CN105556777A

CN105556777A - 保护器件

Info

Publication number: CN105556777A
Application number: CN201480051068.0A
Authority: CN
Inventors: 田中新; 岩井正明; 泷泽刚
Original assignee: Tyco Electronics Corp
Current assignee: Lite Electronics Co. Ltd. (Japan)
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-05-04
Also published as: EP3051649A1; EP3051649A4; WO2015046258A1; US10396543B2; US20160241012A1; JPWO2015046258A1; KR20160060636A; TW201526036A

Abstract

本发明提供一种在冲击电流值大、有偏差的情况下也能确实地保护电子、电气设备且具有恢复性的保护器件。本发明的保护器件包含PTC元件、电阻元件、和第1端子以及第2端子而成，特征在于，按照第1端子、PTC元件、电阻元件以及第2端子的顺序将它们串联电连接。

Description

保护器件

技术领域

本发明涉及具有PTC元件以及电阻元件而成的保护器件。

背景技术

在电子、电气设备中，为了保护电气要素或电路，避免受到刚接通电源后会流过的过渡性的过电流(以下也称作「冲击电流」)以及因某些异常例如短路而产生的连续的过电流(以下也仅称作「过电流」)这样的种种异常大的电流、即异常电流的影响，使用种种保护器件或保护电路。

作为这样的保护器件，在专利文献1中公开了带温度熔断器电阻器件。在该带温度熔断器电阻器件中，构成为：电阻元件和温度熔断器元件串联电连接，在冲击电流或过电流流过带温度熔断器电阻元件的情况下，在电阻元件中产生焦耳热，由该热使温度熔断器元件熔断，冲击电流或过电流被阻断，保护电子、电气设备。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2004-241665号公报

发明内容

发明要解决的课题

近年来，特别是家电等电气设备有使AC电源用平滑电容器的电容增大、减小纹波含有率的倾向。减小纹波含有率在平滑电容器的结构上抑制了电介质的温度上升。另外，纹波电流/电压的动作能视作对平滑电容器的充放电，减小纹波含有率能使平滑电容器的寿命可靠性提升。另外，用在电气设备中的电路也变得复杂。与此相伴而产生的冲击电流也增大，冲击电流的电流值的偏差也变大。若如此冲击电流增大、冲击电流值的偏差变大，则在专利文献1记载那样的现有的保护元件中，频繁出现电阻元件的发热所引起的温度熔断器元件的熔断，每当这时就需要器件的更换，修理花功夫，并且出现不能使用期间变长这样的问题。另外，这样的带温度熔断器电阻器件通常需要更换设置其的基板整体，因此成本面的负担也大。

为了防止上述那样的带温度熔断器电阻器件的频繁的更换，考虑提高温度熔断器元件的动作温度、即构成温度熔断器要素的材料的熔点。但若提高温度熔断器元件的动作温度，则在平滑电容器短路时到温度熔断器熔断为止的时间变长，由于有过电流，因而有可能会损伤设备。另外，由于温度熔断器元件的动作温度由构成温度熔断器要素的材料的熔点决定，因此能设定为动作温度的温度受到限制，因此还有难以进行精密的温度调整这样的问题。

为此，本发明要解决的课题在于，提供在冲击电流值大、在其大小中有偏差的情况下也能更确实地保护电子、电气设备且具有恢复性的保护器件。

用于解决课题的手段

本发明的发明者们为了解决上述课题而锐意研讨的结果，发现通过将PTC(positivetemperaturecoefficient，正温度系数)元件以及电阻元件组合，能解决上述的课题，从而做出本发明。

根据本发明的第1要旨，提供一种保护器件，其是包含PTC元件、电阻元件、和第1端子以及第2端子而成的保护器件，其特征在于，按照第1端子、PTC元件、电阻元件以及第2端子的顺序将它们串联电连接。

根据本发明的第2要旨，提供包含上述的保护器件的保护电路。

根据本发明的第3要旨，提供包含上述的保护器件或保护电路的电气装置。

发明的效果

通过将PTC元件以及电阻元件组合来使用，将它们相互串联电连接，能提供能确实阻断冲击电流以及过电流且具有恢复性的保护器件。

附图说明

图1示意示出本发明的保护器件的1个方式的布线图(PTC元件以及电阻元件为了简单而以图记号示出)。

具体实施方式

本发明的保护器件按照第1端子、PTC元件、电阻元件以及第2端子的顺序将它们串联电连接，在冲击电流或异常电流流过保护器件的情况下，以电阻元件抑制电流的流动，并且PTC元件跳闸(即动作)而成为高电阻，之后实质阻断电流(其中会作为漏电流而流过微小电流)。例如，冲击电流由于主要由电子设备或电子电路中的电容(还包括寄生电容)引起，因此随着电荷积蓄在这些电容而衰减。若冲击电流衰减，则流过保护器件的电流减少，PTC元件的跳闸状态解除，稳态电流流过电子设备或电子电路。另外，例如在流过过电流的情况下，直到消除其原因为止，PTC元件都持续跳闸而保护电路，但若消除了过电流的原因，则PTC元件的跳闸状态解除，变得能再度通电。即，本发明的保护器件在提供针对冲击电流以及异常电流的保护的同时还具有恢复性。

进而，本发明的保护器件由于使用PTC元件，因此对异常发热也能提供合适的保护。在此，所谓「异常发热」，是指在电路、设备或它们的周边出现未设定的发热、保护器件的周围温度达到异常高温。所谓「周围温度」，是指包围某元件(例如该情况下为保护器件)的气氛的温度、或与保护器件接触的其他构件的温度。所谓「异常高温」，不是指特定的温度，而是对应于用途、要保的电路、设备等适宜决定的温度，例如是指比设备的通常动作时所容许的温度范围高给定的数值的温度、超过所用的部件的额定温度给定的数值的温度等。

本发明的保护器件中所用的PTC元件并没有特别限定，可以使用陶瓷PTC元件或聚合物PTC元件的任一者。聚合物PTC元件相比于陶瓷PTC元件，即使成为一定以上的温度也难以出现自身破坏，另外，陶瓷PTC元件具有电感分量，寄生电容较大，因此冲击电流变大，因而优选使用聚合物PTC元件。

一般，上述聚合物PTC元件具有层状的PTC要素以及配置于其两侧的电极(例如金属箔)而成，该PTC要素通过将包含分散了导电性填充剂(例如碳黑、镍合金等)的聚合物(例如聚乙烯、聚偏二氟乙烯等)而成导电性组成物挤出来得到。

上述PTC元件的保持电流并没有特别限定，能对应于设想的冲击电流的大小适宜选择。由于若保持电流过小，则针对稳态电流也会动作，若过大，则在冲击电流流入的情况下也不会动作，因此PTC元件的保持电流例如处于0.1～5A的范围，优选处于0.1～2A的范围，更优选处于0.1～0.55A的范围。另外，在本说明书中，所谓「保持电流」，是指PTC元件能在室温(具体为25℃)下不动作而流过的最大电流。所谓「稳态电流」，是流过电子设备或电子电路的电流值成为大致恒定的状态的电流，即，在电子设备或电子电路无异常进行动作时流过它们的电流。

上述PTC元件的耐电压并没有特别限定，例如只要是一般的家庭用电源的交流电压以上即可，具体为100Vac以上，优选为140Vac以上，更有选为240Vac以上，进一步优选为300Vac以上。另外，对应于所用的变压器，PTC元件的耐电压例如设为500Vac以上，特别优选设为530Vac以上。另外，在本说明书中，所谓「耐电压」，是指PTC元件能正常动作的电压的最大值。具体如以下那样求取。若对PTC元件施加电压，则PTC元件对应于该电压而自己发热，决定PTC元件自身的电阻值。所谓耐电压，是指在对PTC元件施加电压的情况下与该电压对应的PTC元件的电阻值成为PTC元件的基准电阻值(即25℃下的电阻值)的1000倍的70％的电压。

PTC元件的室温(具体为25℃)下的电阻值并没有特别限定，能根据目的适宜选择。例如，能将聚合物PTC元件的电阻值设为0.05Ω以上，以使聚合物PTC元件维持265V施加下跳闸的状态。进而，为了将聚合物PTC元件的265V施加下的跳闸状态时的漏电流设为0.03A以下，能将聚合物PTC元件的电阻值设为0.45Ω以上。另外，通过使聚合物PTC元件的电阻值为65Ω以下，在其制造时，容易使其电阻值的偏差小。优选地，聚合物PTC元件的室温下的电阻值为0.05～65Ω，更有选为0.30～10Ω，进一步优选为0.45～2.4Ω。

另外，在本说明书中，所谓聚合物PTC元件的电阻值，是指如下电阻值：在将包含聚合物而成导电性组成物挤出而得到的PTC要素的两侧压接电极(优选镍箔)而得到聚合物PTC元件，在该聚合物PTC元件的两电极间在25℃下施加6.5mV(直流)的电压，在这样的状态下测定的电流值以及施加电压算出电阻值(4端子法的测定、电阻测定器的测定量程的施加电流：100mA)。另外，电极的电阻值由于在和PTC要素的电阻值比较的情况下小到能无视的程度，因此PTC元件的电阻值与PTC要素的电阻值实质相等。

本发明的保护器件中所用的电阻元件并没有特别限定，能使用一般的电阻元件，例如能举出绕线电阻、水泥电阻、贴片电阻、碳覆膜电阻、金属覆膜电阻、氧化物金属覆膜电阻等。这当中，由于能更有效果地抑制冲击电流以及过电流，因此优选使用绕线电阻或水泥电阻。

在本发明中，电阻元件抑制流过要保护的电路的冲击电流以及过电流的流动。另外，还具有在PTC元件跳闸后恢复从而PTC元件的电阻值变化到跳闸前的情况下，缓和该电阻变化给流过要保护的电路的电流带来的影响的功能。例如，在假设没有电阻元件的情况下，在跳闸前和恢复后PTC元件的电阻值成为2倍的情况下，流过电路的电流减少到跳闸前的50％。另一方面，例如通过设置具有PTC元件的电阻值的10倍的电阻值的电阻元件，即使在PTC元件的电阻值成为4倍的情况下，也能将流过电路的电流维持跳闸前的约80％。

上述电阻元件的电阻值例如能是PTC元件的室温(具体为25℃)下的电阻值的至少10倍、例如10～50倍，优选是30～50倍。通过将电阻元件的电阻值设为PTC元件的电阻值的10倍以上，能减小PTC元件的电阻值的变化给流过电路的电流带来的影响。另一方面，通过将电阻元件的电阻值设为PTC元件的电阻值的50倍以下，能减小电阻元件所引起的电力的消耗。

上述电阻元件的电阻值并没有特别限定，但具体能是1～650Ω，优选是1.5～500Ω，更有选是2～50Ω。

在本发明的保护器件中，优选地，也可以是PTC元件处于在电阻元件产生的焦耳热的影响下(以下也称作「热影响下」)。所谓PCT元件处于电阻元件的热影响下，是指在冲击电流或过电流产生时，通过在电阻元件产生的焦耳热而让PTC元件跳闸的环境。通过将PTC元件配置在电阻元件的热影响下，因PTC元件的温度上升从而保持电流减少。其结果，能更确实、更快地阻断冲击电流以及过电流。

本发明的保护器件分别具有与PTC元件以及电阻元件电连接的第1以及第2端子。这些端子提供用于使本发明的保护器件与其他电子要素连接的功能。

在本发明的保护器件中，各要素(PTC元件、电阻元件、第1端子以及第2端子)既可以直接连接，或者也可以经由引线连接。相关的连接能使用公知的单元、例如焊料、焊接等来进行。

本发明的保护器件也可以具有外包装(即外罩或外壳)。外包装具有保护PTC元件以及电阻元件的功能，另外使保护器件的处置容易。例如在本发明的保护器件中，PTC元件以及电阻元件、和第1端子以及第2端子的一部分被外包装包覆，第1端子以及第2端子的剩余的部分从外包装突出。外包装并没有特别限定，可以是一般使用的外包装，例如树脂制的外罩等。

在图1示意示出本发明的保护器件1的1个方式的布线图(PTC元件以及电阻元件为了简单而以图记号表示)。在本方式中，各要素(PTC元件2、电阻元件4、第1端子6以及第2端子8)经由引线12而连接。PTC元件2以及电阻元件4经由引线12而串联电连接，并且相互接近配置，以使得PTC元件处于电阻元件的热影响下。在该PTC元件2以及电阻元件4分别经由引线12串联电连接第1端子6以及第2端子8。如图示那样，第1端子6以及第2端子8的一部分以外位于外罩10的内部，第1端子6以及第2端子8的一部分从外罩10的1个面突出。通过该第1端子6以及第2端子8的一部分，本发明的保护器件与其他电气要素连接。

本发明的保护器件并不限定于图示的方式。例如在图1中，第1端子以及第2端子从外罩的相同的面突出，但也可以分别从外罩的不同的面、例如对置的面突出。另外，也可以将外罩的内部用热传导率高的树脂、例如硅树脂等填满，使得PTC元件易于受到电阻元件的热影响。此外，本发明的保护器件能在不失其功能的范围内进行种种改变。

产业上的利用可能性

本发明的保护器件能用作种种电子、电气设备的冲击电流限制元件。

标号的说明

1保护器件

2PTC元件

4电阻元件

6第1端子

8第2端子

10外罩

12引线

Claims

1.一种保护器件，包含PTC元件、电阻元件、和第1端子以及第2端子而成，所述保护器件的特征在于，

按照第1端子、PTC元件、电阻元件以及第2端子的顺序将这些元件串联电连接。

2.根据权利要求1所述的保护器件，其特征在于，

电阻元件的电阻值是室温下的PTC元件的电阻值的10倍以上。

3.根据权利要求1或2所述的保护器件，其特征在于，

电阻元件的电阻值为1～650Ω。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的保护器件，其特征在于，

电阻元件是绕线电阻或水泥电阻。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的保护器件，其特征在于，

PTC元件的保持电流为0.1～5A。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的保护器件，其特征在于，

PTC元件的耐电压为100Vac以上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的保护器件，其特征在于，

PTC元件为聚合物PTC元件。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的保护器件，其特征在于，

PTC元件处于电阻元件的热影响下。

9.一种保护电路，其特征在于，包含权利要求1～8中任一项所述的保护器件。

10.一种电气装置，其特征在于，具有

权利要求1～8中任一项所述的保护器件、或权利要求9所述的保护电路而成。