CN104867795A - 一种具保险及示警机制的突波洩放器 - Google Patents

Abstract

一种具保险及示警机制的突波洩放器，包括一介电材料、二导电条及一绝缘体；介电材料的两相对侧面分别贴覆有一电极；导电条由一第一导电材料制成，其邻近一端的部位贴附至对应的电极，邻近另一端的部位作为一第一接脚，第一接脚的末端分别被电气连接至一电子设备的供电端，且第一接脚被分割成两段，两段的对应端透过焊接一第二导电材料，而串连成一体，第二导电材料的熔点小于第一导电材料的熔点；绝缘体包覆在介电材料、电极及导电条上，仅第二导电材料及第一接脚外露在绝缘体外。本发明设计的突波洩放器能同时提高突波洩放器的安全性及警示性，进而有效确保电子设备的使用寿命及安全性。

Description

一种具保险及示警机制的突波洩放器

技术领域

本发明涉及一种突波洩放器，尤指一种结构简单，能在完全无需增设额外保险元件的前提下，具备保险功能及示警效果的突波洩放器，以有效防止突波洩放器因大电流继续通过、持续累积高温而发生起火燃烧的危险，同时，能显示该突波洩放器是否已毁损。

背景技术

现今大多数电子设备中均设有继电器(relay)、电子开关(switch)或螺管线圈(solenoid)等切换控制元件，在电子设备的运作过程中，该切换控制元件必然会执行大量的切换动作，以断开及导通线路，且因此产生大量突波，进而对电子设备的运作造成负面影响，如：造成电子设备误动作等。为解决前述问题，传统上，相关电子设备的业者均会在该电子设备的供电端上设置一突波洩放器，以便在产生突波时，能透过该突波洩放器形成一放电路径，进而保护电子设备不会因该突波而受到损害。

目前市场上最常见的习用突波洩放器1，请参阅图1、图2，包括一介电材料10、二导线12及一绝缘体13；其中，介电材料10由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，由于该多晶半导体陶瓷材料内包含极大量且杂乱的氧化锌颗粒，且氧化锌颗粒与其他氧化物的交界处，会形成晶界层，而发生二极体效应，因此，整个介电材料相当于大量背向相连的二极体的集合体，在低电压的状态下，仅有少部份的微小逆向漏电电流会通过介电材料。然而，在遇到高电压时，则会发生击穿效应(punch-through effect)，使得高电压的大电流能通过介电材料，介电材料之所以会被广泛地应用于制作突波洩放器，主要是因其具备低电压时高电阻、高电压时低电阻的非线性电流-电压特性，介电材料10的两相对侧面上分别贴覆有一电极(electrode)11；各导线12上邻近其一端的部位被焊接固定至对应的电极11，各导线12上邻近其另一端的部位则作为一接脚121，以令习用突波洩放器1能透过接脚121，电气连接至一电子设备(图中未示)的供电端；绝缘体13包覆在介电材料10、电极11及导线12上，仅接脚121外露在绝缘体13之外。

在习用突波洩放器1中，导线12与介电材料10之间呈「线接触」的连接关系，因此，在有限的焊接面积下，介电材料10与各导线12间之相互固接处，必须承受极高的电压与电流，极易发生崩裂；再者，由于介电材料10的单位面积所需承受的电压与电流亦极高，故，当较高的瞬间电压通过介电材料10时，极可能在介电材料10的电阻体上产生穿孔，导致更大的瞬间电流通过，并因电弧而产生高热起火；此外，许多研究结果均显示，习用突波洩放器1在遭受多次大电流衝击后，即便没有立即发生前述瞬间崩裂或起火燃烧的情事，过高的温度也会加速介电材料10老化，使得介电材料10逐步发生低阻线性化的现象，而在介电材料10上产生若干脆弱点，当更高的漏电流发生频率增加，且漏电流集中流入至各脆弱点时，将使各脆弱点的材料融熔形成短路孔，此时，若后续的大电流灌入至各短路孔，则必然会产生高热，进而使传统突波洩放器1起火燃烧。

有鉴于此，请参阅图3所示，业者在将习用突波洩放器1安装至一电子设备2的一供电端Vi时，均会将其并联在供电端Vi与电子设备2的电路间，且在其中的一供电接脚上串联一保险元件3(fuse)，以期在介电材料10与各导线12间的相互固接处发生崩裂，或介电材料10的电阻体上产生穿孔的情形下，令保险元件3内的保险丝能被瞬间通过的大电流及其所产生的高温熔断，成为断路状态，以避免持续供电而发生前述起火燃烧的危险，进而确保电子设备2不致因此而受损。但是，增设保险元件3不仅会增加制造成本，亦会增加线路设计的複杂度，并占用了电路空间，此亦为相关电路无法被设计成更为轻薄短小的主要原因。

针对此，请参阅图4所示，部分业者乃考虑在图1、图2所示的习用突波洩放器1内增设一温感保险元件14(thermal fuse)，温感保险元件14的一端141被焊接固定至电极11上，且连同介电材料10、电极11及导线12被包覆在绝缘体13内，仅使接脚121及温感保险元件14的另一端142外露在绝缘体13之外，以期在温感保险元件14感测到电极11的温度超过一预定临界值时，温感保险元件14能成为断开状态，进而驱使供电端中止继续供电。然而，此一设计及作法，除无法省略温感保险元件14的成本外，亦会增加突波洩放器本身的体积及其在电路上所占用的空间，且其整体电路还因需被设计成能根据温感保险元件14的断开，而适时中止供电，故使得整体电路变得更为複杂。

综上所述，如何设计出一种结构简单且不增加成本的突波洩放器，令其除具备洩放突波的特性外，还能在完全无需增设额外保险元件及複杂示警电路的前提下，仍具备保险及示警的机制，以期在介电材料10与各导线12间相互固接处发生崩裂，或介电材料10的电阻体产生穿孔的情形下，突波洩放器能成为断路，进而有效避免发生前述起火燃烧的危险及确保电子设备不致受损，且能警示使用者突波洩放器的毁损状态，俾据以立刻更换，即成为本发明在此亟欲探讨的一重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具保险及示警机制的突波洩放器，能同时提高突波洩放器的安全性及警示性，进而有效确保电子设备的使用寿命及安全性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种具保险及示警机制的突波洩放器，包括，一介电材料、二导电条(如：线状或板状)及一绝缘体；其中，介电材料由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，介电材料的两相对侧面上分别贴覆有一电极；导电条由一第一导电材料制成，其上邻近一端的部位贴附至对应的电极，其上邻近另一端的部位作为一第一接脚，第一接脚的末端分别被电气连接至一电子设备的供电端，且第一接脚被分割成两段，两段的对应端透过焊接一第二导电材料，而串连成一体，第二导电材料的熔点小于第一导电材料的熔点，以在导电条承受一大电流，且其所产生的高温超过第二导电材料的熔点时，第二导电材料能被熔断，进而使第一接脚的两段的对应端断开；绝缘体包覆在介电材料、电极及导电条上，仅第二导电材料及第一接脚外露在绝缘体之外。

如此，当一衝击电流流经该突波洩放器，且其高电压造成导电条上邻近其一端的部位分别自对应的电极上崩离，或其高电压击穿介电材料，导致极大的瞬间电流继续通过突波洩放器，而产生极高的温度时，第二导电材料会因瞬间电流及其所产生的高温而被迅速熔断，令第一接脚形成断路，以产生相当于保险丝的机制，避免突波洩放器因大电流继续通过、持续累积高温而起火燃烧，进而有效防止电子设备或其上电子线路或元件发生毁损。

进一步，导电条上邻近一端的部位形成有一弯折部，弯折部贴附至对应的电极，且被包覆在绝缘体内，以藉弯折部增加导电条与对应的电极间的导电接触面积。

又，所述导电条弯折部上延伸设有一第二接脚，第二接脚与对应的第一接脚相互间隔，第二接脚的末端透过一发光元件(如：发光二极体)串接成一体，第二接脚及发光元件均外露在绝缘体之外。如此，在第二导电材料被熔断，且第一接脚形成断路的情形下，发光元件会因无法获得供电，而呈现熄灭状态，以充分发挥其示警效果，令使用者能据以立即得知突波洩放器已毁损，必需立刻进行更换，以确保重新更换的突波洩放器能对后续的衝击电流产生应有的洩放效果。

另外，第一导电材料的阻抗小于第二导电材料的阻抗，以在大电流通过第二导电材料时，第二导电材料能因其上高阻抗产生的高温，而迅速被熔断，而使第一接脚形成断路。

附图说明

图1为传统突波洩放器的分解示意图；

图2为传统突波洩放器完成组装的局部剖面示意图；

图3为传统突波洩放器的安装线路示意图；

图4为另一传统突波洩放器完成组装的局部剖面示意图；

图5为本发明第一较佳实施例完成组装的局部剖面示意图；

图6为本发明的导电条的其它较佳构形的示意图；

图7～图9为本发明第二较佳实施例完成组装的局部剖面示意图。

具体实施方式

本发明提供一种具保险及示警机制的突波洩放器，突波洩放器应用至一电子设备的供电端，请参阅图5所示，在本发明的第一较佳实施例中，突波洩放器5包括一介电材料50、二导电条52及一绝缘体53；其中，介电材料50由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，介电材料50的两相对侧面上分别贴覆有一电极51；导电条52分别由一第一导电材料制成，其上邻近一端的部位分别贴附至对应的电极51，其上邻近另一端的部位则分别作为一第一接脚521，第一接脚521的末端分别被电气连接至一电子设备(图中未示)的供电端，第一接脚521被分割成两段A、B，两段A、B的对应端透过焊接一第二导电材料C，而串连成一体，第二导电材料C的熔点小于第一导电材料的熔点，以在导电条52承受一大电流，且其所产生的高温超过第二导电材料C的熔点时，第二导电材料C能被熔断，进而使第一接脚521的两段A、B的对应端断开；绝缘体53包覆在介电材料50、电极51及导电条52上邻近一端的部位，仅使第二导电材料C及第一接脚521外露在绝缘体53之外。

如此，当一衝击电流流经突波洩放器5，且其高电压造成导电条52上邻近其一端的部位分别自对应的电极51上崩离，或其高电压击穿介电材料50，导致极大的瞬间电流继续通过突波洩放器5，而产生极高的温度时，第二导电材料C会因极大的瞬间电流或极高的温度而被迅速熔断，进而令第一接脚521形成断路，以产生相当于保险丝的机制，避免突波洩放器5因大电流继续通过、持续累积高温而起火燃烧，进而有效防止电子设备或其上电子线路或元件发生毁损。

本发明的导电条52的构形并不局限于附图所示的构形，在本发明的其它实施例中，还包括图6所示导电条62、72、82的构形，导电条62、72、82上邻近一端的部位形成有一弯折部622、722、822，弯折部622、722、822贴附至对应的电极51，且被包覆在绝缘体53内，其中，导电条62呈线状，弯折部622与对应的电极51间呈线接触的连接关系，导电条72、82呈板状，弯折部722、822与对应的电极51间呈面接触的连接关系，以藉弯折部622、722、822增加导电条62、72、82与对应的电极51间的导电接触面积。

在本发明的其它实施例中，请参阅图6所示，导电条62、72、82上除了第一接脚621、721、821之外，弯折部622、722、822上还延伸设有一第二接脚623、723、823，第二接脚623、723、823与对应的第一接脚621、721、821相互间隔，请参阅图7～图9所示，第二接脚623、723、823的末端能透过一发光元件90(如：发光二极体)串接成一体，且第二接脚623、723、823及发光元件90均外露在绝缘体53之外。如此，在第二导电材料C被熔断，且第一接脚621、721、821形成断路的情形下，发光元件90会因无法获得供电，而呈现熄灭状态，以充分发挥其示警效果，令使用者能据以立即得知突波洩放器6、7、8已毁损，必需立刻进行更换，以确保重新更换的突波洩放器能对后续的衝击电流产生应有的洩放效果。

在本发明的前述较佳实施例中，导电条52、62、72、82的第一导电材料的熔点不仅大于第二导电材料C的熔点，第一导电材料的阻抗值更小于第二导电材料C的阻抗值，因此，第一导电材料以铜为最佳，第二导电材料C则以铝、银、锡、锌或其合金为最佳。如此，在极大的瞬间电流通过第二导电材料C时，能因第二导电材料C的高阻抗值及低熔点，而使第二导电材料C能迅速产生高温，进而因高温而迅速被熔断，以令第一接脚521、621、721、821快速形成断路。

据此，本发明即能在完全无需增设额外保险元件的前提下，利用前述实施例中构造简单及成本低廉的架构，量产制作出兼具保险功能及示警效果的突波洩放器6、7、8，以在各电极51与各导电条62、72、82间相互固接处发生崩裂，或介电材料50的电阻体产生穿孔的情形下，使导电条62、72、82的第二导电材料C能因大电流通过所产生的高温而迅速被熔断，进而使突波洩放器6、7、8迅速成为断路状态，以避免发生现有技术中所述及的起火燃烧的危险，并确保电子设备不致因此受损，此外，还能因发光元件90不再发光所产生的示警效果，令使用者据以立刻得知必需重新更换突波洩放器6、7、8，以确保新的突波洩放器能对后续的衝击电流产生应有的洩放效果。

按以上所述，仅是本发明的若干较佳实施例，但本发明所主张的权利范围并不局限于此，按凡熟悉该项技艺的人士，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易思及的等效变化，均应属不脱离本发明的保护范畴。

Claims (7)

1.一种具保险及示警机制的突波洩放器，其特征在于，包括：

一介电材料，由多晶半导体陶瓷材料制成的一板体，介电材料的两相对侧面上分别贴覆有一电极；

二导电条，分别由一第一导电材料制成，其上邻近一端的部位贴附至对应的所述电极，其上邻近另一端的部位作为一第一接脚，第一接脚的末端分别被电气连接至一电子设备的供电端，第一接脚被分割成两段，两段的对应端透过焊接一第二导电材料而串连成一体，第二导电材料的熔点小于第一导电材料的熔点；

一绝缘体，包覆在所述介电材料、电极及导电条上，仅所述第二导电材料及所述第一接脚外露在绝缘体之外。

2.如权利要求1所述的突波洩放器，其特征在于，所述导电条的一端形成有一弯折部，弯折部贴附至对应的电极，且被包覆在所述绝缘体内。

3.如权利要求2所述的突波洩放器，其特征在于，所述的导电条弯折部上延伸设有一第二接脚，第二接脚与对应的所述第一接脚相互间隔，第二接脚的末端透过一发光元件串接成一体，第二接脚及发光元件均外露在绝缘体之外。

4.如权利要求1所述的突波洩放器，其特征在于，所述的第一导电材料的阻抗值小于第二导电材料的阻抗值。

5.如权利要求1或4所述的突波洩放器，其特征在于，所述的第一导电材料为铜，所述第二导电材料为铝、银、锡、锌或其合金。

6.如权利要求2或3所述的突波洩放器，其特征在于，所述的导电条呈线状，其弯折部与对应的电极间呈线接触的连接关系。

7.如权利要求2或3所述的突波洩放器，其特征在于，所述的导电条呈板状，其弯折部与对应的电极间呈面接触的连接关系。