CN105103254A - 温度保护电路 - Google Patents

Abstract

介绍了一种温度保护电路，具有两个用于需要受到保护防止过热的设备(46)的电连接接线端(39，40)以及至少一个温控开关(10；63，64；112)以及至少一个针对直流电压的电子半导体开关(41；62；94；101)。

Description

温度保护电路

技术领域

本发明涉及一种温度保护电路，具有两个用于需要受到保护防止过热的电气设备的电连接接线端以及至少一个温控开关，其中，温控开关按照一种构造方案包括：温控的接通机构、两个与连接接线端相连接的固定的接触部以及布置在接通机构上的并且由接通机构移动的电流传输件，该电流传输件具有两个相互电连接的对接接触部，这两个对接接触部根据温度与两个固定的接触部相抵靠并且将这两个固定的接触部彼此导电连接。

背景技术

能够用在温度保护电路中的温控开关由DE2644411C2已知。

已知的开关具有带槽池状下部件的壳体，温控的接通机构置入该下部件中。下部件由上部件封闭，上部件被下部件的抬高的边缘保持在该下部件上。下部件可以由金属或绝缘材料制成，而上部件由绝缘材料构成。

在上部件中安置有两个接触铆钉，接触铆钉的内头部用作针对接通机构的固定不动的接触部。铆钉柄穿过上部件中的贯通开口朝外伸出并且在那里变成外头部，该外头部用于在外部连接已知的开关。可以直接将连接芯线钎焊到该外头部上，其中，同样已知的是，在外头部上保持有接触角形部，将连接芯线钎焊或夹接到该接触角形部上。

接通机构承载着呈接触桥形件形式的电流传输件，在电流传输件上侧有两个借助接触桥形件相互电连接的对接接触部，对接接触部根据温度与两个固定不动的接触部发生贴靠并且将这两个固定不动的接触部相互电连接。

温控的接通机构具有双金属翻转片以及弹性翻转片，二者在中心被承载接触桥形件的柱塞贯穿。弹性翻转片在周边上固定在壳体中，而双金属翻转片根据温度支撑在下部件的肩部上或者支撑在弹性翻转片的边缘上，在此，要么实现了接触桥形件在两个固定不动的接触部上的抵靠，要么将接触桥形件从固定不动的接触部上抬离，从而中断外部接线端之间的电连接。

温控开关按照已知的方式用于保护电气设备以防过热。为此，开关在电学上与需要保护的设备及其供电电压串联接线并且在机械上以如下方式布置在该设备上，即开关与所述设备保持热学连接。

在双金属翻转片的响应温度以下，接触桥形件抵靠在两个固定不动的接触部上，从而闭合电路并且使需要保护的设备的负载电流流经开关。当温度提高到超出容许的数值时，则双金属翻转片将接触桥形件克服弹性翻转片的调整力地从固定不动的接触部上抬离，由此，开关断开，需要保护的设备的负载电流中断。

这时无电流的设备能够再度冷却。在此，在热学上与该设备联接的开关也再度冷却，既而，该开关自主闭合。

通过接触桥形件的尺寸设定，已知的开关能够相比于其他如下的温控开关引导高得多的运行电流，其中，在后一种温控开关中，需要保护的设备的负载电流直接经过双金属翻转片或与该双金属翻转片对应的弹性翻转片流动，于是，前一种温控开关能够被用于保护具有很高的耗用功率的较大的电气设备。

如已经提及地，已知的开关在由其保护的设备冷却时，能够自主地再度接通。这种接通特性对于保护例如吹风机可以是完全行得通的，而这一点在需要保护的设备在切断之后不允许自动再度接通(以避免损伤)的场合就不是想要的了。这例如适用于用作驱动机组的电马达。

因此，DE19827113C2提出：设置所谓的自保持电阻，自保持电阻在电学上与外部接线端并联安置。自保持电阻因此在开关断开的情况下在电学上与需要保护的设备串联，基于自保持电阻的电阻值，这时流经需要保护的设备的仅是无害的残余电流。而残余电流足以使自保持电阻加热至发热的程度，所发出的热量使双金属翻转片保持在高于其切换温度的温度上。

由DE19827113C2已知的开关也可以构造有与电流相关的接通功能，为此，设置有加热电阻，加热电阻持续地与外部接线端串联接线。由此，需要保护的设备的负载电流不断地流经加热电阻，加热电阻能够这样设定规格：使得当超出一定的负载电流强度时负责使双金属翻转片加热到高出其响应温度的温度，从而在需要保护的设备被不容许地加热之前，开关在负载电流提高时已经断开。

这样的开关在日常使用中证实可靠。这种开关特别是被用于对具有高耗用功率的电气设备加保险，这是因为这种电气设备可能经接触桥形件引导很高的电流。当这种开关以供电交流电运行并且不在供电交流电压的过零点断开的话，则当接触桥形件从固定不动的接触部上抬离时，在固定不动的接触部与对接接触部之间出现电弧，并且经过开关的电压降下降到电弧的电弧电压。电压降保持在这一水平上，直至所加载的供电交流电压变换极性，也就是达到其下一个过零点。然后，电弧熄灭并且开关可靠地断开。

在具有高切断负载的已知开关的常见的应用情形中，必须中断很高电流强度的负载电流，这使得产生很强的电弧，这又产生了接触烧蚀进而这样时间一长就使得接通面的几何形状发生改变并且也通常使切换表现变差。

当在开关内部发生不受控的过度跳变时，电弧甚至可能引起双金属翻转片上发生损伤。电弧还可能导致固定不动的接触部和对接接触部的接通面可以说是粘在一起，接触桥形件不再或不再足够快地从固定不动的接触部上分离。

这些问题随着开关循环的数目甚至更加显著，从而已知的开关的切换表现随着时间过程而变差。基于这一背景，已知开关的寿命、也就是容许的开关循环的数目受到限制，其中，寿命也与切断负载(也就是所切断电流的电流强度)相关。

申请人的依照类属的开关例如在250伏特的供电交流电压下，当负载电流为10安培时通常具有10000个开关循环的寿命，当负载电流为25安培时，则具有2000个开关循环的寿命。

相反，当已知的开关以供电直流电运行时，所产生的电弧通常不会熄灭，这是因为所加载的供电直流电不具有过零点，而过零点在供电交流电的情况下使电弧熄灭。

电弧的熄灭总是当加在断开的开关上的直流电压处在最低电弧电压的范围内时才熄灭，最低电弧电压主要由开关的结构决定。

因此，在用于直流电压电路的温控开关中，必须确保：电弧干脆就不能产生。

当已知的开关用于直流电源电路中时，则关注的是：在断开的开关上降落的直流电压处在因结构决定的最低电弧电压以下。这在一定的应用情形下，要求使用温控开关，该温控开关在断开的状态下确保了接触桥形件与固定不动的接触部之间相应很大的间距进而具有很大的尺寸。

另外，必须实现快速的切换表现，即将接触桥形件快速地从其闭合状态转换至其断开状态，在断开状态中，开关具有固定不动的接触部的间距最大。由此，能够提高最低电弧电压。但是，快速的切换需要相应设计的弹性和/或双金属翻转片，这同样是成本高昂的而且使得尺寸较大。

而大尺寸通常是不希望的，这是因为大尺寸使开关的构造复杂而且成本高昂并且需要不希望地大的安装空间。

另一方面，具有所希望的小尺寸的已知的温控开关仅具有很低的最大容许切换直流电压，该容许直流电压由其基于构造产生的最低电弧电压来确定。

与继电器和保护件相关地，已知的是：电弧受到电磁交变场的影响并且能够借助交变电路中的电容构件以及电感构件来消除。因此，已知的是：在保护件中，通过所谓的电磁熄弧而使得所产生的电弧快速熄灭。

由DE3132338A1还已知的是：相对于具有两个固定接触部和一个能直线运动的接触桥形件的保护件并联接线的是用于交流电压的能控制的半导体阀(例如可控硅)，方式为：该半导体阀的电流接线端与固定接触部相连接。可控硅的控制输入端借助串联电阻和引入保护件内部的柔性导线与接触桥形件上的接线端相连接，该接线端处在与固定接触部的接触部位之间。

在保护件闭合的情况下，接触部位上的电压降必须如此小，使得对于可控硅而言，在控制接线端与其相当于两个电流接线端之一的基准接线端之间不形成有效的控制电流。于是，可控硅断开，也就是保持无电流。

当保护件基于外部操控而断开时，则产生两条电弧，电弧在足够的时间段内一定会产生如此大的电弧电压，使得连至基准接线端的接触桥形件以如下时长具有足够的电势差，即直至能点燃可控硅的控制电流流经串联电阻为止。当可控硅已点火，也就是断开时，则可控硅承受流经保护件的负载电流，既而熄灭电弧。

通过对接触桥形件的快速电磁操作，能够将接触桥形件如此快地从固定接触部移开足够远，以使得：在供能交流电的过零点上中断负载电压之后，可控硅不能再重新点火。

该方法具有三个苛刻条件。接触部位上的电压降在开关闭合时不允许过大，而在开关断开时在一定的时段内不允许过小。另外，切断速度必须如此快，以使得可控硅不被重新点火。此外，在结构上至少有问题的是：必须将柔性的线缆引入保护件的内部。

由DE2253975A已知如下的电路，其中，在温控开关断开或闭合时在交流电压电路中产生的电弧通过与开关并联布置的可控硅来熄灭。在这里使用的温控开关是具有中间接线端的转换开关，中间接线端根据温度与布置在需要保护的设备的负载电路中的主接触部或者与辅助接触部相连接，辅助接触部与可控硅的控制输入端相连接。在辅助接触部闭合时，持续流过残余电流，该残余电流导致功率损失。

由JPH01303018A、GB2458650A以及DE2032633A分别已知一种电路，其中，在交流电压电路中，借助温控开关使引导设备运行电流的可控硅点火或熄灭。

在本申请人的DE202013100509U1中介绍了：针对供电交流电压的电弧熄灭方案的在上面提到的DE3132338A1中介绍的原理令人惊讶地也能够用于现有的温控开关。即当半导体阀的控制输入端优选借助下部件与开关的接通机构连接，以及借助接通机构与电流传输件上的对接接触部连接时，在由DE2644411C2已知的开关中，借助弹性翻转片和/或双金属翻转片在电学上与接触桥形件连接，并且借助该接触桥形件与对接接触部相连接。因为在这里接触桥形件自身是导电的，所以控制输入端与两个设置于接触桥形件上的对接接触部相连接，进而处在两个对接接触部的电位上。

而接触桥形件自身不一定是导电的，当设置于其上的对接接触部能够相互导电连接并且与接通机构连接就足够了，从而接通机构处在对接接触部的电位上。

当温控开关闭合时，电位等于半导体阀的基准电流接线端上的供电交流电的电位，从而针对半导体阀没有控制电流产生。当温控开关断开时，则当接触桥形件从固定不动的接触部上抬离时开始产生电弧，电弧迅速达到10伏特的电弧电压。由此，针对半导体阀产生足够高而且持续时间足够长的控制电流，该控制电流使半导体阀点火，进而断开。

一旦半导体阀点火，其就承受负载电流，而温控开关变成无电流，从而熄灭电弧。当运行交流电压达到过零点时，半导体阀再度闭合。在这一时间段期间，接触桥形件已经从固定不动的接触部移开足够远，使得不会发生击穿以及重又形成电弧。

DE202013100509U1中的构思在于，仍然迁就电弧的产生，并且在供电交流电压达到其过零点之前，就已经借助可控硅的交流电接通特性再度熄灭，而且反正在过零点处电弧也会熄灭。由此，提高了温控开关的寿命和/或切断负载。

发明内容

基于现有技术，本发明的目的在于，在开头提到的温度保护电路中，温控开关的最大容许的切换直流电压以结构上简单而且成本低廉的方式得到提高。

根据本发明，该目的在开头提及的温度保护电路中以如下方式实现：该温度保护电路包括至少一个针对直流电压的电子半导体开关，以便使在温控开关中产生的电弧熄灭。该温控开关优选包括两个电流接线端和一个控制输入端，其中，两个电流接线端中的每一个与连接接线端之一连接，控制输入端优选经串联电阻，至少在温控开关闭合的情况下经接通机构与电流传输件上的对接接触部电连接。

本申请的发明人在这里发现：通过与电子半导体开关的外部接线，能够提高现有的温控开关的最大容许的切换直流电压，而无需在开关本身上进行结构改变。

根据本申请，本发明的构思在于，对于用在直流电压电路中的温控开关，不同于现有技术的教导，由于切换直流电压较高而对电弧形成加以迁就，但借助电子半导体开关再使产生的电弧熄灭。

在此，结构上有利的是，不必将活动的线缆向开关中引至电流传输件，而是意想不到地，温控的接通机构能够在半导体开关的控制输入端与电流传输件上的对接接触部之间建立电连接。

通过根据本发明对电子半导体开关的应用，以令人惊讶的方式将由于很高的切换直流电压而产生的电弧快速地熄灭，使得不会在开关内部引起损伤，以及未缩短开关的寿命。

在开关断开的情况下，加在开关上的如此高的直流电压首先降低，从而在接触桥形件与固定不动的接触部之间产生电弧。电弧击穿半导体开关，从而温控开关短接进而变成无电流的。由此电弧熄灭。

按照这种方式，能够根据本发明利用现有的开关将远高于电弧电压的直流电压可靠切断。

由此，开头所述类型的现有的温控开关在没有进行结构改变的情况下就能够针对比不带熄灭电弧的半导体开关的温度保护电路中更高的切断负载所使用。

现有的开关在一种构造方案中具有弹性翻转片，该弹性翻转片能够由双金属制成且承载电流传输件，以及持续地在机械上以及电学上与下部件相连接。在这里，导电的电流传输件持续地与半导体开关的控制输入端相连接。

但也已知具有双金属和弹性翻转片的构造，其中，弹性翻转片至少在开关完全断开之后不再与下部件保持电连接，这是因为弹性翻转片从其凸着的形状回弹到其凹着的形状。在断开过程开始时，弹性翻转片以其边缘还在内部压在下部件上，而双金属翻转片已经开始克服在此渐渐被压扁平的弹性翻转片的力而将电流传输件从固定不动的接触部上抬离，从而产生电弧。

当双金属翻转片将弹簧翻转片以足够程度压扁平时，弹性翻转片才回弹。而直至这一时刻，弹性翻转片都与下部件电连接，从而能够使控制电流到达控制输入端。令人惊讶的是，直至该时刻的时间段足够使半导体开关可靠闭合并且熄灭电弧。

根据本发明应用半导体开关，用以熄灭在温控开关中的直流电压电路中产生的电弧，所以无需将控制输入端持续地与接通机构电连接。重点仅在于，该连接至少在开关闭合的情况下产生而且之后以如下时长存在，即，直至半导体开关闭合并且熄灭电弧。

本申请的发明人首次发现：一定的现有的温控开关在电流传输件上的对接接触部与下部件之间提供电连接，该电连接从断开过程一开始就一直保持获得，直到通过所产生的电弧能够闭合半导体开关为止。

半导体开关为此仅须在适当的部位并联地与连至温控开关的输入线路相连接。附加地，仅还需要从控制输入端至接通机构的控制线路。在此，半导体开关能够装配在存在相应的装配空间的位置。另外，装配空间以如下方式选定：半导体开关并不布置在线圈绕组的内部，而是布置在较低温度主导的、不妨碍半导体开关功能的位置。

半导体开关不必直接布置在设备上。因此，半导体开关例如可以借助插头装配在设备上，即使温控开关是构造在设备上并且设备被防水浸渍的话，这特别是对于电马达和线圈是有利的。

在这种措施中，例如有利的是：半导体开关能够随时后续装备和/或被更换。

因此，本发明也涉及一种电气设备，其设有新型的温度保护电路，其中，半导体开关优选以与所述或每个温控开关能分离的方式优选借助插头来连接。

在这里，本发明首次实现了：使简单构造而且进而高性价比的温控开关被用于在无附加的半导体开关的情况下并未对应设计的切断负载。

由此，在这时也能够首次应用针对高切换直流电压而言可靠的温控开关，这种温控开关的作为电流传输件的不是接触盘片而是弹性件，该弹性件承载两个对接接触部或者在弹性件上构造有两个对接接触部。弹性件可以是双金属部件，特别是双金属翻转片，双金属翻转片不仅负责温控的接通功能，而且同时在开关闭合的情况下还引导电流。

因为根据本发明在开关断开时在两个对接接触部上产生的电弧通过半导体开关被非常迅速地再次熄灭，所以双金属片在开关断开的情况下不被损伤，或者仅以如下程度稍微受损，也就是相比于不具有半导体开关的运行情况，这种非常简单地构造的温控开关的寿命以及主要是容许的切断负载得到明显提高。

发明人并未走在现有技术中所涉足的途径，也就是没有在较高的最低电弧电压方面进一步优化已知开关的构造，而是在选择了乍一看来不平常的而且也并不是有成功希望的途径的情况下，附加地使用半导体开关，尽管这还产生附加的成本。

而附加的成本根据发明人的认知以如下方式得到大大补偿：不仅现有开关在这时超出预期能够用于更高的切断负载，而且也能够提高现有温控开关的寿命。

发明人提出如下电路，其对于具有双金属接通机构的温控开关实现了在直流电压回路中电子方式的电弧熄灭。

本发明所基于的目的按照上述方式完美解决。

对于“针对直流电压的电子半导体开关”在本发明的范围内认为是如下的半导体开关，在其控制输入端上没有操控信号的情况下，将加载到其电流接线端上的直流电压截止，并且在加载控制电压时接通，也就是导通。

根据本发明的温度保护电路在需要受到保护防止过热的电气设备的供电直流回路中被接入，其中，在两个连接接线端之间接入半导体开关以及至少一个温控开关。

在一种实施例中，设置有两个半导体开关，半导体开关的控制输入端优选分别经一串联电阻，至少在温控开关闭合的情况下经接通机构在电学上与对接接触部相连接，其中，每个半导体开关具有第一电流接线端和第二电流接线端，其中一个半导体开关的第一电流接线端与另外那个半导体开关的第一电流接线端相连接，所述其中一个半导体开关的第二电流接线端以及所述另外那个半导体开关的第二电流接线端与连接接线端中的一个相连接。

两个半导体开关按照这种方式反向串联地接线，从而所述其中一个半导体开关负责在供电交流电压的一个极性上熄灭电弧，所述另外那个半导体开关负责在供电交流电压的另外那个极性上熄灭电弧。

按照这种方式，温度保护电路单极地设计，从而在关断供电交流电压时，与其极性无关地可靠熄灭所产生的电弧。

针对根据本发明使用的半导体开关的实施例是晶体管，其特别是选自：双极晶体管、场效应晶体管(FET)、金氧半场效应晶体管(MOS-FET)，其特别是涉及自截止类型的。

在此，优选的是，温控的接通机构包括弹性件，其承载电流传输件并且与电流传输件导电连接，并且至少在温控开关闭合的情况下与控制输入端电连接。

优选的是，开关具有接纳接通机构的壳体，壳体具有下部件以及上部件，在上部件的内侧布置有固定不动的接触部。

弹性件可以是细长的双金属臂或者弹性臂，双金属臂或弹性臂在其一个自由端部上承载电流传输件并且在其另外那个端部上固定安置在壳体上，并且在壳体处构造有针对控制输入端的接线端。当弹性件是弹性臂时，则给弹性臂配设双金属部件，双金属部件将弹性臂的自由端部根据温度从固定不动的接触部上移开，从而使开关断开。在这种实施方案中，控制输入端持续与温控的接通机构连接。

而弹性件优选是双金属翻转片，双金属翻转片在中央承载电流传输件，并且至少在温控开关闭合的情况下支撑在下部件上。

可替换地，弹性件是弹性翻转片，弹性翻转片至少在温控开关闭合的情况下支撑在下部件上，其中，设置有双金属翻转片，该双金属翻转片在高于其切换温度的情况下将电流传输件从固定不动的接触部上抬离。

这种措施在结构上是有利的，因为其将现有的开关用作温控开关。

完全足够的是，仅设置有双金属翻转片，其既负责产生接触压力，还负责根据温度断开，而通过附加于双金属翻转片或单独地产生接触压力的弹性翻转片能够使双金属翻转片在其低温状态下在机械上解除负荷，这有助于使双金属翻转片的切换表现获得更佳的长时间稳定性。

为了接通半导体开关所需的小电流能够基于申请人在车间中进行的第一疲劳测试，既引导经过弹性翻转片，又引导通过双金属翻转片。

下部件能够由导电金属或绝缘材料制造。当下部件有绝缘材料制造时，下部件在其底部具有电极，在电极上支撑有双金属和/或弹性翻转片，电极从下部件中引出并且在那里与控制输出端连接。

相反，当下部件本身导电的情况下，控制输出端仅须在外部与下部件连接，这在结构上是有利的。

当弹性件持续与下部件电连接时，以结构上简单而且高性价比的方式确保：在断开过程中产生的电弧产生达到控制输入端的控制电流。

进一步优选的是，在固定不动的接触部之间连接有自保持电阻，其中，优选在固定不动的接触部中的一个与所对应的连接接线端之间接有加热电阻。

在这里，有利的是：能够使用自保持开关和/或具有定义的电流相关性的开关。本申请的发明人借助试验识别：超出预期地，自保持电阻和/或加热电阻不妨碍半导体开关根据本发明的应用。

进一步优选的是：电流传输件是导电的接触盘片，在接触盘片上布置有两个对接接触部，对接接触部借助接触盘片相互电连接，其中，接触盘片与接通结构电连接。

这种措施同样在结构上是有利的。接触盘片能够在其上侧上具有对接接触部，两个经涂覆的接触面可以构造在上侧面上。接触盘片的上侧面也可以本身就是对接接触部，或者连贯地构造为接触面，这正如在DE102011016142A1中所介绍那样。

接触盘片可以构造为圆形的接触片或者构造为细长的接触桥形件。

如已经提及地，电流传输件也可以是弹性件，特别是双金属翻转片，在弹性件或双金属翻转片上设置或构造有对接接触部，对接接触部借助弹性件相互电连接。

在此，弹性件由此持续与半导体开关的控制输入端相连接。这可以借助温控开关的导电下部件或者借助附加的承载电极来实现，承载电极在其中央承载双金属翻转片并且从温控开关的壳体中引出，承载电极在那里与控制输入端连接。

代替具有两个固定不动的接触部的温控开关(其构造为双极断路器)地，能够在温度保护电路中也应用两个单极的温控开关，这温控开关分别具有两个外接线端。开关分别借助一个外接线端在电学上串联接线，从而开关的相应另外那个外接线端用作温度保护电路的连接接线端。这种构造也称为孪生构造。在孪生构造中，能够应用作为单极断路器的所有常见温控开关。

根据本发明，半导体开关的电流接线端与两个连接接线端连接，控制输入端与彼此相互连接的外接线端连接，以便负责以电子方式熄灭电弧。

当两个温控开关断开时，所产生的电弧的电弧电压导致半导体开关闭合，由此电弧熄灭。

基于上述背景，本申请也涉及一种具有两个针对需要保护的设备的电连接接线端的温度保护电路，温度保护电路具有两个温控开关，温控开关分别具有温控的接通机构，接通机构根据温度建立或断开两个外接线端之间的电连接，其中，开关的外接线端分别与连接接线端中的一个相连接或者用作连接接线端并且开关的相应另外那个外接线端相互连接，其中，设置有具有两个电流接线端和一个控制输入端的电子半导体开关，两个电流接线端中的每一个与连接接线端中的一个电连接，控制输入端与相互连接的外接线端电连接。

本申请基于电子的半导体开关在温度保护电路中的用途，温度保护电路具有两个用于需要保护的设备的电连接接线端以及至少一个温控开关，以便使在开关断开时产生的电弧以电子的方式熄灭。

与此相关的优点除了所使用的温控开关的较高的切断负载和较长的寿命之外，还在于：半导体开关仅在产生电弧的情况下，短时间引导负载电流，从而不会导致半导体开关被过度加热。无需对半导体开关进行冷却。

在“常规的”持续运行中，负载电流引导通过同样无需冷却的温控开关。

由此，本发明总体上提出一种温度保护电路，用于需要保护以防过热的设备，这种温度保护电路具有两个用于设备的连接接线端和至少一个温控开关以及电子的半导体开关。

其他优点由说明书和附图得出。

不言而喻的是，前面介绍的以及后面还有阐释的特征不仅能够用于分别给出的组合，而且能够用于其他组合或者单独应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

在附图中示出本发明的实施例并且后面的说明书中详细阐释本发明的实施例。其中：

图1以示意图示出用于新型温度保护电路的第一实施例，其中应用图2中的开关；

图2示出温控开关的第一实施例的示意的、不忠实于比例的纵剖面，正如该温控开关能够用在图1中的新型温度保护电路中；

图3示出图1中的温度保护电路的第二实施例，其中，使用两个单极温控开关，单极温控开关中的其中一个在图4中示出；

图4示出单极的温控开关，正如其用在图3中的温度保护电路中那样；

图5示出图1或图3中的半导体开关的接线示例；

图6示出两个半导体开关在图1或图3中的温度保护电路中的接线的示例；以及

图7示出温控开关的第二实施例的示意的、未忠实于比例的纵剖图，正如这种温控开关能够用作图1中的新型温度保护电路中那样。

具体实施方式

在图2中以10标示温控开关，其包括温控的接通机构11，温控的接通机构安装在壳体12中。

壳体12包括：由导电材料构造的下部件14以及封闭下部件的、由绝缘材料构造的上部件15，上部件借助下部件14的翻边的边缘16保持在下部件上。在下部件14与上部件15之间布置有环形件17，环形件支撑在下部件14的平台18上并且在那里将接通机构11的弹性翻转片21夹紧在其边缘上，弹性翻转片由此持续地与下部件14导电连接。

接通机构11附加于弹性翻转片21地还包括双金属翻转片22，双金属翻转片与弹性翻转片21一起在中央由柱塞状的铆钉23贯穿，借助铆钉将双金属翻转片和弹性翻转片与呈由导电材料制成的接触盘片24形式的电流传输件在机械上以及在电学上相连接。铆钉23具有第一平台25，双金属翻转片22带有径向和轴向余隙地安置在第一平台上，其中，设置有第二平台26，弹性翻转片21同样带有径向和轴向余隙地安置在第二平台上。

双金属翻转片22以其环绕的边缘在内部支撑在下部件14中。

接触盘片24朝向上部件15的方向上具有两个借助接触盘片24相互连接的、大平面的对接接触部27和28，对接接触部与两个布置在上部件29的内侧29上的固定不动的接触部31、32相配合，固定不动的接触部是接触铆钉33、34的内头部，内头部贯穿上部件15并且以其外头部用作外接线端35、36。

在图2中所示的开关位置中，弹性翻转片21和双金属翻转片22将接触盘片24压向固定不动的接触部31和32，固定不动的接触部由此借助对接接触部27、28相互连接；开关10于是闭合。

当双金属翻转片22的温度提高到超出其响应温度时，则双金属翻转片从所示的凸着的形状翻转成凹着的形状，在此以其边缘支撑在环形件17的区域中，并且克服弹性翻转片21的力地将接触盘片24从固定不动的接触部31、32上移开；开关10这时断开。

就此介绍的开关由DE2644411C2和DE19827113C2已知。当温度在这时再次降低的话，由DE2644411C2已知的开关再度翻转回到图2中所示的闭合的状态中。

为了防止发生不希望的再度接通，在上部件15的内侧上设置有示意示出的自保持电阻37，自保持电阻在电学上串联地接在两个固定不动的接触部31、32之间，并且当开关10断开的情况下引导残余电流，通过残余电流给自保持电阻以如下程度加热，使双金属翻转片22保持在高于其翻回温度的温度上。

接触盘片24在所示的实施例中被具有圆形的弹簧翻转片21和圆形的弹性翻转片22的温控的接通机构11移动，同样可行的是，取消弹性翻转片，并且仅通过双金属翻转片22来保持和移动接触盘片24。另外，替代圆形的接触盘片24地也可以使用细长的接触桥形件。

在所示的实施例中，接触盘片24在中央由双金属翻转片22和弹性翻转片21保持，同样可行的是：应用在一侧被夹紧的细长的双金属弹簧，双金属弹簧在其自由端部承载接触桥形件，正如其例如由DE102004036117A1已知那样。

在图1中在两个连接接线端39、40之间示出图2中的温控开关10与电子的半导体开关41共同接线成以虚线框出边缘的温度保护电路42的方案，温度保护电路借助连接接线端39、40与出自供电直流电压源45的串联线路以及需要保护的电气设备46相连接。

开关10在图1中仅示意地示出；示意示出的结构特征设有与图2中相同的附图标记。两个连接线路43、44与开关10的两个外接线端35、36相连接，这两个外接线端又与固定不动的接触部31、32相连接，所述固定不动的接触部在图2中所示的开关位置中借助由接通机构11承载的接触盘片24短接。外接线端35、36与温度保护电路42的连接接线端39、或40相连接。

接触盘片24借助接通机构11(即在这里为弹性翻转片21)在电学上与下部件14连接，下部件在图1中以圆圈作为接线端标绘。半导体开关41具有两个电流接线端47、48，电流接线端分别与连接线路43、44中的一个相连接。另外，半导体开关41具有控制输入端49，控制输入端与下部件14借助控制线路50相连接。

通过在连接线路43、44和控制线路50中呈波状的分段51来表示：半导体开关41能够在每个适当的部位上连接到连接线路43、44上。波状的接线端51可以构造为插头，从而半导体开关41可以事后连接到设备46上并且能够随时更换。

由此，在开关10与供电直流电压源45和设备46的现有的或固定的接线方案下，半导体开关41能够任意地连接到连接线路43、44或外部线路53、54上，所述线路不必为此重新敷设，而是仅须在适当的位置上为了连接到电流接线端47、48上剥去绝缘皮。仅是控制线路50还必须针对开关10来敷设，并且在那里在外部与下部件14相连接，由此，建立起连至接通机构11的而且借助接通机构连接至接触盘片24的电连接。

按照这种方式，现有的开关10能够与半导体开关41相连接，半导体开关41按照开头描绘的方式负责：使在开关10断开时在对接接触部27、28与固定不动的接触部31、32之间形成的电弧非常快速地熄灭，电弧在图1中示意地以55标示。在图1中，开关10以如下的开关状态示出，其中，接触盘片24恰由固定不动的接触部31、32移开。

当温控开关10断开时(如图1所示)，则当接触盘片24从固定不动的接触部31、32上抬离时，产生电弧55，电弧快速地形成电弧电压。由此，针对半导体开关41产生足够高而且持续时间足够长的控制电流，该控制电流经接触盘片24、弹性翻转片21和下部件14流入控制线路50中并且从那里流入控制输入端49中。在半导体开关的输入端电容放电时(这仅持续数微秒)，控制电流降低至残余电流，残余电流处在微安的范围内并且使半导体开关41闭合。

一旦半导体开关41闭合，则半导体开关承受负载电流，温控开关10变成无电流，从而电弧55熄灭，既而半导体开关41再度断开。

自保持电阻37在这时承担残余电流，残余电流使得开关10在设备46冷却之后仍保持断开。

在图1中还示出加热电阻56，加热电阻串联地接在固定不动的接触部31与外接线端35(也就是温度保护电路42的连接接线端中的一个)之间。

无论是自保持电阻37还是加热电阻56都不妨碍到开关10和半导体开关41根据本发明利用的配合方案。

在图2的开关10中，下部件14导电地构造，而下部件也可以由绝缘材料制造。为了使接通机构11仍能够与控制输入端49连接，需要附加的电极，附加的电极建立起连至接通机构11的连接。这能够在图1的构造中是指在平台18的侧向上导出的鱼尾板。

当接触盘片24布置在双金属弹簧的自由端部上时，这可以是指与双金属弹簧的另外那个夹紧的端部连接的电极。

两个外接线端35和36也可以同时用作连接接线端39或40。外部线路53、54也可以通过连接线路43或44来形成，连接线路为此继续引导至设备46和供电直流电压源45。

替代具有两个同时断开的接触配对件27/31和28/32的开关10，也可以应用两个单极温控开关，例如在DE2121802A中以及本申请人的其他专利权中介绍的那样。

在图3中，在两个连接接线端59、60之间，示出温控保护电路61，在温控保护电路中，构造为n通道双极晶体管62的半导体开关与两个单极温控开关63、64借助两个连接接线端65、66和一个控制线路67连接。开关63和64作为所谓的孪生件来接线。

晶体管62作为控制输入端具有基极68以及集电极69和发射极70，它们用作电流接线端。基极68借助串联电阻71与控制线路67连接。

每个开关63、64具有两个外接线端72、73或73、74。外接线端73和75相互连接并且经由控制线路67与串联电阻71连接，以及经由串联电阻与基极68连接。外接线端72和74与连接接线端59或60连接并且连接到连接线路65或66上。

每个开关63、64还具有接通机构76或77，接通机构经由外接线端73或75与晶体管62连接。当接通机构76、77由于与连接接线端59、60相连接的设备78过热而断开时，获得了与图2中的温度保护电路41相类似的功能。外部线路80用于串联连接温度保护电路61、设备78和供电直流电压源79。

基于晶体管62的根据本发明使用的保护功能，能够将非常简单地构造的温控开关63、64用于图3中的温度保护电路61，而所述温控开关原本仅被设计用于很低的切断负载。因为晶体管62按照所介绍的方式负责使所产生的电弧非常迅速地被熄灭，所以这种开关能够用于更高的切断负载并且还具有更长的寿命。

两个外接线端72和74也可以同时用作连接接线端59或60。外部线路80也可以由连接线路59或60形成，连接线路为此继续引导至设备78和供电直流电压源79。

在图4中示例地示出简单的单极的温控开关63，其具有底部电极81，底部电极被以由合成材料构成的承载部件82包铸，在承载部件上安置有顶电极83，顶电极借助承载部件82的热压的边缘84来保持。

顶电极83以及底部电极81设有外接线端72或73。

在开关63的这样构造的壳体的内部中，布置有温控的接通机构76，温控的接通机构在这里的情形下包括由双金属材料制成的弹性舌片85。

弹性舌片85在其自由端部87上承载能运动的接触部件86。能运动的接触部件86与底面电极81的拱起部88相配合。拱起部88作为固定不动的接触部件起作用，从而接触部件86和拱起部形成开关接触部。

弹性舌片85在其后端部89上借助中间部件91与顶电极83连接。

当开关63内部的温度提高至超出弹性舌片85的响应温度时，弹性舌片使其在图4中的自由端部87朝上运动，从而能够运动的接触部件86从拱起部88上抬离。在此产生的电弧借助晶体管62以所介绍的方式熄灭。

在图5中作为半导体开关41示出的是自截止的n-通道MOSFET94，自截止的n-通道MOSFET具有作为控制输入端的门电极和作为电流接线端的漏极96以及源极97。MOSFET94可以作为半导体开关41用在图1中的温度保护电路42中，或者替代晶体管62用在图3中的温度保护电路61中。

为此，MOSFET的门电极95借助串联电阻98与控制线路50或67连接，而漏极96和源极97与连接线路44和43或66和65连接。

在温控开关10、63、64断开的情况下，在门-源区段降低了一半的电弧电压，这接通了MOSFET94。MOSFET94承受负载电流并且熄灭电弧，然后MOSFET94再次断开。

在这种电路中，必须关注MOSFET94相对于供电直流电压源45、79的正确极性。当设备46、78具有电感负载或电容负载时，MOSFET还可以替代空载二极管。

通过串联电阻71、98的电阻值，来限制晶体管62、94的接通速度。

在图6中，以如图5中的图示示出电路，其中，使用第二MOSFET101，其具有门电极102、漏极103以及源极104，从而温度保护电路在两个电流方向上设计有电弧熄灭方案。

MOSFET94、101以如下方式反向串联地接到两个连接线路44(66)与43(67)之间，使得MOSFET的漏极96和103相互连接并且MOSFET的源极104或97与连接线路44(66)与43(67)相连接。门电极95和102借助其串联电阻98和105相互连接并且与控制线路50(67)相连接。

在供电直流电压源45或79的在图1和图3中所示的极性下，以及在相反的极性下，当温控开关10、63、64断开时所产生的电弧使得：首先接通两个MOSFET94和101中的一个。于是，这使得：有电流流动通过接通的MOSFET94、101以及通过另外那个MOSFET101或94，具体而言是流经其衬底电极，电流与漏-源电流方向相反地通流。这又使得电弧熄灭，并且因而又使之前接通的MOSFET94或101断开。

在应用根据图6的电路时，温度保护电路42、61以反极性接法受到保护，而在应用根据图5的电路时，必须注意温度保护电路42、61在具有设备46、78和供电直流电压45、79的开关电路中正确的极性。

在图7中以如图2中情形的图示示出另一温控开关112，该温控开关112能够用于图1中的温度保护电路42中。开关112如开关10那样包括上部件15，两个固定不动的接触部31、32在内部布置在上部件上，这两个固定不动的接触部与两个外接线端35、36相连接。

温控的接通机构11包括双金属翻转片113，在双金属翻转片的上侧面114上构造有两个对接接触部27、28，对接接触部在最简单的情况下由上侧面114本身形成，这是因为双金属翻转片113本身能导电。双金属翻转片113在这里作为弹性件附加地承担接触盘片24的任务，也就是同时用作电流传输件。

双金属翻转片113在中央借助导电的柱塞115固定在导电的承载电极117的内端部116上，承载电极的靠外的端部118与图1中的控制线路相连接。下部件14在该实施例中恰与上部件15一样由绝缘材料制造。

相反，当下部件14导电时，则柱塞116能够直接在下方固定在下部件14的内底部上，从而下部件14由能够用于与控制输入端49持续的电连接。

当双金属翻转片113加热至超出其响应温度时，则双金属翻转片的边缘119在图7中朝下运动，这通过箭头120示出。在这种运动时，对接接触部27、28从固定不动的接触部31、32上移动离开，从而产生电弧，而电弧按照上面介绍的方式快速地借助半导体开关41来熄灭。

Claims (22)

1.一种温度保护电路，具有两个用于需要受到保护防止过热的设备(46；78)的电连接接线端(39，40；59，60)以及至少一个温控开关(10；63，64；112)，其特征在于，所述温度保护电路包括至少一个针对直流电压的电子半导体开关(41；62；94；101)。

2.根据权利要求1所述的温度保护电路，其特征在于，温控开关(10；112)包括：温控的接通机构(11)；两个固定不动的接触部(31、32)，其与连接接线端(39，40)连接；以及两个彼此电连接的对接接触部(27，28)，所述对接接触部根据温度与所述两个固定不动的接触部(31，32)发生抵靠并且将所述两个固定不动的接触部相互电连接。

3.根据权利要求2所述的温度保护电路，其特征在于，半导体开关(41；62；94；101)包括两个电流接线端(47，48；69，70；96，97；103，104)以及一个控制输入端(49；68；95；102)，其中，两个电流接线端(47，48；69，70；96，97；103，104)中的每一个都与连接接线端(39，40；59，60)中的一个连接，控制输入端(49；68；95；102)优选经由串联电阻(71；98；105)至少在温控开关(10)闭合的情况下经由接通机构(11)与对接接触部(27、28)电连接。

4.根据权利要求3所述的温度保护电路，其特征在于，设置有两个半导体开关(94；101)，所述两个半导体开关的控制输入端(95；102)优选分别借助一个串联电阻(98；105)至少在温控开关(10)闭合的情况下借助接通机构(11)与对接接触部(27、28)电连接，其中，每个半导体开关(95；101)具有第一电流接线端(96；103)和第二电流接线端(97；104)，其中一个半导体开关(94)的第一电流接线端(96)与另外那个半导体开关(101)的第一电流接线端(103)相连接，所述其中一个半导体开关的第二电流接线端(97)以及所述另外那个半导体开关(101)的第二电流接线端(104)与连接接线端(39，40；59，60)中的一个连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的温度保护电路，其特征在于，所述或每个半导体开关(41)包括：晶体管(62)，优选为双极晶体管；场效应晶体管(FET)或者金氧半场效应晶体管(MOS-FET)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的温度保护电路，其特征在于，接通机构(11)具有电流传输件(24；113)，两个相互电连接的对接接触部(27、28)布置在电流传输件上。

7.根据权利要求6所述的温度保护电路，其特征在于，温控的接通机构(11)包括弹性件(21、22)，弹性件承载电流传输件(24)并且与电流传输件导电连接以及至少在温控开关(10)闭合的情况下与控制输入端(49)电连接。

8.根据权利要求7所述的温度保护电路，其特征在于，开关(10)具有接纳接通机构(11)的壳体(12)，壳体具有下部件(14)以及上部件(15)，在上部件的内侧(29)上布置有固定不动的接触部(31、32)。

9.根据权利要求7所述的温度保护电路，其特征在于，弹性件(21、22)是双金属翻转片(22)，双金属翻转片至少在温控开关(10)闭合的情况下支撑在下部件(14)上。

10.根据权利要求7所述的温度保护电路，其特征在于，弹性件(21、22)是弹性翻转片(21)，弹性翻转片至少在温控开关(10)闭合的情况下支撑在下部件(14)上，其中，设置有双金属翻转片(22)，双金属翻转片将电流传输件(24)在高于电流传输件的切换温度的情况下从固定不动的接触部(31、32)上抬离。

11.根据权利要求9或10所述的温度保护电路，其特征在于，下部件(14)是导电的。

12.根据权利要求11所述的温度保护电路，其特征在于，弹性件(21、22)持续地与下部件(14)电连接。

13.根据权利要求2至12中任一项所述的温度保护电路，其特征在于，在固定不动的接触部(31、32)之间连接有自保持电阻(37)。

14.根据权利要求2至13中任一项所述的温度保护电路，其特征在于，在固定不动的接触部(31、32)中的一个(31)与所对应的连接接线端(39)之间连接有加热电阻(56)。

15.根据权利要求6至14中任一项所述的温度保护电路，其特征在于，电流传输件(24)是能够导电的接触盘片(24)，在接触盘片上布置有所述两个对接接触部(27、28)，所述两个对接接触部借助接触盘片(24)相互导电连接，其中，接触盘片(24)与接通机构(11)导电连接。

16.根据权利要求6所述的温度保护电路，其特征在于，电流传输件(24、113)是能够导电的弹性件(113)，在弹性件上设置有所述两个对接接触部(27、28)，所述两个对接接触部借助弹性件(113)相互电连接。

17.根据权利要求16所述的温度保护电路，其特征在于，弹性件(13)是双金属翻转片(113)。

18.根据权利要求17所述的温度保护电路，其特征在于，弹性件(113)持续地与控制输入端(49)电连接。

19.根据权利要求1、3、5中任一项或根据权利要求5所述的温度保护电路，其特征在于，设置有两个温控开关(63、64)，所述两个温控开关分别具有温控的接通机构(76、77)，温控的接通机构根据温度建立或断开两个外接线端(72，73；74，75)之间的电连接，其中，每个开关(63、64)的一个外接线端(72、74)分别与连接接线端(59、60)中的一个连接或者被用作连接接线端，并且每个开关(63、64)的相应的另外那个外接线端(73、75)相互连接。

20.根据权利要求19所述的温度保护电路，其特征在于，半导体开关(62)包括两个电流接线端(69、70)和一个控制输入端(68)，其中，两个电流接线端(69、70)中的每一个都与连接接线端(59、60)中的一个连接，并且控制输入端(68)优选经由串联电阻(71)与彼此相互连接的外接线端(73、75)电连接。

21.一种电气设备(46；78)，具有根据权利要求1至20中任一项所述的温度保护电路。

22.根据权利要求21所述的电气设备，其特征在于，半导体阀(41；62)以能够分离的方式优选借助插头(51)与所述或每个温控开关(10；63；64)相连接。