电压627V，加载750V电压，通电，电流2A，4s模块自保护装置动作，模块从电源分离出来；打开模块，测量芯片导通电压619V。

2）导通电压625V，加载1200V电压，通电，1s以内模块自保护装置动作，模块从电源分离出来；打开模块，测量芯片导通电压571V。

结果分析：

通过实验，可以看出：如果在现有模块试验中，未进行限流，其结果就是发生火灾；而本模块不可能出现短路情况，在本模块与电源未分离之前电流大约在2～3A，不会对电路产生危害。验证了本发明可在更恶劣的高压环境中，有效保护电子设备，当电路出线意外时，也能有效地从电源中脱离出来。

Claims (1)

1.一种基于普通焊锡脱扣点的多功能电源防雷模块，本模块的工作环境包括相互连接的电源线（600）和电子设备（700）；

其特征在于：

在机壳（500）内设置有机芯（400），在机芯（400）内设置有自保护装置（100）、非线性元件（200）和连接片（300）；

所述的连接片（300）包括第1连接片（310）和第2连接片（320），第1连接片（310）和第2连接片（320）分别与电源线（600）的L、N连接；

所述的自保护装置（100）由续流折断板（110）、弹片（120）和弹簧（130）组成，续流折断板（110）的上板（112）紧贴于机芯（400）的右壁，续流折断板（110）的轴孔（114）固定于机芯（400）下面的直轴（410）上；

弹簧（130）的左端与机芯（400）左上角的小孔连接，弹簧（130）的右端与续流折断板（110）的上板（112）的左上角的小孔连接；

弹片（120）的短臂固定于机芯（400）的右壁卡槽内并与第2连接片（320）连接，弹片（120）的长臂压覆在续流折断板（110）的上板（112）上并通过普通焊锡脱扣点（A）与非线性元件（200）的一端连接；

非线性元件（200）的另一端与第1连接片（310）连接；

续流折断板(110)是一种J字型注塑件，从上到下包括指示板(111)、上板(112)、下板(113)和轴孔(114)；

微动开关（B）设置在机芯（400）下面，微动开关（B）的上面置于续流折断板（110）的下板（113）之下。