CN103177835A - 一种电路保护元件、保护电路及电气/电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电路保护元件，包括PTC元件1、第一金属引片21、带有触点5的第二金属引片22、双程记忆合金引片3和绝缘外壳4；所述第一金属引片21设置于PTC元件1的上表面，所述双程记忆合金引片3设置于PTC元件1的下表面；所述第二金属引片22上的触点5位于所述绝缘外壳4上，所述双程记忆合金引片3与所述触点5相接触；所述绝缘外壳4设置于PTC元件1、金属引片2和双程记忆合金引片3外侧。该电路保护元件对电路有彻底保护作用，可重复使用，且可迅速感应电池组异常温度。

Description

一种电路保护元件、保护电路及电气/电子设备
技术领域
本发明涉及一种电路保护元件，尤其涉及一种具有PTC元件的电路保护元件、含有该电路保护元件的保护电路及电气/电子设备。
背景技术
PTC即正温度系数热敏电阻，PTC元件，既可以感知电路中的异常电流，并由自身发热转变为高阻状态来进行过流保护；又可以感知因为电池组的散热不良而产生的异常温度，被外界高温触发而转变为高阻状态进行过温保护。PTC元件作为可恢复性电路保护元件，在电池组线路板中发挥着重要的作用，同时，由于其遇高温电阻可成倍增长的特性及其与电池组紧密接触的位置，使其在可充电电池组的过流和过温保护中变得不可替代。
近年来，随着手机等移动电子设备性能的提升，对电池容量的要求也逐年提高，大容量电池所使用电流量的增加直接导致了对电路保护元件要求的提高。作为电路保护元件的PTC元件需要满足低电阻、动作迅速、保护彻底、可对电池的异常温度及时做出反应等各方面的性能要求。
而目前市场上常见的PTC元件多为Ni引片来与电池组接触，而镍的导热系数仅为90W/m·K，会造成因热量传导不够迅速而导致产品无法对异常温度及时作出反应。同时，即使是PTC强度很高的元件，其动作时在电路中也会残存漏电流，虽然只有几百毫安，但相比较于可将电路完全断开FUSE而言，仍然存在着安全隐患。
CN200780017824.8中公开了一种保护元件，该保护元件具有在两侧的主表面有金属电极的聚合物PTC元件、以及形状记忆合金导线，形状记忆合金导线利用包含可塑性树脂和导电性填充物的导电性粘结剂连接到聚合物PTC元件上。.形状记忆合金是导线状态，且未经包封，这样导致形状记忆合金很容易在保护元件的使用过程中受到挤压、碰撞而断裂；而且，形状记忆合金导线通过导电性粘结剂连接到聚合物PTC元件上，电阻比较高，而导电性粘结剂中的可塑性树脂，在受热后会变成熔融状态而到处流淌，不利于保护元件的重复使用。
发明内容
本发明为解决现有的电路保护元件保护性能不佳，保护元件不能很好的重复使用的技术问题，提供一种对电路有彻底保护作用，可重复使用且可迅速感应电池组异常温度的电路保护元件。
本发明提供一种电路保护元件，包括PTC元件1、第一金属引片21、带有触点5的第二金属引片22、双程记忆合金引片3和绝缘外壳4；所述第一金属引片21设置于PTC元件1的上表面，所述双程记忆合金引片3设置于PTC元件1的下表面；所述第二金属引片22上的触点5位于所述绝缘外壳4上，所述双程记忆合金引片3与所述触点5相接触；所述绝缘外壳4设置于PTC元件1、金属引片2和双程记忆合金引片3外侧。 
本发明提供的电路保护元件中，将双程记忆合金做成片状，使电路保护元件能够第一时间感受到异常温度并快速做出反应，同时，采用绝缘外壳4对PTC元件1的关键作用区域进行保护，有利于整个电路保护元件的使用，而且在第二金属引片22上设有触点5，利用触点5与双程记忆合金引片3导通，避免了树脂流淌现象的出现，有利于电路保护元件的重复使用。即采用本发明提供的电路保护元件，不仅可以对可充电电池组内的异常温度作出灵敏感应，更可以彻底对其进行电路断开保护，同时还具备可重复使用的性能。
本发明提供一种保护电路，该保护电路采用本发明所提供的电路保护元件。
本发明还提供一种电气/电子设备，该电气/电子设备采用本发明所提供的保护电路。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电路保护元件在常温下的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例提供的电路保护元件在异常温度下的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的电路保护元件的俯视结构示意图；
图4是本发明实施例提供的电路保护元件的仰视结构示意图。
 具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种电路保护元件，如图1到图4中所示，包括PTC元件1、第一金属引片21、带有触点5的第二金属引片22、双程记忆合金引片3和绝缘外壳4；所述第一金属引片21设置于PTC元件1的上表面，所述双程记忆合金引片3设置于PTC元件1的下表面；所述第二金属引片22上的触点5位于所述绝缘外壳4上，所述双程记忆合金引片3与所述触点5相接触；所述绝缘外壳4设置于PTC元件1、金属引片2和双程记忆合金引片3外侧。 
本发明提供的电路保护元件中，PTC元件1包括第一金属电极111、第二金属电极112和PTC芯材12，其中，第一金属电极111和第二金属电极112分别设于PTC芯材12的上侧和下侧；第一金属引片21设置于PTC元件1中第一金属电极111的上表面，所述双程记忆合金引片3设置于PTC元件1中第二金属电极112的下表面。
本发明提供的电路保护元件中， PTC元件1优选可为聚合物型PTC或陶瓷型PTC。
本发明提供的电路保护元件中，双程记忆合金引片3采用的时具有双程记忆效应的合金，具体是指在加热时可恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状的记忆合金。本发明提供的电路保护元件中，通过采用具有双程记忆效应的双程记忆合金引片，它在正常工作温度时保持与触点5直接接触的平面形状，当因感知到异常温度或因通过过电流而发热时，就会发生弯曲形变与触点5断开（如图2所示），彻底保护了电路。当异常解除时，双程记忆合金引片3就又恢复成可与触点5接触的平面形状，从而将电路导通。优选的，本发明提供的电路保护元件中，双程记忆合金引片3选自TiNi合金、TiNiNb合金或TiNiFe合金中的一种或几种。
本发明提供的电路保护元件中，优选的，双程记忆合金引片3下表面设有高导热金属层6，该高导热金属层6能够迅速将热量传递到双程记忆合金引片3上，使双程记忆合金引片3能够立即对异常温度做出反应。该高导热金属层6优选采用导热系数较高的金属，可以选自Ag、Cu、Au或Al中的一种或几种。
本发明提供的电路保护元件中，通过绝缘外壳4对PTC元件1的关键区域予以保护，优选的，绝缘外壳4的材质为聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、酚醛树脂或环氧树脂中的一种或几种。优选的，绝缘外壳4上设置有镂空，该镂空设置于绝缘外壳4与双程记忆合金引片3相接触的位置处，从而使感温的双程记忆合金引片3可以更贴近充电电池的电芯表面。
本发明提供的电路保护元件中，第二金属引片22上的触点5的形状优选为半球形、方形或插槽形；触点5的材质优选为Pt、Au、Ag、Cu、Ni或Sn；从而使电路保护元件的电阻更小。
本发明提供的电路保护元件，可通过以下方式得到：选择合适的双程记忆合金引片3，该双程记忆合金引片3在低温相状态为可与触点直接接触的平面状而高温相状态为弯曲状，将第一金属引片21用焊锡膏焊接在PTC元件1中第一金属电极111的上表面，将双程记忆合金引片3用焊锡膏焊接在PTC元件1中第二金属电极112的下表面，在PTC元件1外侧注塑绝缘外壳4，将第二金属引片22上的触点5设置于绝缘外壳4上，并使双程记忆合金引片3与触点5相接触。
本发明提供一种保护电路，该保护电路采用本发明所提供的电路保护元件。
本发明还提供一种电气/电子设备，该电气/电子设备采用本发明所提供的保护电路。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电路保护元件，包括PTC元件（1）、第一金属引片（21）、带有触点（5）的第二金属引片（22）、双程记忆合金引片（3）和绝缘外壳（4）；所述第一金属引片（21）设置于PTC元件（1）的上表面，所述双程记忆合金引片（3）设置于PTC元件（1）的下表面；所述第二金属引片（22）上的触点（5）位于所述绝缘外壳（4）上，所述双程记忆合金引片（3）与所述触点（5）相接触；所述绝缘外壳（4）设置于PTC元件（1）、金属引片（2）和双程记忆合金引片（3）外侧。
2.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述PTC元件（1）包括第一金属电极（111）、第二金属电极（112）和PTC芯材（12），所述第一金属电极（111）和第二金属电极（112）分别设于PTC芯材（12）的上侧和下侧。
3.如权利要求2所述的电路保护元件，其特征在于，所述第一金属引片（21）设置于PTC元件（1）中第一金属电极（111）的上表面，所述双程记忆合金引片（3）设置于PTC元件（1）中第二金属电极（112）的下表面。
4.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述PTC元件（1）为聚合物型PTC或陶瓷型PTC。
5.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述双程记忆合金引片（3）选自TiNi合金、TiNiNb合金或TiNiFe合金中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述双程记忆合金引片（3）下表面设有高导热金属层（6）。
7.如权利要求6所述的电路保护元件，其特征在于，所述高导热金属层（6）的金属为Ag、Cu、Au或Al中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述绝缘外壳（4）设置有镂空，所述镂空设置于绝缘外壳（4）与双程记忆合金引片（3）相接触处。
9.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述绝缘外壳（4）的材质为聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、酚醛树脂或环氧树脂中的一种或几种。
10.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述触点（5）的形状为半球形、方形或插槽形。
11.如权利要求1所述的电路保护元件，其特征在于，所述触点（5）的材质为Pt、Au、Ag、Cu、Ni或Sn中的一种或几种。
12.一种保护电路，其特征在于，具有权利要求1-11中任意一项的电路保护元件。
13.一种电气/电子设备，其特征在于，具有权利要求12的保护电路。
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