CN104903988A - 阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置 - Google Patents

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CN104903988A CN201380061411.5A CN201380061411A CN104903988A CN 104903988 A CN104903988 A CN 104903988A CN 201380061411 A CN201380061411 A CN 201380061411A CN 104903988 A CN104903988 A CN 104903988A
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安奎镇
陈相准
金炫昌
李京美
金恩民
姜泰宪
李侊勋
安相玟
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Abstract

本发明公开了一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置。本发明的复合保护装置，将电阻组件形成为一种结构物形状，因此提高了电阻组件的耐用性，且能够有利于适用自动化的表面安装技术，且当熔化组件被熔断时可充分地确保绝缘距离。

Description

阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置
技术领域
本发明公开了一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置。本发明的复合保护装置，将电阻组件形成为一种结构物形状，因此提高了电阻组件的耐用性，且能够有利于适用自动化的表面安装技术，且当熔化组件被熔断时可充分地确保绝缘距离。
背景技术
单向(non-return)保护装置的工作原理是通过检测被保护设备因过电流而引起的过热现象，或者感应周边稳定的异常过热现象来被驱动。该装置为了维持设备的稳定性，在预定的稳定下被驱动以阻断电路检测。举例来说，有一种保护装置，其通过用于检测设备异常状态的电流信号来加热电阻，并通过所产生的热来操作保险丝单元。在包括保护装置的锂离子二次电池之中，其中包括位于陶瓷基板上并在异常状态产生热量的电阻并使用膜电阻，保护装置可以防止性能退化或因过充电模式下的电极的表面上形成的枝晶点火，或可以防止电池在充电模式被充电到超过一个预定的电压。
韩国公开专利10-2001-0006916公开了一种保护装置，在基板上设置有低熔点金属体电极和加热组件；在低熔点金属体电极和加热组件上直接形成有低熔点金属体；在低熔点金属上形成有由固体助熔剂构成的内部密封件以避免低熔点金属体表面氧化；以及在内部密封件外侧形成有外部密封件或盖体以避免低熔点金属体熔断时熔融材料泄漏到保护组件的外部。
图13a和图13b是在现有的电阻(加热组件)上面形成有熔化组件(熔点低的金属体)的保护装置的俯视图和剖视图。图14是一张照片，显示当过电压施加到现有的保护装置时熔化组件被熔断的状态。
参考图13a和图13b，现有的保护装置包括：陶瓷基板1；形成在陶瓷基板1上的糊型电阻2；绝缘器3，保险丝端子4，熔化组件5和外壳6依序层叠在电阻2上。保险丝端子4包括连接至电阻端子8的连接部4a。
当电流流经所述电阻时，在电阻上产生的热量通过与保险丝端子连接的电阻端子而被消散。即，熔化组件无法均匀地供应从电阻产生的热量，从而使得相对较少的热量施加到与连接部4a相近的区域。
因此，如图14所示，当熔化组件5被熔断时，熔化组件两侧的熔化表面是不均匀的，因此与连接部相近的区域的绝缘距离非常小，从而导致绝缘稳定性下降。
此外，现有的保护装置的电阻，其涂料是由无机粘合剂或有机粘合剂形成的涂层形成，从而降低了耐久性，并没有表现出足够的时间滞后特性，以便使用在高电压环境下。
发明内容
因此，鉴于上述问题，本发明提供一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中电阻组件被形成为一种结构物形状，因此提高了电阻组件的耐用性，且有利于适用自动化表面安装技术。
本发明同时提供一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中多个电阻组件串联连接在以熔化组件为基准的两侧，当熔化组件被熔断时可充分确保绝缘距离。
本发明同时提供一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中电阻组件和熔化组件彼此间隔开来，从而避免电阻在参考电压下被熔断。
根据本发明，本发明提供一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，包括：熔化组件，连接至形成在主电路上的第一端子与第二端子，用于当过电流施加于该主电路时被熔断；电阻组件，连接至电阻端子，其中该电阻端子连接至该熔化组件；以及切换装置，连接至保护电路，当施加有参考电压时用于控制电流流向该电流端子，当施加有超过参考电压的电压时用于控制电流流向该电阻端子，其中该第一端子与该第二端子以及该电阻端子彼此隔开地一并配置在同一平面上，当施加有超过该参考电压的电压时该熔化组件被该电阻组件产生的热熔断。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的电阻组件为多个，并且并联连接。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的电阻组件包括分设在以熔化组件为基准的两侧且彼此串联连接的第一电阻组件与第二电阻组件。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的第一端子和第二端子之间设置有连接端子，该连接端子与第一电阻组件、第二电阻组件连接；绝缘层和导电层依序层叠在该连接端子上，且第一电阻组件和第二电阻组件与熔化组件一并设置在导电层上。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的该第一电阻组件、第二电阻组件分别与第三端子、第四端子连接，该导电层的一端部与该第三端子连接，并且另一端部与该第四端子连接被阻断，当切换装置被导通的时候，流经该主电路的电流依序流向该熔化组件、导电层、第三端子、第一电阻组件、连接端子、第二电阻组件和第四端子。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的该电阻组件包括：由陶瓷材料构成的陶瓷电阻组件；端子部，形成在该陶瓷电阻组件的两端；以及电阻层，形成在该陶瓷电阻组件的外周面。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的熔化组件具有环状外形。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的其中该切换装置包括：晶体管；以及控制部，当施加有高于参考电压的电压时，施加用于导通该晶体管的控制信号，从而控制电流流向该电阻组件。
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的其中该电阻组件包括：绝缘罩，围绕该电阻组件的外周面，其中在该绝缘罩中仅朝向该熔化组件的方向被开口，从而使得在该电阻组件产生的热集中到该熔化组件。
因此，根据如上所述的本发明的一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中电阻组件被形成为一种构造物，因此提高了电阻组件的耐用性，且有利于适用自动化表面安装技术。
根据本发明的一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中多个电阻组件串联连接在以熔化组件为基准的两侧，当熔化组件被熔断时可充分确保绝缘距离。
根据本发明的一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中电阻组件和熔化组件彼此间隔开来，从而避免电阻在参考电压下被熔断。
附图说明
图1是本发明的用于阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的电路图；
图2是本发明第一实施例复合保护装置的平面图；
图3a和图3b是本发明第一实施例复合保护装置的立体图和展开图；
图4是本发明的电阻组件的剖视图；
图5a和图5b是一个电路图和平面图，其中显示过电流提供到主电路时，熔化组件被熔断的情况；
图5c是一张照片，其中显示供应过电流使得熔化组件被熔断的情况；
图6a和图6b是一个电路图和平面图，其中显示熔化组件被熔断；图6c是一张照片，其中显示过电流施加到熔化组件时，熔化组件被熔断的情况；
图7是如图3a所示的本发明的第一实施例复合保护装置的A-A的剖视图；
图8是本发明第二实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的俯视图；
图9是本发明第二实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的剖视图；
图10是本发明第三实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的剖视图；
图11是本发明第四实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的平面图；
图12a和图12b是本发明第四实施例复合保护装置的立体图和分解透视图；
图13a和图13b是现有的保护装置的俯视图和剖视图，包括电阻(加热组件)上的熔化组件(熔点低的金属体)；以及
图14是一张照片，显示当过电压施加到现有的保护装置，熔化组件被熔断的状态。
主要部件附图标记：
10                 熔化组件
11                 前端区域
13                 后端区域
20                 电阻组件
21                 陶瓷电阻组件
22                 电阻层
23                 端子部
24                 镀层
25                 绝缘罩
30                 切换装置
31                 晶体管
32                 二极管
33                 控制部
40                 连接端子
41                 绝缘层
42                 导电层
50                 第一端子
50a                第二端子
55                 第三端子
55a                第四端子
60                 电阻端子
具体实施方式
以下，将参照附图对本发明进行说明。
当相关技术的详细描述可能会不必要地模糊本发明的主题事项时，其描述将被省略。此外，后续将要使用的术语已经考虑到了本发明的功能而被定义的术语，其解释可能会因为使用者，使用者的目的或判例而有所不同。因此，每个术语的含义应当基于本说明书公开的全部内容加以解释。
图1是本发明的用于阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的电路图。
参考图1，阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置(在下文中称其为复合保护装置)通过连接至主电路的熔化组件10的熔断，在异常状态下保护连接至主电路的装置。
首先，能够适用复合保护装置的主电路在类型上没有特别的限制，例如，其可以是用于对可携式二次电池进行充电的电路。因此，将对可携式二次电池进行充电的电路上适用复合保护装置的情形作为实施例进行详细说明。
在复合保护装置上相互连接有熔化组件10、和电源、充电器。
保护电路并联连接于电源端子和充电器之间，用于感应超过参考电压的电压被施加的情形，以保护充电器。具体来说，保护电路可以包括：多个电阻组件20，串联连接于熔化组件10；以及切换装置30，连接于电阻组件20。
作为示例性实施例切换装置30可以包括：二极管32、晶体管31以及控制部33，用于当所施加的电压超过或低于参考电压时施加用于开启晶体管31的控制信号，从而控制电流流向电阻组件20，但本发明并不限于此。
图2是本发明第一实施例复合保护装置的平面图；图3a和图3b是本发明第一实施例复合保护装置的立体图和展开图。
参考图2和图3b，本发明的复合保护装置主要包括：熔化组件10，电阻组件20(即，第一电阻组件20和第二电阻组件20a)，和切换装置30。
本发明的熔化组件10连接到形成在主电路上的第一端子50和第二端子50a，当过电流施加于主电路时熔化组件10会熔断以保护充电器。
作为示例性实施例，熔化组件10可由熔点为120～220℃的低熔点金属或合金构成。
连接端子40连接到第一电阻组件20和第二电阻组件20a，连接端子设置在第一端子50和第二端子50a之间。连接端子40的两端分别电性连接于电阻端子60a和60c。
绝缘层41和导电层42依序层叠在连接端子40上，且第一电阻组件20和第二电阻组件20a与熔化组件10一并设置在导电层42上。
绝缘层41用于将连接端子40与导电层42电性绝缘。
导电层42不仅让熔化组件10、第一电阻组件20和第二电阻组件20a彼此电性连接，而且让从第一电阻组件20和第二电阻组件20a产生的热传递到熔化组件10。通过在绝缘层41上涂覆银(Ag)糊剂或类似的材料可以形成导电层42。
导电层42具有第一端和第二端，第一端连接于第三端子55，第二端与第四端子55a绝缘，第一阻组件20和第二电阻组件20a彼此串联连接。
在同一平面上一并相隔设置第一端子50和第二端子50a以及电阻端子60(如60a、60c、60b和60d)。因此，位于导电层42上的第一电阻组件20和第二电阻组件20a可以彼此相隔地布置在以熔化组件10为基准的两侧。
另一方面，当过电压被施加到主电路时，从而导通切换装置30时，主电路中的电流依次流经熔化组件10、导电层42、第三端子55、第一电阻组件20、连接端子40、第二电阻组件20，以及第四端子55a。
图4是本发明的电阻组件的剖视图。如图4所示，作为一示例性实施例，电阻组件20可包括：由陶瓷材料制成的陶瓷电阻组件21，形成在陶瓷电阻组件21的两端的端子部23，形成在陶瓷电阻组件21上的电阻层22，以及用于保护电阻层22的镀层24。然而，本发明的实施例不限于上述例子。即，电阻组件的例子还可以包括：在外表面上缠绕有线圈的电阻组件、形成有螺旋沟槽的电阻组件、MELF型电阻组件、芯片式电阻组件等多种电阻组件。
如上所述，相较于在熔化组件涂上糊剂所形成的现有的电阻组件，复合保护装置的电阻组件被形成为一种结构物形状，因而可以提高耐用性。因此，可以避免电阻组件在熔化组件被熔断之前先被熔断的情况，因此可以稳定地保护充电器。
此外，电阻组件与熔化组件10可以分开配置，因此有利于使用表面接着技术(surface mounting technology)。
图5a和图5b是一个电路图和平面图，其中显示过电流提供到主电路时，熔化组件被熔断的情况；图5c是一张照片，其中显示供应过电流使得熔化组件被熔断的情况。
参考图5a至图5c，当突波电流瞬间地施加到主电路时，熔化组件10被所产生的热熔断。
此时，熔化组件10在其前端区域11被熔断且使主电路短路，因此可以避免充电器损坏或爆炸。当突波电流瞬间地施加到主电路时，熔化组件10被所产生的热熔断。
图6a和图6b是一个电路图和平面图，其中显示熔化组件被熔断；图6c是一张照片，其中显示过电流施加到熔化组件时，熔化组件被熔断的情况。
参考图6a至图6c，如上所述，当电压高于参考电压时，例如，当施加有过电压时，切换装置控制电流流入第一电阻组件和第二电阻组件(参考图1)。熔化组件10在其前端区域11和后端区域13因过电流施加到第一电阻组件20和第二电阻组件20a时所产生的热而被熔断，从而保护充电器。
如上所述，本发明的复合保护装置可保护处于异常状态(即，当施加过电压或过电流时)下的充电器。
具体而言，参考图5c和图6c，可以确定的是，和现有的保护装置相比，复合保护装置可以确保熔化组件10具有足够的熔断距离。
图7是如图3a所示的本发明的第一实施例复合保护装置的A-A的剖视图。
参考图7，在复合保护装置中，第一电阻组件20和第二电阻组件20a一并设置在以熔化组件10为基准的两侧。因此，当高于参考电压的电压施加到主电路时，熔化组件10被第一电阻组件20和第二电阻组件20a散发的辐射热以及通过导电层42传导转移的热而熔断。
由于第一电阻组件20和第二电阻组件20a被设置在熔化组件10的两侧，所以当熔化组件10被熔断时，可充分确保绝缘距离(参照图6c)。
本发明的复合保护装置的第一电阻组件20和第二电阻组件20a与熔化组件10之间隔开了预定的间隔。因此，当低于参考电压的电压被施加到主电路时，即使电流被短暂地施加到第一电阻组件20和第二电阻组件20a，由于第一电阻组件20和第二电阻组件20a与熔化组件10之间彼此间隔，可以确保预定的熔断时间。
图8是本发明第二实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的俯视图。图9是本发明第二实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的剖视图。
参考图8和图9，本发明的熔化组件10a是具有一个空心中央区域的环形，其外形与图2的平板型的熔化组件10有所不同。
通过将熔化组件10a配置成环形，可以自由地控制熔断时间。
此外，熔化组件10a的熔断部(blown-out portion)比平板型的熔化组件10具有更窄的宽度，因此当熔化组件被熔断时，绝缘距离增加，从而充电器发生爆炸的风险会显著降低。
图10是本发明第三实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的剖视图。
参考图10，本发明的复合保护装置可以包括：绝缘罩25，设置在第一电阻组件20和第二电阻组件20a的外表面。
绝缘罩25提供的方向性，使得第一电阻组件20和第二电阻组件20a产生的热量被集中在熔化组件10。
因此，绝缘罩25围绕着电阻组件20，并且朝向熔化组件10的方向具有开口的结构。
如上所述，通过在电阻组件的外表面部分形成绝缘罩25，可以缩短熔断时间，并且可以防止热传递到相邻的设备。
图11是本发明第四实施例阻止异常状态的电流和电压的复合保护装置的平面图。图12a和图12b是本发明第四实施例复合保护装置的立体图和分解透视图。
参考图11至图12b，本发明的复合保护装置可以包括：熔化组件10、电阻组件20以及切换装置30。熔化组件10连接到形成在主电路上的第一端子50和第二端子50a，且当过电流施加到主电路时被熔断。电阻组件20连接至一对电阻端子60，电阻端子60形成在保护电路上，保护电路连接至熔化组件10。切换装置30连接至保护电路，当施加参考电压时用于控制电流流向第一端子50和第二端子50a，当施加超过参考电压的电压时用于控制电流流向电阻端子60。不同于图1至图3b所述的第一实施例，在第一实施例中两个电阻组件互相串联连接，然而在本实施例中只有一个电阻组件。因为仅仅设置了一个电阻组件20，所以电阻组件20和熔化组件10直接形成在连接端子40上。
如上所述，复合保护装置可包括如第一实施例中所示多个电阻组件，也可根据电路设计和条件而包括一个电阻组件。
另外，本发明通过实施例和附图详细说明了本发明的具体实施方式，但本发明并不限于此。本领域的普通技术人员应当理解在不脱离本发明宗旨的前提下可以存在多种变换和改变。因此本发明的保护范围不应局限于具体的实施方式，而由权利要求所限定的范围所界定。
【工业应用】
本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，将多个电阻组件串联设置在以熔化组件为基准的两侧，从而当熔化组件被熔断时能够确保足够的绝缘距离，并且通过将电阻组件和熔化组件予以隔开，从而能够防止在参考电压下电阻被熔断。

Claims (5)

1.一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，包括：
熔化组件，连接至形成在主电路上的第一端子与第二端子，用于当过电流施加于该主电路时被熔断；
电阻组件，连接至电阻端子，其中该电阻端子连接至该熔化组件；以及
切换装置，当施加有超过参考电压的电压时用于控制电流流向该电阻端子，
其中该第一端子与该第二端子以及该电阻端子彼此隔开地一并配置在同一平面上，
当施加有超过该参考电压的电压时，该熔化组件被该电阻组件产生的热熔断，
该电阻组件包括串联连接设置在以该熔化组件为基准的两侧的第一电阻组件、第二电阻组件，
在该第一端子、第二端子之间设置有与该第一电阻组件、第二电阻组件连接的连接端子，该连接端子的上面依序层叠有绝缘层和导电层，在该导电层的上面一并设置有该第一电阻组件、第二电阻组件和该熔化组件，
通过该电阻组件的辐射热和该导电层的传导热，该熔化组件被熔断。
2.根据权利要求1所述的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中，
该第一电阻组件、第二电阻组件分别与第三端子、第四端子连接，
该导电层的一端部与该第三端子连接，并且另一端部与该第四端子连接被阻断，
当切换装置被导通的时候，流经该主电路的电流依序流向该熔化组件、导电层、第三端子、第一电阻组件、连接端子、第二电阻组件和第四端子。
3.根据权利要求1所述的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中该电阻组件包括：
陶瓷电阻组件；
端子部，形成在该陶瓷电阻组件的两端；以及
电阻层，形成在该陶瓷电阻组件的外周面。
4.根据权利要求1所述的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中该切换装置包括：
晶体管；以及
控制部，当施加有高于参考电压的电压时，施加用于导通该晶体管的控制信号，控制电流流向该电阻组件。
5.根据权利要求1所述的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中该电阻组件包括：
绝缘罩，围绕该电阻组件的外周面，
其中，在该绝缘罩中仅朝向该熔化组件的方向被开口，使得在该电阻组件产生的热集中到该熔化组件。
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