CN106653513B - 满足高压低压双功能保护的自控制保护器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种满足高压低压双功能保护的自控制型保护器及其制造方法，保护器包括电极和保险丝主导电回路（12），由发热电阻快速熔断保险丝，至少有二个电极与保险丝主导电回路（12）连接，所述的电极均布在陶瓷基板（5）上的四周，至少包括四个电极，电极一、电极二、电极三、电极四（1、2、3、4），所述的电极一（1）和电极二（2）连接保险丝主导电回路（12）的熔断体电极，电极三和电极四互不相连；所述的陶瓷基板（5）上设有一个公共电极（6），二个以上的不同电阻值的发热电阻并联在险丝主导电回路（12）上。本发明除具有自控制保护器的常规大电流保险丝功能外，同时在高压下和低压下都能起到烧断保险丝作用的自控制保护器。

Description

满足高压低压双功能保护的自控制保护器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电子产品用自控制保护元器件，尤其适用于锂离子电池的一种满足高压低压双功能保护的自控制保护器及其制造方法。

背景技术

锂离子充电电池在手机、笔记本、平板电脑、数码相机等便携式移动设备中已得到大量地应用，并且正在越来越多地应用到储能电池、电动自行车电池、无人机、扫地机、电动平衡车等诸多新的领域中。其具有诸多优越性能的同时，却依然有着一旦充放电管理不当，就可能会起火燃烧、爆炸等缺点，特别是在电动车上应用时，因为其使用锂离子电池的数量或体积非常巨大，一旦发生燃烧或爆炸，甚至会有危及到生命的危险。

目前，锂离子电池广泛应用两级以上的充放电保护回路，一级保护采用IC加MOSFET，已基本上能起到正常的过流、过压、防反充等各项保护。但一旦一级保护失效（虽然这种概率很小，但还是要预防这种情况发生的可能性），就需要二级保护起到必要的保护作用，目前二级保护有PTC、Breaker、SMD Fuse、温度保险丝、IC加MOSFET、自控制保护器多种保护方式。但锂离子电池除了过高电压充电有危险外，过低电压也会使锂离子电池处于危险的状态，上述多种保护方式，除自控制保护器能有一定的过低电压保护功能外，其它各种保护方式均无低电压保护功能。

目前市场上的自控制保护器，在低电压时，可以启动发热部件，来试图烧断保险丝回路，但因为高压保护时的电压较之低压保护时的电压相差2倍或更高（如两串电池高压时的9V与低压时的3V），目前市场上的自控制保护器采用单一的发热电阻来作为熔断保险丝回路，但电压相差两倍或更高倍数时，发热功率（U²/R）就会相差四倍或更高倍数，低电压时就很有可能达不到烧断保险丝切断回路的目的。传统的自控制保护器等效电路图如图9所示。

所以需要提供一种同时能满足高压下和低压下都能起到烧断保险丝作用的自控制保护器。

发明内容

本发明目的在于提供一种满足高压低压双功能保护的自控制保护器，以达到能满足高压下和低压下都能起到烧断保险丝作用的自控制保护器。

本发明的再一目的在于：提供上述满足高压低压双功能保护的自控制保护器的制造方法。

本发明目的通过下述技术方案实现：一种满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，包括陶瓷基板、电极和保险丝主导电回路，由发热电阻快速熔断保险丝，至少有二个电极与保险丝主导电回路连接，其中：

所述的电极均布在陶瓷基板上的四周，至少包括四个电极，电极一、电极二、电极三、电极四，所述的电极一和电极二连接主导电回路的熔断体，电极三和电极四互不相连；

所述的陶瓷基板上设有一个公共电极，二个以上的不同电阻值的发热电阻并联在险丝主导电回路上。

本发明中，通过选择不同发热电阻参与回路中，从而可以满足在高压或低压下均能可靠地把保险丝主导电回路合金熔断的功能。

在上述方案基础上，所述的陶瓷基板为薄型陶瓷基板，为氧化铝或氧化锆为主要原料的基材经冲压或激光切割而成，厚度不大于0.5mm。

在上述方案基础上，在所述的陶瓷基板的四周由印刷电极浆料经高温烧结后形成电极一、二、三、四，在所述共公电极与电极三之间设有发热电阻一，在所述共公电极与电极四之间设有第二发热电阻，发热电阻一和发电阻二之间有绝缘层。

当选择电极一、电极二、电极三参与保险丝主导电回路，则发热电阻一连接在保险丝主导电回路上；或者选择电极一、电极二、电极四参与保险丝主导电回路，则发热电阻二连接在保险丝主导电回路上；或者电极一、电极二、电极三、电极四共同参与保险丝主导电回路，则发热电阻一、二共同参与保险丝主导电回路的合金熔断作用，以满足在高压或低压下均能可靠地把主导电回路保险丝合金熔断。

在上述方案基础上，所述的发热电阻一、二是由印刷发热电极浆料涂在陶瓷基板上经高温烧结后形成的发热电阻层，每层发热电阻层上覆有绝缘层。

在上述方案基础上，所述的绝缘层由印刷绝缘浆料经高温烧结后形成。

本发明提供上述满足高压低压双功能保护的自控制型保护器的制造方法，按下述步骤：

A．陶瓷基板表面印刷导电电极浆料并烧结形成包括电极一、二、三、四的电路板；

B．电极一和电极三，以及电极一和电极四之间印刷导电发热浆料层，但两层导电发热浆料层间用绝缘层隔离开来，然后烧结形成发热电阻层一、二；

C．在发热层电阻层上方印刷绝缘浆料，然后烧结形成绝缘层一、二；

D．在绝缘层二上方印刷电极浆料并烧结形成电极层；

E．在电极层与电极一之间以及电极层与电极二之间通过焊接或印刷并烧结的方式形成保险丝主导电回，该保险丝主导电回的熔断体电极视种类不同，可以在其上方添加助熔断剂材料。

为保护产品，提高耐用性，在陶瓷基板上方加设壳体，覆盖主回路熔断电极及其它各部件。

为适用于不同电压的熔断保护，在上述方案基础上，所述的保险丝主导电回路的熔断体电极可以是高分子PTC热敏电阻、铋铟锡合金类低熔点合金、铅锡银合金、银锡合金或锡铅锑合金高熔点合金、或者导电的银铂钯金类电极层，或者是表面贴装型式的保险丝元件，或者是合金表面镀银或镀锡的复合合金。

本发明的优越性在于：本发明除具有自控制保护器的常规大电流保险丝功能外，同时有自主控制加速主导电回路快速熔断的功能。是一种同时在高压下和低压下都能起到烧断保险丝作用的自控制保护器。

附图说明

图1为在陶瓷基板上印刷并烧结四个电极示意图；

图2发热电阻一设在公共电极和电极三之间；

图3为在发热电阻一上表面设绝缘层一；

图4发热电阻二设在公共电极和电极四之间；

图5为在发热电阻二上表面设绝缘层二；

图6在绝缘层二上形成的电极层；

图7保险丝主导电回路连接在电极一、二上；

图8在保险丝主导电回路的合金上涂助熔剂层；

图9传统的自控制保护器等效电路图；

图10本发明自控制保护器等效电路图；

图11实施例2导电发热电阻层分别置于陶瓷基板的上下两侧；

图12实施例3两层导电发热层均置于基板的上层，但其中一层置于主导电回路合金的下方，一层置于主导电回路合金上方；

图13实施例4结构示意图。

具体实施方式

实施例1

一种满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，包括陶瓷基板5、电极和保险丝主导电回路12，由发热电阻快速熔断保险丝，至少有二个电极与保险丝主导电回路12连接，其中：

所述的电极均布在陶瓷基板5上的四周，构成电极一、电极二、电极三、电极四1、2、3、4，所述的电极一1和电极二2连接保险丝主导电回路12，电极三和电极四互不相连；

所述的陶瓷基板5上设有一个公共电极6，在所述共公电极6与电极三3之间设有发热电阻一7，在所述共公电极6与电极四4之间设有第二发热电阻9，发热电阻一7和发电阻二9之间有绝缘层8；

当选择电极一1、电极二2、电极三3参与保险丝主导电回路12，则发热电阻一7连接在保险丝主导电回路12上；或者选择电极一1、电极二2、电极四4参与保险丝主导电回路12，则发热电阻二9连接在保险丝主导电回路12上；或者电极一1、电极二2、电极三3、电极四4共同参与保险丝主导电回路12，则发热电阻一、二7、9共同参与保险丝主导电回路12合金熔断。

本实施例有二层导电发热电阻层，分别为导电发热电阻一、二7、9，绝缘层一、二8，10；本实施例自控制保护器有常规大电流保险丝的功能，同时有自主控制加速主导电回路12快速熔断的功能。

可以选择电极一、二、三1、2、3三个点参与回路，发热电阻一7参与回路中；也可以选择电极一、二、四1、2、4三个点参与回路，发热电阻二9参与回路中；或电极一、二、三、四1、2、3、4四个点参与回路，发热电阻一、二7、9共同参与回路中。

图1至图8，本实施例制造本发明满足高压低压双功能保护的自控制保护器各步骤示意图，其中，

满足高压低压双功能保护的自控制型保护器的制造方法，按下述步骤：

A．陶瓷基板5表面印刷导电电极浆料并烧结形成包括电极一、二、三、四的电路板，如图1所示；

B．电极一和电极三，以及电极一和电极四之间印刷导电发热浆料层，但两层导电发热浆料层间用绝缘层隔离开来，然后烧结形成发热电阻层一、二；

C．在发热层电阻层上方印刷绝缘浆料，然后烧结形成绝缘层一、二，如图2发热电阻一7设在公共电极6和电极三3之间；图3为在发热电阻一7上表面设绝缘层一8；图4发热电阻二9设在公共电极6和电极四4之间；图5为在发热电阻二9上表面设绝缘层二10；

D．在绝缘层二10上方印刷电极浆料并烧结形成电极层11，如图6在绝缘层二10上形成的电极层11；

E．在电极层11与电极一1之间以及电极层11与电极二2之间通过焊接或印刷并烧结的方式形成保险丝主导电回12，该保险丝主导电回12的熔断体电极视种类不同，可以在其上方添加助熔断剂材料，如图7保险丝主导电回路12连接在电极一、二1、2上；

F．在陶瓷基板上方加设壳体（图中未示）保护主回路熔断电极及其它各组成部分。

如图7所示，在电极层11之上通过焊膏或合金焊接一个一点熔点会熔断的合金，该合金可以是260℃以上的银锡合金、铅锡银合金，也可以是熔点260℃以下的合金。

如图8所示，在保险丝主导电回路12的合金层之上涂覆一层助熔断树脂13，以进一步提高熔断效果。

所述的保险丝主导电回路的熔断体电极是高分子PTC热敏电阻、铋铟锡合金类低熔点合金、铅锡银合金、银锡合金或锡铅锑合金高熔点合金、或者导电的银铂钯金类电极层，或者是表面贴装型式的保险丝元件，或者是合金表面镀银或镀锡的复合合金。

获得的产品的等效电路图如图10所示。

传统的自控制保护器等效电路图如图9所示。本实施例得到的产品等效电路图如图10所示。

。

实施例2

如图11所示，结构与制造方法与实施例1近似，只是发热电阻一7’和发热电阻二9’分别置于陶瓷基板5’的上下两侧。

实施例3

如图12所示，结构与制造方法与实施例1近似，发热电阻一7’’和发热电阻二9’’可以把两层发热层均置于陶瓷基板5’’的上层，但其中一层发热电阻一7’’置于保险丝主导电回路12’’合金上方，另一层发热电阻二9’’置于保险丝主导电回路12’’合金下方,发热电阻层通过印刷烧结固定在陶瓷基板5’’，上壳14覆盖在陶瓷基板5’’上，包覆各部件，如果两个发热电阻同时通电，能达到同时对合金进行加热的作用。

实施例4

如图13实施例4结构示意图所示，所述的电极均布在陶瓷基板5’’’上的四周，包括六个电极，电极一1’’’、电极二2’’’连接保险丝主导电回路合金，陶瓷基板5’’’与电极一1’’’、电极二2’’’相邻边上分别有左边电极一、二31、32和右边电极一、二41、42。

在陶瓷基板5’’’上增加二对引出端，可分别对应增加二个不同电阻值的发热电阻，可即有四个不同电阻值的发热电阻，以对应四个熔断电压。

本发明可以在产品上实现更多的引出端，分别对应更多的电阻值，不同的电阻值，对应不同的熔断电压。

上面描述了几种优选的实施方式，但需要说明的是，以上的实施方式仅是举例而已，本领域的普通熟练技术人员，可对上述实施方式进行改进，但这种改进都应属于权利要求所要求的实质内容及其保护范围。

Claims (10)

1.一种满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，包括陶瓷基板（5）、电极和保险丝主导电回路（12），由发热电阻快速熔断保险丝，至少有二个电极与保险丝主导电回路（12）连接，其特征在于：

所述的电极均布在陶瓷基板（5）上的四周，至少包括四个电极，电极一、电极二、电极三、电极四（1、2、3、4），所述的电极一（1）和电极二（2）连接保险丝主导电回路（12）的熔断体电极，电极三和电极四互不相连；

所述的陶瓷基板（5）上设有一个公共电极（6），二个以上的不同电阻值的发热电阻并联在保险丝主导电回路（12）上。

2.根据权利要求1所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，其特征在于，所述的陶瓷基板（5）为薄型陶瓷基板，为氧化铝或氧化锆为主要原料的基材经冲压或激光切割而成，厚度不大于0.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，其特征在于，在所述的陶瓷基板（5）的四周由印刷电极浆料经高温烧结后形成电极一、二、三、四（1、2、3、4），在公共电极（6）与电极三（3）之间设有发热电阻一（7），在所述公共电极（6）与电极四（4）之间设有发热电阻二（9），发热电阻一（7）和发热电阻二（9）之间有绝缘层。

4.根据权利要求3所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，其特征在于，所述的发热电阻一和发热电阻二分别置于陶瓷基板的上下两侧。

5.根据权利要求3所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，其特征在于，所述的发热电阻一和发热电阻二均置于陶瓷基板的同侧，发热电阻一和发热电阻二置于保险丝主导电回路的两侧，由壳体包覆陶瓷基板上的各部件。

6.根据权利要求1或2所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，其特征在于，发热电阻一、二是由印刷导电发热浆料涂在陶瓷基板上经高温烧结后形成的发热电阻层，每层发热电阻层上覆有绝缘层。

7.根据权利要求3所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器，其特征在于，所述的绝缘层由印刷绝缘浆料经高温烧结后形成。

8.一种根据权利要求1至7之任一项所述满足高压低压双功能保护的自控制型保护器的制造方法，按下述步骤：

陶瓷基板表面印刷导电电极浆料并烧结形成包括电极一、二、三、四的电路板；

电极一和电极三，以及电极一和电极四之间印刷导电发热浆料层，但两层导电发热浆料层间用绝缘层隔离开来，然后烧结形成发热电阻层；

在发热层电阻层上方印刷绝缘浆料，然后烧结形成绝缘层一、二；

在绝缘层二上方印刷电极浆料并烧结形成电极层；

在电极层与电极一之间以及电极层与电极二之间通过焊接或印刷并烧结的方式形成保险丝主导电回路，保险丝主导电回路的熔断体电极视种类不同，在其上方添加助熔断剂材料。

9.根据权种要求8所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器的制造方法，其特征在于，在陶瓷基板上方加设一壳体，覆盖陶瓷基板上各部件。

10.根据权种要求8所述的满足高压低压双功能保护的自控制型保护器的制造方法，其特征在于，所述的保险丝主导电回路的熔断体电极是高分子PTC热敏电阻、铋铟锡合金类低熔点合金、铅锡银合金、银锡合金或锡铅锑合金高熔点合金、或者导电的银铂钯金类电极层，或者是表面贴装型式的保险丝元件，或者是合金表面镀银或镀锡的复合合金。