CN107565508B - 具有失效分断功能的tvs防护器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有失效分断功能的TVS防护器件，包括TVS芯片、封装外壳和接线，所述封装外壳设置有第一引脚和第二引脚，接线为可熔断接线，且接线位于封装外壳的内部，接线包括一个输入端和一个输出端，接线的输入端与第一引脚的一端连接，第一引脚的另一端作为所述防护器件的输入端，接线的输出端与第二引脚的一端连接，第二引脚的另一端作为所述防护器件的输出端；TVS芯片位于所述封装外壳的内部，且与接线串联，且位于所述接线的输入端和输出端之间。本发明提供的TVS防护器件由于内部接线具备熔断功能，从而使本发明在承受超过所允许流过的最大脉冲能量时，可以及时从所在线路中安全脱离，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子器件领域，具体涉及一种具有失效分断功能的TVS防护器件。
背景技术
TVS管，即瞬变电压抑制二极管，是在稳压管工艺基础上发展起来的一种电子产品，当TVS管两端经受瞬间的高能量浪涌脉冲电流冲击时，它能以极高的速度使其阻抗骤然降低，同时吸收一个大电流，将其两端间的电压钳位在一个预定的数值上，从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏，随着浪涌脉冲电流的衰减，TVS管两端的电压也不断下降，最后恢复到起始状态。
在实际应用中，当脉冲能量超过TVS管所能承受的能量时，TVS管就会产生过电应力损伤，从而导致TVS管失效。TVS管最常见的失效模式是短路失效，此时，即使脉冲电路衰减，TVS管也不会恢复到起始状态，而是一直处于短路状态，从而改变原本的电路结构，导致电子设备无法正常使用，也可能因为电流或电压发生变化导致其余电子元件遭到破坏，违反TVS管的使用初衷。若TVS管因短路电流过大、温度过高而发生炸裂时,此时为断路失效，而炸裂本身会对电子设备和电子元件的影响将更为严重，甚至造成其他不可预料的损失。
因此，由于TVS管在承受超过所允许流过的最大脉冲能量时，因为不能及时从所在线路中安全脱离，从而无法在可靠性要求高的场合中使用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有失效分断功能的TVS防护器件，通过在TVS防护器件中引入带熔断功能的接线，在TVS防护器件流过TVS芯片所能承受的最大流通能量前，该接线熔断，及时使TVS防护器件从所在线路中安全脱离，保证了本器件既不会出现短路失效模式也不会出现炸裂等危险情况，可靠性高，安全性好。本发明通过以下方案实现：
具有失效分断功能的TVS防护器件，包括TVS芯片、封装外壳和接线，所述封装外壳设置有第一引脚和第二引脚，其特征在于：
所述接线为可熔断接线，且接线位于封装外壳的内部，接线包括一个输入端和一个输出端，接线的输入端与第一引脚的一端连接，第一引脚的另一端作为所述防护器件的输入端，接线的输出端与第二引脚的一端连接，第二引脚的另一端作为所述防护器件的输出端；
所述TVS芯片位于所述封装外壳的内部并与所述接线串联，且所述TVS芯片位于所述接线的输入端和输出端之间。
进一步地，所述接线包括第一接线和第二接线，所述第一接线的一端作为接线的输入端与第一引脚连接，第一接线的另一端与TVS芯片的一端连接，TVS芯片的另一端与第二接线的一端连接，第二接线的另一端作为接线的输出端与第二引脚连接。
进一步地，所述第一接线连接第一引脚的一端由熔断材料制成。
进一步地，所述第一接线由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
进一步地，所述第一引脚连接第一接线的一端由熔断材料制成。
进一步地，所述第一引脚由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
进一步地，所述第二接线连接第二引脚的一端由熔断材料制成。
进一步地，所述第二接线由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
进一步地，所述第二引脚连接第二接线的一端由熔断材料制成。
进一步地，所述第二引脚由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
本发明提供了一种在整个生命周期、失效过程中和失效之后均不会出现短路失效状态的TVS防护器件，由于TVS防护器件的内部接线或引脚具备熔断功能，当流过的电流能量达到熔断能量时，接线或引脚熔断，设计时使熔断能量小于或略小于TVS芯片所允许流过的最大脉冲能量，因此本TVS防护器件的失效模式始终为开路，从而有效地避免了现有TVS防护器件出现的短路失效模式或者出现炸裂等危险情况；另外，比起普通的现有TVS防护器件，本发明提供的TVS防护器件在提高可靠性的同时不会使电路体积增大，也不会增加电路元件的数量，实用性强，安全性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记：1—第一接线，2—第二接线，3—TVS芯片，4—封装外壳，5—第一引脚，6—第二引脚。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例
如图1所示，本实施例提供一种具有失效分断功能的TVS防护器件，包括TVS芯片3、封装外壳4和接线，封装外壳4设置有第一引脚5和第二引脚6，接线为可熔断接线，且接线位于封装外壳4的内部，接线包括一个输入端和一个输出端，接线的输入端与第一引脚5的一端连接，第一引脚5的另一端作为防护器件的输入端，接线的输出端与第二引脚6的一端连接，第二引脚6的另一端作为防护器件的输出端；TVS芯片3位于所述封装外壳4的内部并与接线串联，且TVS芯片3位于接线的输入端和输出端之间。
具体地，接线包括第一接线1和第二接线2，第一接线1的一端作为接线的输入端与第一引脚5连接，第一接线1的另一端与TVS芯片3的一端连接，TVS芯片3的另一端与第二接线2的一端连接，第二接线2的另一端作为接线的输出端与第二引脚6连接。
本实施例中，接线的熔断功能可以体现在第一接线1或第二接线2上，也可以在第一接线1和第二接线2上同时体现，无论TVS芯片是单极性芯片还是双极性芯片都可以使用，具体实现通过：第一接线1连接第一引脚5的一端由熔断材料制成，第二接线2连接第二引脚6的一端由熔断材料制成，具体实施时，既可以只选择第一接线1和第二接线2中的一条接线，使其相应端由熔断材料制成，也可以同时使第一接线1和第二接线2的相应端由熔断材料制成，而且，熔断材料的具体设置位置并不单一，除了设置在端部，也可以设置在中间某部分。
除了使接线具备熔断功能，实施本实施例时，也可以使引脚具备熔断功能，具体为：第一引脚5连接第一接线1的一端由熔断材料制成，第二引脚6连接第二接线2的一端由熔断材料制成，具体实施时，既可以只选择第一引脚5和第二引脚6中的一条引脚，使其相应端由熔断材料制成，也可以同时使第一引脚5和第二引脚6的相应端由熔断材料制成，而且，熔断材料的具体设置位置并不单一，除了设置在端部，也可以设置在中间某部分。
为了使熔断材料的感抗增加，电流波形的变化速率降低，从而有效延长电流波能量在熔断材料上的积累时间，本实施例中，由熔断材料制成的部分的形状可以为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。具体为：
第一接线1由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
第一引脚5由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
第二接线2由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
第二引脚6由熔断材料制成的一端的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
另外，为了在实施本实施例时更好地保护熔断材料，在封装时使熔断材料位于封装外壳4的内部。
本实施例中，所述熔断材料为低熔点，低比热容和高电阻率的合金。封装工艺可以采用常规的贴片封装或插件封装，通用性好。
在选择具体的熔断材料时，所选用熔断材料与TVS芯片3的能量匹配，包括：
(1)二者通流能量的匹配；
(2)二者破坏能量的匹配；
(3)二者响应速率的匹配；
(4)二者冲击损伤累积量的匹配。其中，
熔断材料与TVS芯片3通流能量的关系应满足：熔断材料最大通流能量≤TVS芯片3完全正常导通的最大通流能量；
熔断材料与TVS芯片3破坏能量的关系应满足：熔断材料最大熔断能量≤TVS芯片3过流烧毁进入短路状态的最小能量；
熔断材料与TVS芯片4响应速率的关系应满足：熔断材料最小熔断速率>TVS芯片4过流烧毁的最大速率；
熔断材料与TVS芯片3冲击损伤累积的关系应满足：熔断材料受到过流冲击产生的损伤累积速率>TVS芯片3受到过流冲击产生的损伤累积速率，或：熔断材料每次受到过流冲击产生的损伤累积量>TVS芯片3每次受到过流冲击产生的损伤累积量。
具体实施本实施例时，熔断材料具有确定的熔断能量，TVS芯片3具有正常导通的最大通流能量，当本器件正常工作时，第一引脚5和第二引脚6两端的电压低于TVS芯片3的导通电压，TVS芯片3呈近似开路的高阻状态，对与本实施例提供的TVS防护器件并联的负载不产生影响；当第一引脚5和第二引脚6两端电压出现峰值超过TVS芯片3导通电压的瞬时波动时，TVS芯片3导通，部分电流从TVS芯片3通过，TVS芯片3导通后，第一引脚5和第二引脚6两端的电压，即TVS芯片3两端的钳位电压与熔断材料两端的压降之和低于负载可承受的最高电压，负载得到保护；当第一引脚5和第二引脚6两端电压持续超过TVS芯片3的导通电压时，TVS芯片3会由于持续通过大电流而烧毁，但熔断材料熔断所需的能量小于TVS芯片3烧毁所需的能量，所以通过TVS芯片3的电流将使熔断材料在TVS芯片3烧毁之前熔断，令第一引脚5和第二引脚6之间为开路，保证了TVS芯片3在失效时和失效后均不会出现短路状态，也不会发生炸裂等危险情况。比起普通的现有TVS防护器件，本实施例提供的TVS防护器件在提高可靠性的同时不会使电路体积增大，也不会增加电路元件的数量，实用性强，安全性高。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.具有失效分断功能的TVS防护器件，包括TVS芯片(3)、封装外壳(4)和接线，所述封装外壳(4)设置有第一引脚(5)和第二引脚(6)，其特征在于：
所述接线位于封装外壳(4)的内部，所述接线包括第一接线(1)和第二接线(2)，所述第一接线(1)的一端与所述第一引脚(5)的一端连接，所述第一引脚(5)的另一端作为所述防护器件的输入端，所述第一接线(1)相对连接所述第一引脚(5)的另一端与所述TVS芯片(3)的一端连接，所述TVS芯片(3)的另一端与所述第二接线(2)的一端连接，所述第二接线(2)的另一端与第二引脚(6)的一端连接，所述第二引脚(6)的另一端作为所述防护器件的输出端；
其中，所述第一接线(1)和/或所述第一引脚(5)中的一部分是由熔断材料制成，所述第二接线(2)和/或所述第二引脚(6)中的一部分是由熔断材料制成，且熔断材料位于所述封装外壳(4)的内部。
2.根据权利要求1所述的具有失效分断功能的TVS防护器件，其特征在于，所述第一接线(1)由熔断材料制成的部分的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
3.根据权利要求1所述的具有失效分断功能的TVS防护器件，其特征在于，所述第一引脚(5)由熔断材料制成的部分的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
4.根据权利要求1所述的具有失效分断功能的TVS防护器件，其特征在于，所述第二接线(2)由熔断材料制成的部分的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
5.根据权利要求1所述的具有失效分断功能的TVS防护器件，其特征在于，所述第二引脚(6)由熔断材料制成的部分的形状为直线形、波浪形或螺旋形中的一种。
6.根据权利要求1所述的具有失效分断功能的TVS防护器件，其特征在于，所述熔断材料与所述TVS芯片(3)的能量匹配。
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