CN105762762B - 一种电路保护器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电路保护器件，包括：至少具有两个电极即第一电极与第二电极的气体放电管；与所述第二电极通过双金属片可活动连接的第三电极；当工作温度为正常温度时，所述第三电极与所述第二电极导电连接；当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生形变而使所述第三电极与所述第二电极断开导电连接。本发明实施例提供的电路保护器件，在经受雷击或浪涌过电压时，能够起到泄放雷电流或过电压的功能，为后续电路提供过压保护；而且，在经受一定的持续工频电流或过大工频电流，因发热而升温至所述双金属片的翻转点时，该电路保护器件因双金属片的翻转而开路，为后续电路提供过流保护。

Description

一种电路保护器件
技术领域
本发明涉及过压保护产品领域，特别是涉及一种电路保护器件。
背景技术
气体放电管是一种开关型保护器件，通常作为过电压保护器件使用。目前一般使用的气体放电管是由绝缘管体及其两端封接电极而成，内腔充惰性气体。当气体放电管电极两端的电压超过气体的击穿电压时，就会引起间隙放电，该气体放电管迅速的由高阻态变为低阻态，形成导通，从而保护了与其并联的其他器件。但同时，若该过电压持续时间较长或者出现频率较高或者出现长时间或大电流的工频过电流时，则气体放电管因承受长时间或频繁的过电流而导致发热升温，过高的温度不仅会影响电路中其他器件的安全使用，而且使得该气体放电管存在短路或炸裂的风险，甚至将客户的电路板烧毁形成火灾。因此，如何在保持气体放电管过压保护的功能不变的基础上，增加过流保护功能，成了业内函待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电路保护器件，不需外接开关器件，在过流温升时能够及时的切断电路，同时为后续电路提供过压与过流保护。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电路保护器件，包括：至少具有两个电极即第一电极与第二电极的气体放电管；与所述第二电极通过双金属片可活动连接的第三电极；当工作温度为正常温度时，所述第三电极与所述第二电极导电连接；当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生形变而使所述第三电极与所述第二电极断开导电连接。
进一步的，所述双金属片为凸起的弧面形状，包括底部与顶部，所述底部与所述第二电极固定电连接；当工作温度为正常温度时，所述顶部电连接所述第三电极；当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片的顶部形变为凹陷部而与所述第三电极脱离导电连接。
进一步的，所述顶部的电连接所述第三电极的位置设有镀金层。
进一步的，所述第三电极为具有弹性形变能力的导电弯杆；所述第二电极上表面设有绝缘片；所述双金属片为凸起的弧面形状，包括底部与顶部；当工作温度为正常温度时，所述第三电极的第一端与所述第二电极非固定电连接；当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生翻转，所述底部翘起顶住所述第三电极而使所述第三电极的第一端与所述第二电极脱离导电连接，所述顶部形变为凹陷部而与所述绝缘片接触。
进一步的，所述第三电极的第一端的与所述第二电极非固定电连接的位置设有触点材料或镀金层。
进一步的，所述第三电极固定连接第一金属片，所述第二电极固定连接第二金属片，所述第一金属片的自由端与所述第二金属片的自由端可活动接触连接；所述第一金属片和/或所述第二金属片为双金属片；当工作温度为正常温度时，所述第一金属片的自由端与所述第二金属片的自由端导电连接；当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生形变，而使所述第一金属片的自由端与所述第二金属片的自由端脱离导电连接。
进一步的，所述第一金属片的自由端和/或所述第二金属片的自由端设有触点材料或镀金层。
进一步的，当工作温度恢复到正常温度时，所述双金属片发生形变复原，而使所述第三电极与所述第二电极恢复导电连接。
进一步的，所述第三电极与所述第二电极之间通过绝缘管或者绝缘框形成密封腔，所述密封腔内抽真空或填充惰性气体或还原性气体H2或惰性气体与还原性气体的混合气体。
本发明实施例提供的电路保护器件，由于将用于开路保护的双金属片集成在电路保护器件内部，既能够为电路提供过流开路保护，又不增加电路元器件，有利于电路的小型化集成化，而且使用更加便利。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明实施例一提供的电路保护器件工作状态一的剖面示意图；
图2是本发明实施例一提供的电路保护器件工作状态二的剖面示意图；
图3是本发明实施例二提供的电路保护器件工作状态一的剖面示意图；
图4是本发明实施例二提供的电路保护器件工作状态二的剖面示意图；
图5是本发明实施例三提供的电路保护器件工作状态一的剖面示意图；
图6是本发明实施例三提供的电路保护器件工作状态二的剖面示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电路保护器件，包括：至少具有两个电极即第一电极与第二电极的气体放电管；与所述第二电极通过双金属片可活动连接的第三电极；当工作温度为正常温度时，所述第三电极与所述第二电极导电连接；当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生形变而使所述第三电极与所述第二电极断开导电连接。
其中，所述气体放电管可以是二极管也可以是多极管；正常温度t以该电路保护器件的应用环境所能承受的温度范围为准，即t＜T，T为该电路保护器件的应用环境所能承受的极限温度，且，所述双金属片选择翻转温度点即形变温度点为T的双金属片材料；若工作温度达到所述双金属片的翻转温度点T，则该电路保护器件中的双金属片瞬间发生翻转形变而致开路。
具体的，所述第二电极通过双金属片可活动连接第三电极的相关结构，用以下三个实施例来予以说明，为描述简便，涉及的气体放电管均以二极管为例。
请结合参阅图1-图2，图1是本发明实施例一提供的电路保护器件工作状态一的剖面示意图；图2是本发明实施例一提供的电路保护器件工作状态二的剖面示意图。如图1-图2所示，本实施例的电路保护器件包括：气体放电管，所述气体放电管具有两个电极，即第一电极11与第二电极12；与所述第二电极12通过双金属片14可活动连接的第三电极13。
具体的，所述双金属片14为凸起的弧面形状，包括底部142与顶部141，所述底部142与所述第二电极12固定电连接。
当工作温度为正常温度时，所述电路保护器件处于工作状态一，即，所述双金属片14的所述顶部141接触并电连接所述第三电极13，具体请参考图1所示。当雷击电流或者瞬时过压打到所述第三电极13时，电流通过双金属片14传到所述第二电极12，气体放电管发生击穿，电流通过所述第一电极11泄放掉。此时，气体放电管发热升温，但是由于雷击时间非常短，所述气体放电管发热非常短暂，升温较低，对电路影响较小。
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片14瞬间发生形变，顶部141形变为凹陷部143而与所述第三电极13脱离导电连接，具体请参考图2所示。当工频过电压经过所述气体放电管泄放时，所述气体放电管发热升温，由于工频持续时间相对较长，气体放电管持续发热导致温升较大，当温升至超过所述正常温度时，应用电路有着火的危险，此时，双金属片迅速翻转形变，断开所述第二电极12与所述第三电极13之间的导电连接，保护了应用电路的安全。
进一步的，当工作温度恢复到正常温度时，所述双金属片14发生形变复原，即回到图1所示的状态，从而使所述第三电极13与所述第二电极12恢复导电连接。
在一优选实施例中，所述顶部141的电连接所述第三电极13的位置设有镀金层，以提高其与所述第三电极13之间的导电性能。
所述第三电极13与所述第二电极12之间通过绝缘管15形成密封腔18，所述密封腔18内抽真空或填充惰性气体或还原性气体H2或惰性气体与还原性气体的混合气体，以保护腔内的导电材料不被氧化。
本实施例具有以下优点：
本发明实施例提供的电路保护器件，将双金属片集成在电路保护器件内部，利用双金属片受热翻转形变的特性设计开路保护，既能够为电路提供过压与过流保护，又不增加电路元器件，有利于电路的小型化集成化，而且使用更加便利。
请结合参阅图3-图4，图3是本发明实施例二提供的电路保护器件工作状态一的剖面示意图；图4是本发明实施例二提供的电路保护器件工作状态二的剖面示意图。如图3-图4所示，本实施例的电路保护器件包括：气体放电管，所述气体放电管具有两个电极，即第一电极21与第二电极22；与所述第二电极22通过双金属片24可活动连接的第三电极23。
具体的，所述第三电极23为具有弹性形变能力的导电弯杆，其自由状态为第一端向下弯曲至接触即电连接所述第二电极22；所述第二电极22上表面设有绝缘片26；所述双金属片24为凸起的弧面形状，包括底部242与顶部241。
当工作温度为正常温度时，所述第三电极23的第一端与所述第二电极22非固定电连接。
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片24发生翻转，所述底部242翘起顶住所述第三电极23而使所述第三电极23的第一端与所述第二电极22脱离导电连接，所述顶部241形变为凹陷部243而与所述绝缘片26接触；此时，所述第三电极23处于受压状态。
在一优选实施例中，为提高所述第三电极23与所述第二电极22之间的触点导电性能，在所述第三电极23的第一端的与所述第二电极22非固定电连接的位置设有触点材料27或镀金层，所述触点材料为纯金属、合金或者复合触点材料。
当工作温度为正常温度时，所述电路保护器件处于工作状态一，即，所述第三电极23的第一端与所述第二电极22电连接，具体请参考图3所示。当雷击电流或者瞬时过压打到所述第三电极23时，电流通过所述第三电极23的第一端传到所述第二电极22，气体放电管发生击穿，电流通过所述第一电极21泄放掉。此时，气体放电管发热升温，但是由于雷击时间非常短，所述气体放电管发热非常短暂，升温较低，对电路影响较小。
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片24瞬间发生翻转，所述底部242翘起顶住所述第三电极23而使所述第三电极23的第一端与所述第二电极22脱离导电连接，所述顶部241形变为凹陷部243而与所述绝缘片26接触，具体请参考图4所示。当工频过电压经过所述气体放电管泄放时，所述气体放电管发热升温，由于工频持续时间相对较长，气体放电管持续发热导致温升较大，当温升至超过所述正常温度时，应用电路有着火的危险，此时，双金属片迅速翻转形变，断开所述第二电极22与所述第三电极23之间的导电连接，保护了应用电路的安全。
进一步的，当工作温度恢复到正常温度时，所述双金属片24发生形变复原，所述第三电极23也恢复到自由状态，即回到图3所示的状态，从而使所述第三电极23与所述第二电极22恢复导电连接。
优选的，所述第三电极23与所述第二电极22之间通过绝缘框25形成密封腔28，所述密封腔28内抽真空或填充惰性气体或还原性气体H2或惰性气体与还原性气体的混合气体，以保护腔内的导电材料不被氧化。
本实施例具有以下优点：
本发明实施例提供的电路保护器件，将双金属片集成在电路保护器件内部，利用双金属片受热翻转形变的特性设计开路保护，既能够为电路提供过压与过流保护，又不增加电路元器件，有利于电路的小型化集成化，而且使用更加便利。
请结合参阅图5-图6，图5是本发明实施例三提供的电路保护器件工作状态一的剖面示意图；图6是本发明实施例三提供的电路保护器件工作状态二的剖面示意图。如图5-图6所示，本实施例的电路保护器件包括：气体放电管，所述气体放电管具有两个电极，即第一电极31与第二电极32；与所述第二电极32通过双金属片34可活动连接的第三电极33。
所述第三电极33固定连接第一金属片34，所述第二电极32固定连接第二金属片34’，所述第一金属片34的自由端与所述第二金属片34’的自由端可活动接触连接。
其中，所述第一金属片34或者所述第二金属片34’为双金属片。
优选的，所述第一金属片34和所述第二金属片34’均为双金属片，如图5所示。
在一优选实施例中，为提高所述第一金属片34和所述第二金属片34’之间的触点导电性能，在所述第一金属片34的自由端或所述第二金属片34’的自由端设有触点材料或镀金层，所述触点材料为纯金属、合金或者复合触点材料。进一步优选的，在所述第一金属片34的自由端和所述第二金属片34’的自由端均设有触点材料36或镀金层，所述触点材料为纯金属、合金或者复合触点材料，如图5所示。
当工作温度为正常温度时，所述第一金属片34的自由端与所述第二金属片34’的自由端导电连接。
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生形变，而使所述第一金属片34的自由端与所述第二金属片34’的自由端脱离导电连接，如图6所示。
当工作温度为正常温度时，所述电路保护器件处于工作状态一，即，所述第三电极33通过所述第一金属片34和所述第二金属片34’与所述第二电极32电连接，具体请参考图5所示。当雷击电流或者瞬时过压打到所述第三电极33时，电流通过所述第一金属片34和所述第二金属片34’传到所述第二电极32，气体放电管发生击穿，电流通过所述第一电极31泄放掉。此时，气体放电管发热升温，但是由于雷击时间非常短，所述气体放电管发热非常短暂，升温较低，对电路影响较小。
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片瞬间发生翻转，而使所述第一金属片34的自由端与所述第二金属片34’的自由端脱离导电连接，具体请参考图6所示。当工频过电压经过所述气体放电管泄放时，所述气体放电管发热升温，由于工频持续时间相对较长，气体放电管持续发热导致温升较大，当温升至超过所述正常温度时，应用电路有着火的危险，此时，双金属片迅速翻转形变，断开所述第二电极32与所述第三电极33之间的导电连接，保护了应用电路的安全。
进一步的，当工作温度恢复到正常温度时，所述双金属片发生形变复原，所述第一金属片34的自由端与所述第二金属片34’的自由端恢复导电连接，即回到图5所示的状态，从而使所述第三电极33与所述第二电极32恢复导电连接。
优选的，所述第三电极33与所述第二电极32之间通过绝缘管35形成密封腔38，所述密封腔38内抽真空或填充惰性气体或还原性气体H2或惰性气体与还原性气体的混合气体，以保护腔内的导电材料不被氧化。
本实施例具有以下优点：
本发明实施例提供的电路保护器件，将双金属片集成在电路保护器件内部，利用双金属片受热翻转形变的特性设计开路保护，既能够为电路提供过压与过流保护，又不增加电路元器件，有利于电路的小型化集成化，而且使用更加便利。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种电路保护器件，其特征在于，包括：
至少具有两个电极即第一电极与第二电极的气体放电管；
与所述第二电极通过双金属片可活动连接的第三电极；
当工作温度为正常温度时，所述第三电极与所述第二电极导电连接；
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生形变而使所述第三电极与所述第二电极断开导电连接；
所述第三电极与所述第二电极之间通过绝缘管或者绝缘框形成密封腔，所述密封腔内抽真空或填充惰性气体或还原性气体H2或惰性气体与还原性气体的混合气体；
所述双金属片为凸起的弧面形状，包括底部与顶部，所述底部与所述第二电极固定电连接；
当工作温度为正常温度时，所述顶部电连接所述第三电极；
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片的顶部形变为凹陷部而与所述第三电极脱离导电连接；或者，
所述第三电极为具有弹性形变能力的导电弯杆；
所述第二电极上表面设有绝缘片；
所述双金属片为凸起的弧面形状，包括底部与顶部；
当工作温度为正常温度时，所述第三电极的第一端与所述第二电极非固定电连接；
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生翻转，所述底部翘起顶住所述第三电极而使所述第三电极的第一端与所述第二电极脱离导电连接，所述顶部形变为凹陷部而与所述绝缘片接触；或者，
所述第三电极固定连接第一金属片，所述第二电极固定连接第二金属片，所述第一金属片的自由端与所述第二金属片的自由端可活动接触连接；
所述第一金属片和/或所述第二金属片为双金属片；
当工作温度为正常温度时，所述第一金属片的自由端与所述第二金属片的自由端导电连接；
当工作温度超过所述正常温度时，所述双金属片发生形变，而使所述第一金属片的自由端与所述第二金属片的自由端脱离导电连接。
2.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于：所述顶部的电连接所述第三电极的位置设有镀金层。
3.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于：所述第三电极的第一端的与所述第二电极非固定电连接的位置设有触点材料或镀金层。
4.根据权利要求1所述的电路保护器件，其特征在于：所述第一金属片的自由端和/或所述第二金属片的自由端设有触点材料或镀金层。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电路保护器件，其特征在于：当工作温度恢复到正常温度时，所述双金属片发生形变复原，而使所述第三电极与所述第二电极恢复导电连接。
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