CN104903989A - 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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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，且通过将具有不同的电阻值和尺寸的多个电阻进行组合能够推出符合产品特性的最佳设计。

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，且通过将具有不同的电阻值和尺寸的多个电阻进行组合能够推出符合产品特性的最佳设计。
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的稳定性，在预定的稳定下被驱动以阻断电路。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12a和图12b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13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12a和图12b，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。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，电阻产生的热量无法均匀地施加到熔化组件，从而使得相对较少的热量施加到与保险丝端子相近的区域。
因此，如图13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较低。
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，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，通过将具有不同的电阻值和尺寸的多个电阻组件以并联连接的方式设置在以熔化组件为基准的两侧，因此能够提高自由度，并且能够做出最适合产品特性的设计。
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。
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；多个电阻组件，并联连接至电阻端子，其中该电阻端子形成在与该熔化组件连接的保护电路上；以及切换装置，与该保护电路连接，并且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。
此外，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并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，其中该第一电阻组件和第二电阻组件具有相同的电阻值。
此外，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并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，其中该第一电阻组件和第二电阻组件具有不同的电阻值。
此外，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和该第二电阻组件具有相同或不同尺寸，从而当设计保护电路时能够增加自由度。
此外，本发明的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置的在该第一端子、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、第二电阻组件和熔化组件。
此外，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导电层的一端部与该第三端子连接，并且另一端部与第四端子连接被阻断，当该切换装置被导通的时候，流经该主电路的电流依序流经该熔化组件、导电层、第三端子，通过第一连接端子分配至该第二电阻组件，通过第二连接端子汇聚并流向该第四端子。
此外，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：陶瓷电阻组件，由陶瓷材料构成；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。
此外，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。
此外，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切换装置包括：晶体管；以及控制部，当施加有低于或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。
此外，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：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。
本发明提供了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，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。
本发明同时提供了一种阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，通过将具有不同的电阻值和尺寸的多个电阻组件以并联连接的方式设置在以熔化组件为基准的两侧，因此能够提高自由度，并且能够做出最适合产品特性的设计。
本发明同时提供了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。
本发明同时提供了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是本发明电阻组件的剖视图；
图5a至图5c是显示本发明电阻组件配置的平面图；
图6a和图6b是一个电路图和平面图，其中显示当过电流施加到主电路时，熔化组件被熔断；
图6c是一张照片，其中显示施加过电流时，熔化组件被熔断的情况；
图7a和图7b是一个电路图和平面图，其中显示施加过电流至主电路时，熔化组件熔断的情况；图7c是一张照片，其中显示施加过电压时，熔化组件熔断的情况；
图8是如图3a所示的本发明第一实施例复合保护装置的A-A的剖视图；
图9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平面图；
图10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11是本发明第三实施例用于阻止异常状态的电流和电压的异常状态的复合保护装置的剖视图；
图12a和图12b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13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   导电层
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，并联连接于熔化组件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至图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，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。
第一连接端子40、第二连接端子40a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。第一连接端子40两端分别电性连接至电阻端子60b和60d，且第二连接端子40a两端分别电性连接至电阻端子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用于将第一连接端子40和第二连接端子40a与导电层42电性绝缘。
导电层42不仅让熔化组件10和第一电阻组件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，第一电阻组件20和第二电阻组件20a通过彼此并联连接。
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，分流至第一电阻组件20和第二电阻组件20a，汇聚于电阻端子60c，然后流向第四端子55a。
图4是本发明电阻组件的剖视图。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能以一种结构物形状的方式形成，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至图5c是显示本发明电阻组件配置的平面图。
参考图5a，电阻组件20包括：第一电阻组件20和第二电阻组件20a，设置在以熔化组件10为基准的两侧，并且彼此并联连接。第一电阻组件20和第二电阻组件20a可以具有相同的电阻值20R。此外，如图5b和图5c，第一电阻组件20和第二电阻组件20a可以具有不同的电阻值(即，20R和10R)。
如图5b和图5c所示，当第一电阻组件20和第二电阻组件20a具有不同电阻值时，将第二电阻组件20a的电阻值配置成比第一电阻组件20的电阻值更高，或者将其配置成与第一电阻组件20的电阻值相同(参考图5b)，或将其配置成比第一电阻组件20的电阻值更小(参考图5c)。
如上所述，本发明复合保护装置的多个电阻组件不仅可以具有不同的电阻值，而且还可以具有不同的尺寸/形状。通过这种设计方式，可以增加主电路或保护电路的设计自由度，并且可以制造出与产品特性最佳化的复合保护装置。
此外，本发明的复合保护装置，将多个电阻组件并联连接，因此当设置在一侧的电阻组件无法正常操作时，例如图5a的第二电阻组件无法正常操作时，第一电阻组件20仍能正常操作，从而使得第一电阻组件20和第二电阻组件20a相互配合(互补)，进而能够增加稳定性。
图6a和图6b是一个电路图和平面图，其中显示当过电流施加到主电路时，熔化组件被熔断，图6c是一张照片，其中显示施加过电流时，熔化组件被熔断的情况。
参考图6a至图6c，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受损或爆炸。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7a和图7b是一个电路图和平面图，其中显示施加过电流至主电路时，熔化组件熔断的情况。图7c是一张照片，其中显示施加过电压时，熔化组件熔断的情况。
如上所述，参考图7a至图7c，当高于参考电压的电压(例如过电压)施加到主电路时，切换装置控制电流流入第一电阻组件20和第二电阻组件20a(参照图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保护处于异常状态(即，当施加过电流或过电压)时的充电器。
具体来说，参考图6c和图7c，可以确定的是，相较于现有的保护装置(参考图13)，复合保护装置可确保熔化组件10具有足够的熔断距离。
图8是本发明第一实施例复合保护装置的剖视图。
参考图8，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设置在熔化组件10的两侧，当熔化组件10被熔断(参考图6c)时，可充分确保绝缘距离。
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，即使电流短暂地流经第一电阻组件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之间留有间隔，可以确保有预定的熔化时间。
图9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平面图。图10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9和图10，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11是本发明第三实施例用于阻止异常状态的电流和电压的异常状态的复合保护装置的剖视图。
参考图11，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。
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，通过将电阻组件形成为结构物，提高了电阻组件的耐久性，并且能够使用有利于自动化的表面接着技术；并且由于将具有不同的电阻值和尺寸的多个电阻组件以并联连接的方式设置在以熔化组件为基准的两侧，因此能够提高自由度；并且由于将多个电阻组件以并联连接的方式设置在以熔化组件为基准的两侧，因此当熔化组件被熔断时能够确保足够的绝缘距离。

Claims (9)

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，
该电阻组件包括并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。
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，
该第一电阻组件和第二电阻组件具有相同的电阻值。
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，
该第一电阻组件和第二电阻组件具有不同的电阻值。
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，
该第一电阻组件和该第二电阻组件具有相同或不同尺寸，从而当设计保护电路时能够增加自由度。
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，
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。
6.根据权利要求5所述的阻止异常状态的电流及电压的复合保护装置，其中，
该导电层的一端部与第三端子连接，并且另一端部与第四端子连接被阻断，
当该切换装置被导通的时候，流经该主电路的电流依序流经该熔化组件、导电层、第三端子，分配至该第一电阻组件和第二电阻组件，并汇聚于第四端子。
7.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，由陶瓷材料构成；
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。
8.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，当施加有低于或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。
9.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，从而使得在该电阻组件产生的热集中到该熔化组件。
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