CN1046601C

CN1046601C - 浪涌电流吸收器模块及其制作工艺

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Publication number: CN1046601C
Application number: CN97103879A
Authority: CN
Inventors: 王琢之; 王弘毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1999-11-17
Anticipated expiration: 2017-04-04
Also published as: CN1161589A

Abstract

一种浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由至少一支以上的二极管构成的串联或并联复合管与外围元器件通过常规连接组成浪涌吸收电路，该电路经注塑固化工艺呈模块状；模块外的端点为连接被保护电路的输入端与输出端。制造上述浪涌电流吸收器模块的工艺，包括元器件筛选工艺、电路板制作工艺、元器件组装工艺、整体性能测试工艺、与之同时开始的模具选制工艺、注塑材料选配工艺，对装配且测试好的器件的注塑固化工艺及成品检验工艺。本发明的优越性在于：1.填补了“瞬态电压抑制二极管”应用范围的空白；2.工艺简单，制作成本低。

Description

浪涌电流吸收器模块及其制作工艺

本发明涉及一种电子器件及其制作工艺，特别是一种抑制电路中浪涌电流的保护器件--浪涌电流吸收器模块及其制作工艺。

电子电路中，常有瞬间出现的浪涌电流侵入电路、损害电路的功能。公知技术中防止浪涌电流有将“瞬态电压抑制二极管”(即T、V、S)并联于被保护电路的部位，当浪涌电流侵入电路时，“T、V、S”迅速进入击穿(导通)状态，旁路大电流对电压箝位，达到保护作用。“T、V、S”吸收功率大，但是它不能适应电路中可能出现的间歇时间短的重复性脉冲，其容许的“脉冲重复率”(即脉冲持续时间与间歇时间之比)很低，通常在10^-4-10^-3的范围，超出这一条件时脉冲功率的“积累效应”可能使其“烧毁”。成品的“T、V、S”的“变位电压”Vb是对应于起始导通电流Ib的测试值，对应于击穿电流Ip的击穿电压值为Vc、Vb值在5V以上，Vc与Vb之比称为箝位系数Cf,Cf通常为0.2-1.6由于“T、V、S”参数的限制当某些电路中的元件正常工作时端电压低于5V，并且经常出现重复性脉冲电流(“脉冲重复率”较高时)则不能使用“T、V、S”保护。

本发明的目的在于设计一种浪涌电流吸收器模块，该器件既能抑制电路中瞬间出现的浪涌电流脉冲，起到分流箝位作用，又能抑制短时间的过载电流，并且可以多次重复使用，是一种优于现有使用的“瞬态电压抑制二极管”(即“T、V、S”)的电路保护器件。本发明同时提出浪涌电流吸收器模块的制作工艺。

本发明的详细技术方案：一种浪涌电流吸收器模块，其特征于它是由至少一支以上的二极管构成的串联或并联复合管与外围元器件通过常规连接组成浪涌吸收电路，该电路经注塑固化工艺呈模块状，模块外的端点为连接被保护电路的输入端与输出端。

上述电路中使用的外围元器件可以是小型电容器C、小型电感元件L、整流电桥D、上述元器件在电路中可单独使用一件亦可共用多件，其连接方式为常规电路连接。

上述所说的至少一支以上的二极管与外围元器件的常规连接可以是串联连接亦可以是并联连接。

一种制造上述浪涌电流吸收器模块的工艺，其特征在于它是由元器件筛选工艺、电路板制作工艺、元器件组装工艺、整体性能测试工艺、与之同时开始的模具选制工艺、注塑材料选配工艺、对装配且测试好的器件的注塑固化工艺及成品检验工艺所组成；

所说的元器件筛选工艺包括对二极管、电容器、电感元件及整流桥的筛选、其筛选条件为：

1、二极管筛选：每个二极管必须测量其在起始导通电流Ig时的阀值电压Vg，以及最大允许导通电流Id时的电压值Vd，再根据产品参数Vb、Ib、Vc、Ip的不同要求按以下不同情况选取：

(1)多管(包括单管)串联复合时：Ig≤Ib,Vg=Vb/N,

Vd=Vc/N,Id≥Ip,

(2)多管并联复合时：Vg=Vb,Ig≤Ib/M,

Vd=Vc,Id≥Ip/M,

其中，N、M为二极管支数，均取小于5的正整数；

2、电容器筛选：电容器采用单支小型成品电容，其电容工作电压，Ve≥15V，漏电流≤2μA，

电容量C=1000μF±10％；

3、电感元件筛选：电感采用成品小型固定电感、

电感量取3-8mH，电阻值5-20Ω；

4、整流桥筛选：选成品整流桥或用二极管组合、按常规方法检测桥体参数，

所说的电路板制作工艺为常规工艺方法制作；

所说的元器件组装工艺为常规工艺方法制作；

所说的整体性能测试工艺包括对复合二极管、整流桥、电感电容器的测试、其中对整流桥、电感、电容器的测试为常规测试、复合二极管的测试应测其Vc、Ip、Vb、Ib，其范围应在Vc:0.6-4.8(V)、Ip:0.1-48(A)、Vb:0.3-2.4(V)、Ib:5-20(μA)；

所说的模具选制工艺为常规工艺方法制作：

所说的注塑材料选配工艺包括材料检验、材料称重及配连结器件，其中材料检验中的电阻率≥10¹⁵Ω.cm，介电系数≤2，介损因数≤32，介电强度≥10IV/mm，并适当加入不同颜色的色浆；

所说的注塑固化工艺包括控制环境条件，横具净化处理，其中固化时环境温度应保持恒定在20℃-25℃，并尽可能保持空气的洁净与干燥，热固化及热反应的温度应控制在100℃-150℃之间，

所说的成品检验工艺其检验标准同整体性能测试条件。

本发明中所涉复合二极管即“瞬态电流抑制二极管”的工作原理：众知，二极管的正向伏-安特性有一段不灵敏区(或称死区)，当外加电压在不灵敏的“阀值”电压Vg附近时，电流Ig很小(通常在10A以下)，外加电压超过Vg时，电流呈非线性上升达到其容许长期通过的电流Id时，其两端的电压Vd称为正向压降，型号相同的二极管各管的Vg、Ig、Vd、Id都非常相近，筛选参数差别小的同型号二极管N支串联后得到复合二极管的Vc′与Vd′将分别提高为单个管的N倍(Vd′、N、Vg、Vd′=N、Vd)，而Ig′、Id′基本不变(Ig′≈Ig、Id′≈Id)，如果是M支同型号二极管并联而成的复合二极管，其外加电压分别为Vg′=Vg,Vd′=Vd时，Ig′、Id′将分别比原单个管子的Ig、Id增大M倍(Ig′≈MIg、Id′≈MId)将不同型号的二极管筛选组合工艺处理后则可组成一支变位电压Vb、电流Ib、箝位电压Vc、击穿电流Ip适合需要的“瞬态电流抑制二极管(即图中T、I、S)应用中根据被保护电路的不同需要，通过电容C、电感L及整流桥D的各种组合，可以制成各种类型的组合式浪涌电流吸收器。图1-(a)(b)是适合于直流电路的单极型，图1-(c)(d)是适应于直流电路中保护两个相邻串联而又参数不同元件的单极双参数型，图1-(e)(f)是适用于交流电路的两极型，图1-(g)是两极双参数型。

本发明所涉组合式浪涌电流吸收器的应用原理：适用于直流电路的单极型浪涌电流吸收器与被保护元件r的连接方法如图2-(a)所示，若已知被保护元件r的正常工作电压为Ur，工作电流为Ir，其容许的过载倍数为Kr，只要按照Ib≤Ir、Vb＜Ur,Uc＞Kr·Ur,Up≥(Kr-i)·Ir四个条件选择所需浪涌电流吸收器的参数，用吸收器并接于r的两端后，既不影响r的正常工作，又可以对r有过载保护的作用，当浪涌电流侵入被保护元件r所处的电路时，浪涌电流吸收器中的电容C可以削弱尖脉冲浪涌电流的电压陡度(da/dc)，吸收其瞬态能量，浪涌电流吸收器中的瞬态电流抑制二极管则将r两端的电压箝位，旁路大电流(释放瞬态能量)，若r的承受涌流能力有限，并且其所处电路容许外加电感L时，可采用图2-(b)的结线方式，电感L则可以削弱浪涌电流的陡度(dl/dt)，加强对r的保护作用。对于交流电路则可使用图1-(e)(f)(g)三种类型的浪涌电流吸收器。

本发明的优越性在于：1、产品技术参数可以做到变位电压Vb≥0.4V,Ib≤10^-5A,Cf≥1.1,Ip≤50A，脉冲重复率η＞10⁴，特别适用于保护那些正常工作电流低，经常可能遭遇重复性大脉冲电流损害的弱电元件，如测试电路或装置仪器中的微安表、毫安表，或是正常工作电压低和弱电电路，填补了“瞬态电压抑制二极管”应用范围的空白；2、工艺简单，制作成本低。

以下结合附图及实施例进一步说明本技术。

图1为本发明所涉浪涌电流吸收器模块的实施例电路结构示意图。

1-(a)为瞬态电流抑制二极管单管型电路，与电容器C并联；

1-(b)为内附电感瞬态电流抑制二极管单管型电路；

1-(c)(d)为瞬态电流抑制二极管双管型电路，电容器C与之并联；

1-(e)为瞬态电流抑制二极管双管型电路，两支二极管首尾相接；

1-(f)为瞬态电流抑制二极管两极单管整流型，即加入整流桥D与电容器C：

1-(g)为瞬态电流抑制二极管两极双管整流型。

图2为本发明所涉浪涌电流吸收器使用状态示意图，即与被保护元件r的电路连接示意图。

2-(a)为适用于直流电路的单管型浪涌电流吸收器与r的连接方式，

2-(b)为外加电感L的单管型浪涌电流吸收器与r的连接方式。

图3为本发明所涉浪涌电流吸收器模块的制作工艺流程图。

实施例：

一种浪涌电流吸收器模块，其特征于它是由至少一支以上的二极管构成的串联或并联复合管与外围元器件通过常规连接组成浪涌吸收电路，该电路经注塑固化工艺呈模块状；模块外的端点为连接被保护电路的输入端与输出端；

例1：一种浪涌电流吸收器模块(见图1-a)，它是由一支复合管TIS与电容器C构成，电容器C并接于复合管TIS的两端后引出；

例2：一种浪涌电流吸收器模块(见图1-b)，它是由一支复合管TIS、电容器C与电感L构成，电容器C并接于复合管TIS两端后引出，复合管的正极与电感L一端在内部连接，电感L的另一端引出；

例3：一种浪涌电流吸收器模块(见图1-c)，它是由二支复合管TIS与电容器C构成，二复合管串联，串联后的两端并接电容器C后引出，二串联的复台管的串接点引出一中电位端；

例4：一种浪涌电流吸收器模块(见图1-d)，它是由二支复合管TIS与电容器C构成，二复合管的正极与电容器的一端连接后引出，复合管中的一支的负极端引出，另一支的负极端与电容器C的另一端连接后引出；

例5：一种浪涌电流吸收器模块(见图1-e)，它是由二支复合管TIS构成，二管的正、负极性首尾端相接后分别引出；

例6：一种浪涌电流吸收器模块(见图1-f)，它是由一支复合管TIS、电容器C及整流桥D构成，复合管的两端与电容器C并接，并接的两端其正极与整流桥的正极端相接，其负极与整流桥的负极端相接，整流桥的二交流端为引出端；

例7：一种浪涌电流吸收器模块(见图1-g)，它是由二支复合管TIS、电容器C及整流桥D构成，二复合管的正极与电容器的一端连接后引出，复合管中的一支的负极端引出，另一支的负极端与电容器C的另一端连接，其连接端与整流桥的负极相接后引出，整流桥的正极端引出，整流桥的二交流端为引出端。

Claims

1、一种浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由至少一支以上的二极管构成的串联或并联复合管与外围元器件通过常规连接组成浪涌吸收电路，该电路经注塑固化工艺呈模块状；模块外的端点为连接被保护电路的输入端与输出端。

2、由权利要求1所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于所说电路中使用的外围元器件可以是小型电容器C、小型电感元件L、整流电桥D、上述元器件在电路中可单独使用一件亦可共用多件，其连接方式为常规电路连接。

3、由权利要求1所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于所说的至少一支以上的二极管与外围元器件的常规连接可以是串联连接亦可以是并联连接。

4、由权利要求1、2、3所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由一支复合管TIS与电容器C构成，电容器C并接于复合管TIS的两端后引出。

5、由权利要求1、2、3所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由一支复合管TIS、电容器C与电感L构成，电容器C并接于复合管TIS两端后引出，复合管的正极与电感L一端在内部连接，电感L的另一端引出。

6、由权利要求1、2、3所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由二支复合管TIS与电容器C构成，二复合管串联，串联后的两端并接电容器C后引出，二串联的复合管的串接点引出一中电位端。

7、由权利要求1、2、3所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由二支复合管TIS与电容器C构成，二复合管的正极与电容器的一端连接后引出，复合管中的一支的负极端引出，另一支的负极端与电容器C的另一端连接后引出。

8、由权利要求1、2、3所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由二支复合管TIS构成，二管的正、负极性首尾端相接后分别引出。

9、由权利要求1、2、3所说的浪涌电流吸收器模块，其特征在于它是由一支复合管TIS、电容器C及整流桥D构成，复合管的两端与电容器C并接，并接的两端其正极与整流桥的正极端相接，其负极与整流桥的负极端相接，整流桥的二交流端为引出端。

10、由权利要求1、2、3所说的浪涌电流吸收器模块，它是由二支复合管TIS、电容器C及整流桥D构成，二复合管的正极与电容器的一端连接后引出，复合管中的一支的负极端引出，另一支的负极端与电容器C的另一端连接，其连接端与整流桥的负极相接后引出，整流桥的正极端引出，整流桥的二交流端为引出端。