CN110024054B - 热保护金属氧化物压敏电阻器 - Google Patents

Abstract

本文提供了热保护压敏电阻器(TPV)设备。TPV设备还包括耦合到压敏电阻器本体的端子组件，端子组件包括具有侧壁和基座的壳体，基座包括通过其形成的开口。端子组件的弹簧元件(例如，弹簧元件)包括设置在壳体内的第一端和在壳体的外部延伸的第二端。弹簧元件的第一端子通过基座的开口接合压敏电阻器本体的热电极，并且取决于将热电极耦合到弹簧元件的热链接材料(例如，焊料)是在熔点之下还是在熔点之上(例如，在过电压故障条件期间)而维持或断开接触。TPV设备还可以包括内电极，该内电极延伸穿过壳体的基座中的开口，用于与弹簧元件接合。

Description

热保护金属氧化物压敏电阻器

技术领域

本公开一般而言涉及保护电气和电子电路以及装备免受电涌的影响，并且更具体地涉及具有热致动断开的热保护压敏电阻器(varistor)。

背景技术

过电压保护设备用于保护电子电路和部件免受由于过电压故障条件造成的损坏。这些过电压保护设备可以包括连接在待保护电路和地线之间的金属氧化物压敏电阻器(MOV)。MOV具有允许它们用来保护这些电路免受灾难性电压浪涌的特定电流-电压特性。通常，这些设备利用在异常状态下熔化以形成开路的弹簧元件。特别地，当对设备施加大于标称或阈值电压的电压时，电流流过MOV，该MOV产生热量。这导致链接元件熔化。一旦链路熔化，就会产生开路，这防止了MOV起火。

但是，这些现有的电路保护设备没有提供从MOV到弹簧元件的高效热传递，从而延迟了响应时间，并使MOV经受周期性瞬态电压和过电压条件，这会施加进一步的电应力。由于这些应力，MOV往往随着时间的推移而退化，从而导致更高的漏电流。在其电气寿命结束时，MOV往往会灾难性地发生故障。临终故障有多种形式。由过高的瞬态电压引起的碎片化导致的故障是一种类型的临终故障。另一种故障类型是由MOV的退化和/或持续的异常过电压条件引起的热失控。热断开用于在部分由于上述电应力导致持续过电压或热失控的情况下打开设备。期望使热断开机制非常靠近MOV盘，使得热响应时间尽可能快。因此，热断开MOV的目的是在经受导致热失控的条件时提供相对良性的故障。

虽然目前有热保护压敏电阻器可用，但是目前可用的热断开压敏电阻器包括复杂的组件并且制造成本高。已知的热保护压敏电阻器方案的另一个缺点是它们是一旦触发热断开就必须被更换的一次性使用的部件。由于热断开通常封闭在壳体中，因此维护装备的个人可能无法容易地确定热断开何时被触发以及何时需要进行更换。

因此，当前需要一种可容易地进行维护和服务的高效构造的压敏电阻器，用于保护敏感电路和装备免受异常过电压瞬变的影响。正是基于这些和其它考虑因素，提供了当前的改进。

发明内容

在根据本公开的一种方案中，一种热保护压敏电阻器(TPV)设备可以包括压敏电阻器本体，该压敏电阻器本体具有沿着第一侧设置的电极以及沿着与第一侧相对的第二侧设置的热电极，其中第一引线电连接到电极并且第二引线电连接到热电极。TPV设备还可以包括耦合到压敏电阻器本体的端子组件，端子组件包括壳体，壳体包括侧壁和基座，其中开口在基座中提供；以及具有设置在壳体内的第一端和在壳体外部延伸的第二端的弹簧元件。弹簧元件的第一端处的第一端子可通过基座的开口与热电极连接，以当将弹簧元件和热电极耦合的热链接材料低于熔点时，维持弹簧元件与热电极的物理接触。此外，弹簧元件的第二端处的第二端子可以连接到第三引线。

在根据本公开的另一种方案中，一种热保护压敏电阻器(TPV)设备包括压敏电阻器本体，该压敏电阻器本体具有沿着第一侧设置的电极以及沿着与第一侧相对的第二侧设置的热电极，其中第一引线电连接到电极并且第二引线电连接到热电极。该TPV设备还可以包括耦合到压敏电阻器本体的端子组件，端子组件包括壳体，壳体包括侧壁和基座，其中开口在基座中提供，用于与热电极电连接；以及具有设置在壳体内的第一端和通过侧壁中的槽延伸到壳体外部的第二端的弹簧元件。第一端可以通过基座的开口与热电极连接，以当热链接材料低于热阈值时，经由热链接材料维持弹簧元件与热电极的物理接触。此外，第二端处的第二端子可以连接到第三引线。

附图说明

附图图示了到目前为止所公开的为实际应用其原理而设计的实施例的示例性方案，其中：

图1描绘了根据本公开的实施例的包括TPV设备的电路图；

图2-5描绘了根据本公开的实施例的TPV设备；

图6-9描绘了根据本公开的实施例的图2-5的TPV设备的端子组件；

图10描绘了根据本公开的实施例的图2-5的TPV设备的弹簧元件；

图11描绘了根据本公开的实施例的TPV设备；

图12描绘了根据本公开的示例性实施例的图11的TPV设备的端子组件；

图13-15描绘了根据本公开的实施例的TPV设备；

图16-17描绘了根据本公开的实施例的图13-15的TPV设备的端子组件；

图18描绘了根据本公开的实施例的图13-15的TPV设备的弹簧元件；

图19-21描绘了根据本公开的实施例的TPV设备；以及

图22描绘了根据本公开的实施例的图19-21的TPV设备的弹簧元件。

附图不一定按比例绘制。附图仅仅是表示，并非旨在描绘本公开的具体参数。附图旨在描绘本公开的典型实施例，并且因此不应该被视为限制范围。在附图中，相同的编号表示相同的元件。

此外，为了说明清楚起见，一些图中的某些元件可能被省略或者没有按比例示出。此外，为了清楚起见，在某些附图中可能省略了一些标号。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述根据本公开的实施例。系统/电路可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且向本领域技术人员充分地传达系统和方法的范围。

为了方便和清楚起见，本文将使用诸如“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”、“横向”和“纵向”的术语来描述各种部件及其组成部分的相对放置和朝向。所述术语将包括具体提及的词语、其衍生词和类似引入的词语。

如本文所使用的，以单数形式叙述和前面有词语“一”或“一个”的元件或操作应该被理解为不排除多个元件或操作，除非明确地叙述了这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除也结合了所述特征的另外的实施例的存在。

此外，在以下描述和/或权利要求中，术语“在......上”、“覆盖在……上”、“设置在......上”和“在......上方”可以用在以下描述和权利要求中。“在......上”、“覆盖在……上”、“设置在......上”和“在......上方”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接物理接触。但是，“在......上”、“覆盖在……上”、“设置在......上”和“在......上方”也可以意味着两个或更多个元件彼此不直接接触。例如，“在......上方”可以意味着一个元件在另一个元件之上但彼此不接触并且可以在这两个元件之间具有另一个或多个元件。此外，术语“和/或”可以意味着“和”，它可以意味着“或”，它可以意味着“排他性或”，它可以意味着“一个”，它可以意味着“一些，但不是全部”，它可以意味着“两者都不”和/或它可以意味着“两者”，但是所要求保护的主题的范围在这方面不受限制。

如本文将描述的，所提供但是热保护压敏电阻器(TPV)设备，其包括具有连接到多个引线的电极的压敏电阻器本体。TPV设备还包括连接到压敏电阻器本体的端子组件，端子组件包括具有侧壁和基座的壳体，基座包括穿过其形成的开口，用于压敏电阻器本体的热电极和端子之间的连接。端子组件的弹簧元件(例如，展现出弹簧特性的金属触点/端子)包括设置在壳体内的第一端和延伸到壳体外部的第二端。弹簧元件的端子接合压敏电阻器本体的热电极，并且取决于将热电极耦合到弹簧元件的热链接材料(例如，焊料)是低于还是高于热阈值(诸如在过电压故障情况下的熔点)来维持接触或断开接触。TPV设备还可以包括内电极，该内电极延伸穿过壳体的基座中的开口，用于与弹簧元件接合。

如本文将显而易见的，本公开的TPV设备可以通过使用与弹簧端子耦合的陶瓷熔断器形成高度可靠的开路来解决现有技术的问题，即，高成本和低可靠性。在由异常过电压情况引起的过热事件期间，TPV设备可以保护电路免受损坏。

现在转到图1，将描述根据本公开的实施例的用于与电路2一起使用的热保护压敏电阻器(TPV)设备10。简化的电路2通常包括TPV设备10、电源3和受保护的电路或装备4。如本领域技术人员将理解的，在正常操作期间，可以平行地定位在电源3的第一端子和受保护的电路4之间的TPV设备10处于闭合或导通位置，并且受保护的电路4由电源3供电。如下面将描述的，在过电压情况下，TPV设备10打开(如图所示)。本文描述的电路2不旨在是限制性的，而是仅提供用于上下文的一般电路的说明性示例。

现在转到图2-4，将更详细地描述根据本公开的实施例的TPV设备10。如图所示，TPV设备10包括压敏电阻器本体12，其在该实施例中具有大致由外周边13限定的圆形或圆盘形状。压敏电阻器本体12包括沿着第一侧16设置的第一电极14和沿着第二侧20设置的热电极18。第一引线21电连接到第一电极14，而第二引线22电连接到热电极18。在一些实施例中，热电极18是陶瓷的金属化层、银、铜、铝或铜加铝。

TPV设备10还可以包括耦合到压敏电阻器本体12的端子组件24(图4)。在一些实施例中，端子组件24包括具有侧壁28和基座30的壳体26，其中侧壁28大致围绕壳体26的周边延伸。侧壁28和基座30限定其中包含弹簧元件35的中心腔体32。弹簧元件35包括设置在壳体26内的第一端36和延伸到壳体26外部的第二端37。第二端37连接到第三引线23。如下文将更详细描述的，第一端36处的第一端子可通过基座30的开口与热电极18连接，以当将弹簧元件35耦合到热电极18的热链接元件(例如，焊料)低于熔点时，维持弹簧元件35与热电极18的物理/电接触。如果热链接元件超过熔点，例如，在过电流条件的情况下，弹簧元件35将脱离并远离通过开口44暴露的热电极18，从而导致第三引线23与电源断开。

TPV设备10还包括耦合到壳体26和/或压敏电阻器本体12的壳体盖39。在一些实施例中，壳体盖39大致可以遵循壳体26的形状。如图所示，壳体盖39可以采用由头部40、颈部41和一对切口42限定的蘑菇形状。如图2中最佳示出的，该对切口42为第二导线22提供接近/接触热电极18的区域。在一些实施例中，壳体盖39可以包括穿过颈部41的开口或槽43，从中弹簧元件35的第二端37可以突出。虽然未示出，但TPV设备10还可以包括围绕压敏电阻器本体12、端子组件24和壳体盖39的共形环氧树脂或其它高隔离材料。

现在转到图5-9，将更详细地描述根据本公开的实施例的TPV设备10的端子组件24。如图所示，端子组件24包括经由通过壳体26的基座30形成的开口44固定到热电极18的弹簧元件35。更具体地，弹簧元件35的第一端36处的第一端子45可以使用热链接材料48(诸如低温焊料)连接到热电极18。第一端子45可以包括从其延伸的一个或多个突起50，以便允许热链接材料48在弹簧元件35的第一端36和热电极18之间积聚的区域。在一些实施例中，热链接材料48主要沿着热电极18的暴露表面设置。在其它实施例中，热链接材料48主要沿着弹簧元件35的第一端36设置。

当热链接材料48低于熔点时，维持第一端子45和热电极18之间的物理/电接触，从而使第一端子45定位在开口44上方。但是，当热电极18加热并且超过热链接材料48的熔点时，热链接材料48熔化并开始流动，从而在热电极18和弹簧元件35的第一端子45之间产生绝缘间隙。在过电流事件期间，弹簧元件35的第一端36被构造为由于弹簧元件35的偏置弹簧力而从图5-6中所示的位置移动到图7-8中所示的位置。在一些实施例中，当弹簧元件35与热电极18断开时，弹簧元件35的第一端36容纳在引导区域49内，引导区域49凹入到壳体26的基座30中。引导区域49可以当弹簧元件35在壳体26的腔体32内摆动时，为突起50提供空隙。

如进一步所示，端子组件24可以包括固定到壳体26和压敏电阻器本体12的一个或多个端子夹51。在一些实施例中，端子夹51每个都是基本上U形的紧固件，其围绕从壳体26的侧壁28延伸的附接构件52固定。例如，如图6中最佳示出的，端子夹51的一条腿可以基本上平行于壳体26的基座30的底表面53延伸。另一条腿可以包括脊或唇55，其是设计成与附接构件52的对应表面特征(例如，凹口)配合或接合以将端子夹51固定在适当位置的机械件。每个端子夹51的外表面54可以被固定(例如，通过高温焊料)到压敏电阻器本体12，例如，直接固定到热电极18。在组装期间，端子夹51可以首先固定到压敏电阻器本体12上，使得壳体26然后可以在组装期间卡合到位。但是，应该认识到的是，上述附接构造是非限制性的，因为在本公开的范围内，可释放地将壳体26固定到压敏电阻器本体12的其它布置是可能的。此外，端子夹51不限于任何特定材料，而是在示例性实施例中可以包括预镀锡的SUS或预镀锡的钢。

端子组件24的壳体26还包括第一支撑壁57和第二支撑壁58，第一支撑壁57和第二支撑壁58限定用于在其中接收和固定弹簧元件35的通道59。通道59限定延伸穿过侧壁28的开口或槽60，以允许弹簧元件35的第二端37延伸到壳体26的外部，以与第三引线23连接。壳体26还包括与第一支撑壁57相邻并从其延伸的支撑柱62。如图所示，弹簧元件35至少部分地在支撑柱62周围弯曲，以向弹簧元件35提供张力。在一些实施例中，壳体26可以是高温塑料或树脂。诸如聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)等。

如图9中最佳示出的，弹簧元件35包括在第一端36和第二端37之间延伸的中央部分65，其中中央部分65可以包括一个或多个弯曲特征以减轻由于疲劳和随时间的推移温度的波动而引起的应力集中。例如，中央部分65可以包括靠近第一端36的第一弯曲66，以及在第一弯曲66和第二端37之间的第二弯曲67。第二弯曲67位于靠近角接头68，角接头68具有被构造为延伸穿过壳体26的通道59的第一部分69和被构造为延伸穿过槽60的第二部分70。如进一步所示，第一端子45可以从中央部分65垂直延伸，以使得能够与热电极18接触。虽然不限于任何特定材料，但弹簧元件35可以是铍铜、锡青铜或其它柔性金属材料。

在一些实施例中，角接头68具有第一高度维度H1，第一高度维度H1比相邻中央部分65和第一端36的第二高度维度H2大/长。H1和H2之间的高度差被设计成允许弹簧元件35在过电流事件期间以最小的摩擦从壳体26的基座30自由摆动。如进一步所示，弹簧元件35的第二端37还包括第二端子74，用于将弹簧元件35与第三引线23电气/物理耦合。在一些实施例中，第二端子74可以包括侧壁80、81，其限定用于在其中接收第三引线23的通道73。第二端子74从角接头68的第二部分70垂直地朝壳体26的中心线L-L延伸。在一些实施例中，第二端子74可以延伸超过压敏电阻器本体12的外周边13。例如，在压敏电阻器本体12基于18mm(直径)陶瓷“13”的情况下，第二端子74可以延伸超出周边13。但是，应该认识到的是，在例如其中使用20mm陶瓷“13”的其它实施例中，第二端子74可以不突出这么远。

现在转向图10，将更详细地描述弹簧元件35的第一端36的另一个实施例。如图所示，第一端36可以包括从第一端子45向外延伸的一组突起75，76。在这个实施例中，突起75，76从第一端子45的表面77垂直或基本上垂直延伸。在将弹簧元件35连接到热电极期间，可以在突起75，76之间提供热链接材料48，诸如低温焊料。没有突起75和76，热链接材料48容易在弹簧元件35与热电极18接触时被挤压离开第一端36。更具体地，突起75，76在端子45和热电极18之间保持特定的间隙，并确保存在足够的热链接材料48以在其之间的交叉处提供合适的焊接强度。

现在转到图11-12，将更详细地描述根据本公开的实施例的另一个TPV设备110。如图所示，TPV设备110包括先前关于图1-10的TPV设备10描述的许多特征，因此，为了简洁起见，将不再对其详细描述。在这个实施例中，TPV设备110包括压敏电阻器本体112，其采取由周边113限定的正方形或长方形形状。压敏电阻器本体112包括沿着第一侧116设置的第一电极(未示出)和沿着第二侧120设置的热电极118。第一引线121电连接到第一电极，而第二引线122电连接到热电极118。在一些实施例中，热电极118是陶瓷的金属化层、银、铜、铝或铜加铝。

TPV设备110还可以包括耦合到压敏电阻器本体112的端子组件124。在一些实施例中，端子组件124包括具有侧壁128和基座130的壳体126，其中侧壁128大致围绕壳体126的周边延伸。侧壁128和基座130限定其中包含弹簧元件135的中心腔体132。弹簧元件135包括设置在壳体126内的第一端136和延伸到壳体126外部的第二端137，其中第二端137连接到第三引线123。

如图所示，当将弹簧元件135耦合到热电极118的热链接元件(例如，焊料)低于熔点时，弹簧元件135的第一端136处的第一端子145可通过基座130的开口144与热电极118连接，以维持弹簧元件135与热电极118的物理/电接触。如果热链接元件超过熔点，例如在过电流事件期间，弹簧元件135将脱离并远离(如图所示)热电极118的暴露部分，从而导致第三引线123与电源断开。虽然未示出，但TPV设备110还可以包括耦合到壳体126和/或压敏电阻器本体112的壳体盖。

如进一步所示，弹簧元件135的第二端137还包括第二端子174，用于将弹簧元件135与第三引线123电气/物理耦合。在一些实施例中，第二端子174可以包括侧壁180，181，其限定用于在其中接收第三引线123的一端的通道173。第二端子174可以从弹簧元件135的角接头168的第二部分170垂直延伸，远离壳体126的中心线L-L。在一些实施例中，第二端子174通过间隙与热电极118分开，该间隙可以用环氧涂层材料或其它隔离材料填充，以在第二端子174和热电极118之间提供足够的介电强度。

端子组件124可以包括固定到壳体126和压敏电阻器本体112的一个或多个端子夹151。在一些实施例中，(一个或多个)端子夹151是固定到壳体126的基本上U形的紧固件。在图12所示的实施例中，端子夹151可以完全跨壳体126延伸，从而围绕侧壁128缠绕。在一些实施例中，端子夹151可以提供在壳体126的基座130的底表面153中形成的凹槽182内，端子夹151的外表面154可以固定(例如，通过高温焊料)到压敏电阻器本体112。在一些实施例中，端子夹151直接附接到热电极118。在组装期间，端子夹151可以首先固定到压敏电阻器本体112，使得壳体126然后可以卡合到位。在一些实施例中，端子夹151可以包括预镀锡的SUS或预镀锡的钢。

现在转到图13-15，将更详细地描述根据本公开的实施例的TPV设备210。如图所示，TPV设备210包括压敏电阻器本体212，在该实施例中，压敏电阻器本体212具有由外周边213限定的圆形或圆盘形状。压敏电阻器本体212包括沿着第一侧216设置的第一电极(未示出)，以及沿着第二侧220设置的热电极218。第一引线221电连接到第一电极，而第二引线222电连接到热电极218。在一些实施例中，热电极218是陶瓷的金属化层、银、铜、铝或铜加铝。

TPV设备210还可以包括耦合到压敏电阻器本体212的端子组件224。在一些实施例中，端子组件224包括具有侧壁228和基座230的壳体226，其中侧壁228大致围绕壳体226的周边延伸。侧壁228和基座230限定其中包含弹簧元件235的中心腔体232。弹簧元件235包括设置在壳体226内的第一端236和延伸到壳体226外部的第二端237，其中第二端237连接到第三引线223。如下面将更详细描的，第一端236处的第一端子可通过基座230的开口与热电极218连接，以当将弹簧元件235耦合到热电极218的热链接元件(例如，焊料)低于熔点时，将弹簧元件235耦合到热电极218。如果热链接元件超过熔点，例如在过电流条件的情况下，弹簧元件235将释放并开始移动，从而使第三引线223与电源断开。

TPV设备210还包括耦合到壳体226和/或压敏电阻器本体212的壳体盖239。在一些实施例中，壳体盖239大致可以遵循壳体226的形状。例如，壳体盖239可以采用大致圆形形状，其中平坦侧面279平行于或基本上平行于第二引线222延伸。平坦侧面279可以为第二引线222提供接近/接触热电极218的区域。如图14最佳所示，壳体盖239可以包括穿过侧壁241的开口或槽243，从中弹簧元件235的第二端237可以突出。虽然未示出，但是壳体盖239和壳体226可以由共形环氧树脂或其它高隔离材料覆盖。

现在转到图15-17，将更详细地描述根据本公开的实施例的TPV设备210的端子组件224。如图所示，端子组件224可以包括设置在热电极218和壳体226之间的内电极283。即，内电极283可以包括主体289的外表面284，其是平面的或者是基本上平面的，具有壳体226的基座230的底表面253。主体289可以例如使用高温焊料直接耦合到热电极218。在一些实施例中，壳体226可以包括被调整尺寸以在其中接纳内电极283的凹陷区域286。

如图所示，内电极283可以包括前接片295、第三端子285和端子接片287，其中第三端子285和端子接片287从主体289垂直或基本上垂直延伸。第三端子285被构造为延伸穿过通过壳体226的基座230提供的开口244。在使用期间，弹簧元件235可以例如使用热链接材料(未示出)(诸如低温焊料)固定到内电极283的第三端子285。当热链接材料低于熔点时，维持第三端子285和弹簧元件235之间的物理/电接触。但是，当第三端子285加热并且超过热链接材料的熔点时，热链接材料熔化并开始流动，从而在第三端子285和弹簧元件235之间产生绝缘间隙。即，在过电流事件期间，弹簧元件235的第一端236由于弹簧元件235的偏置弹簧力而开始移动远离第三端子285。

端子组件224的壳体226可以包括第一支撑壁257和第二支撑壁258，第一支撑壁257和第二支撑壁258限定用于在其中接收和固定弹簧元件235的通道259。通道259延伸到通过侧壁228提供的开口或槽260，以允许弹簧元件235的第二端237延伸到壳体226的外部，以与第三引线223连接。壳体226还包括与第一支撑壁257相邻并从其延伸的支撑柱262。如图所示，弹簧元件235至少部分地围绕支撑柱262弯曲，以向弹簧元件235的第一端236提供张力。在一些实施例中，壳体226可以是高温塑料或树脂，诸如聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物(LCP)等。

如进一步所示，壳体226可以包括从基座230的内表面291延伸的支撑件290。支撑件290可以连接到侧壁228，并且包括部分围绕开口244的三个(3)侧面和第三端子285。支撑件290用作第三端子285的物理支撑或屏障，同时仍然允许通过弹簧元件235接近第三端子285。

为了容纳端子接片287，壳体226还可以包括从基座230的内表面291延伸的盖壁292。一旦内电极283耦合到壳体226，端子接片287就延伸到内部槽(未示出)中。端子接片287可以设置成与第三端子285结构对称，并且一旦耦合到壳体226，就向内电极283提供附加的支撑。如图所示，为了将内电极283牢固地附接到壳体226，第三端子285和端子接片287中的每一个可以包括向外延伸以分别与支撑件290和盖壁292内的对应紧固特征(未示出)接合的紧固件、扣钩或表面特征294。此外，在一些实施例中，内电极283的前接片295可以延伸到在壳体226的主体289中形成的对准凹口296中。

现在转到图18，将更详细地描述根据本公开的实施例的弹簧元件235。如图所示，弹簧元件235可以是扁平弹簧端子，其包括在第一端236和第二端237之间延伸的中央部分265。中央部分265可以包括被提供以减轻由于疲劳引起的应力集中和温度波动的一个或多个弯曲或曲线。例如，中央部分265可以包括靠近第一端236的第一弯曲266，以及设置在第一弯曲266和第二端237之间的第二弯曲267，其中第二弯曲267可以包括弹簧槽297以促进弯曲和减少沿着弹簧元件235的那个点处的应力。第二弯曲267可以位于角接头268附近，角接头268具有被构造为延伸穿过壳体226的通道259的第一部分269和被构造为延伸穿过槽260的第二部分270。如图所示，突起250可以垂直地远离第一端236延伸，以使得能够与第三端子285接触。虽然未示出，但是第一端236和突起250可以包括热链接焊料的覆盖物。

在一些实施例中，角接头268具有第一高度维度H1，第一高度维度H1比相邻中央部分265和第一端236的第二高度维度H2大/长。H1和H2之间的高度差被设计成允许弹簧元件235在过电流事件期间在中央部分265和壳体226的基座230之间以最小的摩擦自由摆动。

如进一步所示，弹簧元件235的第二端237可以包括第二端子274，用于将弹簧元件235与第三引线(未示出)电气/物理耦合。在一些实施例中，第二端子274可以包括侧壁280，281，其限定用于在其中接收第三引线的通道273。第二端子274大致地从角接头268的第二部分270垂直延伸，例如朝向壳体226的中心线延伸。在一些实施例中，例如，如图15所示，第二端子274可以延伸超过压敏电阻器本体212的外周边213。

现在转到图19-21，将更详细地描述根据本公开的实施例的另一个TPV设备310。如图所示，TPV设备310包括压敏电阻器本体312，在这个实施例中，压敏电阻器本体312具有由外周边313限定的正方形或长方形形状。压敏电阻器本体312包括沿着第一侧316设置的第一电极(未示出)，以及沿着第二侧320设置的热电极318。第一引线321电连接到第一电极，而第二引线322电连接到热电极318。在一些实施例中，热电极318是陶瓷的金属化层、银、铜、铝或铜加铝。

TPV设备310还可以包括耦合到压敏电阻器本体312的端子组件324。在一些实施例中，端子组件324包括具有侧壁328和基座330的壳体326，其中侧壁328大致围绕壳体326的周边延伸。侧壁328和基座330限定其中包含弹簧元件335的中心腔体332。

如图所示，端子组件324可以包括设置在热电极318和壳体326之间的内电极383。即，内电极383可以包括耦合到热电极318的主体389并且沿着壳体326的基座330的底表面平面或基本上平面延伸的外表面。内电极383可以包括前接片395，以及从主体389垂直或基本上垂直延伸的第三端子385和端子接片387。在一些实施例中，壳体326可以包括基座330中被调整大小以在其中接纳内电极383的凹陷区域。

TPV设备310还包括耦合到壳体326和/或压敏电阻器本体312的壳体盖339。如图所示，壳体326的侧壁328可以使用一组紧固件398接合壳体盖339。在一些实施例中，该组紧固件398包括卡合到对应的开口中的一个或多个接片或突起。壳体盖339还可以包括一个或多个释放槽399，以在壳体盖339附接到壳体326时为壳体盖339提供灵活性。

如图所示，壳体盖339大致可以遵循壳体326的形状，但是本文的实施例不限于任何特定形状。例如，壳体盖339可以采用大致正方形或矩形形状。如图19中最佳示出的，壳体盖339可以包括一个或多个平坦侧面379，其平行于或基本上平行于第二引线322的端部延伸。平坦侧面379可以为第二引线322提供接近/接触热电极318的区域。壳体盖339可以包括穿过平坦侧面379的开口或槽343，从中弹簧元件335可以突出。虽然未示出，但是壳体盖339和壳体326可以由共形环氧树脂或其它高隔离材料覆盖。

现在转到图21，将更详细地描述根据本公开的实施例的TPV设备310的端子组件324。弹簧元件335包括设置在壳体326内的第一端336和延伸到壳体326外部的第二端337，其中第二端337连接到第三引线323(图19-20)。如图所示，第三端子385可以延伸穿过通过壳体326的基座330提供的开口344。弹簧元件335被构造为例如使用热链接材料(未示出)(诸如低温焊料)固定到内电极383的第三端子385。当热链接材料低于熔点时，维持第三端子385和弹簧元件335之间的物理/电接触。但是，当第三端子385加热并且超过热链接材料的熔点时，热链接材料熔化并开始流动，从而在第三端子385和弹簧元件335之间产生绝缘间隙。即，在过电流事件期间，弹簧元件335的第一端336由于弹簧元件335的偏置弹簧力而开始移动远离第三端子385。

端子组件324的壳体326可以包括第一支撑壁357和第二支撑壁358，第一支撑壁357和第二支撑壁358限定用于在壳体326内接收并固定弹簧元件335的通道359。通道359延伸到通过侧壁328提供的开口或槽360，以允许弹簧元件335的第二端337延伸到壳体326的外部，以与第三引线323连接。壳体326还包括与第一支撑壁357相邻并从其延伸的支撑柱362。如图所示，弹簧元件335至少部分地围绕支撑柱362弯曲，以向弹簧元件335的第一端336提供张力。

如进一步所示，壳体326可以包括从基座330的内表面391延伸的支撑件390。支撑件390可以连接到侧壁328，并且包括部分围绕开口344的三个(3)侧面和第三端子385。支撑件390用作第三端子385的物理支撑或屏障，同时仍然允许通过弹簧元件335的第一端336接近第三端子385。

为了容纳端子接片387，壳体326还可以包括从基座330的内表面391延伸的盖壁392。一旦内电极383耦合到壳体326，端子接片387就延伸到盖壁392的内部槽(未示出)中。在这个实施例中，端子接片387设置成与第三端子385结构对称，并且一旦耦合到壳体326，就向内电极383提供附加的支持。为了将内电极牢固地附接到壳体326，第三端子385和端子接片387中的每一个可以包括向外延伸以分别与支撑件390和盖壁392内的对应紧固特征接合的紧固件、扣钩或表面特征(未示出)。此外，在一些实施例中，内电极383的前接片395可以延伸到在壳体326的主体389中形成的对准凹口396中。

现在转向图22，将更详细地描述根据本公开的实施例的弹簧元件335。如图所示，弹簧元件335可以是扁平弹簧端子，其包括在第一端336和第二端337之间延伸的中央部分365。中央部分365可以包括被提供以减轻由于疲劳引起的应力集中和温度波动的一个或多个弯曲或曲线。例如，中央部分365可以包括靠近第一端336的第一弯曲366，以及设置在第一弯曲366和第二端337之间的第二弯曲367，其中第二弯曲367可以包括弹簧槽397以促进弯曲和减少沿着弹簧元件335的那个点处的应力。第二弯曲367可以位于通道部分368附近，通道部分368是大致直的，并且被构造为延伸穿过壳体326的通道359。通道部分368可以包括侧接片369，侧接片369被构造为与侧壁槽361(图21)接合，以将弹簧元件335固定在壳体326内。如图所示，侧接片369可以从通道部分368垂直或基本上垂直延伸。如图进一步所示，第一端336可以包括远离弹簧元件335延伸的突起350，以使得能够与第三端子385接触。虽然未示出，但是第一端336和突起350可以包括覆盖物或焊料材料层。

在一些实施例中，通道部分368具有第一高度维度H1，第一高度维度H1比相邻中央部分365和第一端336的第二高度维度H2大/长。H1和H2之间的高度差被设计成允许弹簧元件335在过电流事件期间在中央部分365和壳体326的基座330之间以最小的摩擦自由摆动。

如进一步所示，弹簧元件335的第二端337可以包括第二端子374，用于将弹簧元件335与第三引线(未示出)电气/物理耦合。在一些实施例中，第二端子374可以包括侧壁380和381，其限定用于在其中接收第三引线的通道373。第二端子374大致地从通道部分368平行延伸。在一些实施例中，第二端子374被支撑在热电极318之上或远离热电极318。例如，第二端子374可以通过间隙与热电极318分开，该间隙可以用环氧涂层材料或其它隔离材料填充，以在第二端子374和热电极318之间提供足够的介电强度。

总之，本公开的TPV设备提供可以响应于过电流事件而快速地与陶瓷热电极断开以提供到电源的开路的扁平弹簧端子。本公开的实施例提供至少以下优点。第一，TPV设备组装相对简单并允许自动生产，从而降低制造成本。第二，由于弹簧元件的构造，因此TPV设备在异常过电压条件下具有高可靠性。第三，由于弹簧元件直接焊接到陶瓷的热金属化层上，因此TPV设备提供对过热的快速响应。第四，由于相同的引脚构造和轮廓，以及由于使用热夹，因此TPV设备为现有的TMOV提供插入式(drop-in)替换。第五，一旦弹簧元件在壳体内自由摆动，TPV设备就由于长的开路距离而提供稳固的断开。第六，一个组件模块可以覆盖一个盘大小的所有额定电压。

虽然本公开已参考某些方案进行了描述，但是在不脱离如所附权利要求中定义的本公开的范畴和范围的情况下，可以对所描述的方案进行多种修改、变更和改变。因此，意图是本公开不限于所描述的方案，而是它具有由随附权利要求的语言及其等同物定义的全部范围。虽然本公开已参考某些方案进行了描述，但是在不脱离如所附权利要求中定义的本公开的精神和范围的情况下，可以对所描述的方案进行多种修改、变更和改变。因此，意图是本公开不限于所描述的方案，而是它具有由所附权利要求的语言及其等同物定义的全部范围。

Claims (19)

1.一种热保护压敏电阻器设备，包括：

压敏电阻器本体，包括：

沿着第一侧设置的电极；以及

沿着与所述第一侧相对的第二侧设置的热电极，其中第一引线电连接到所述电极并且第二引线电连接到所述热电极；以及

耦合到所述压敏电阻器本体的端子组件，所述端子组件包括：

壳体，所述壳体包括侧壁和基座，其中开口在所述基座中提供；

设置在所述热电极和所述壳体之间的内电极；以及

弹簧元件，所述弹簧元件具有设置在所述壳体内的第一端和在所述壳体的外部延伸的第二端，其中所述第一端处的第一端子可通过所述基座的所述开口与所述热电极连接，以当将所述弹簧元件与所述热电极耦合的热链接材料低于熔点时，维持所述弹簧元件与所述热电极的物理接触，

其中所述第二端处的第二端子连接到第三引线，

其中所述内电极包括：

沿着所述壳体的所述基座延伸的主体；和

第三端子和从所述主体基本上垂直延伸的端子接片，其中当所述热链接材料低于所述熔点时，所述第三端子与所述弹簧元件物理接触。

2.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件还包括耦合到所述壳体的壳体盖。

3.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述热链接材料在高于所述熔点时熔化并流动，以在所述热电极和所述弹簧元件的所述第一端子之间产生绝缘间隙。

4.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件的所述壳体还包括：

一组支撑壁，限定接收所述弹簧元件的通道；

穿过所述侧壁延伸的槽，所述槽从所述通道接收所述弹簧元件；以及

与所述一组支撑壁相邻的支撑柱，其中所述弹簧元件至少部分地围绕所述支撑柱弯曲。

5.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述热链接材料是低温焊料。

6.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件还包括将所述压敏电阻器本体与所述壳体耦合的端子夹。

7.如权利要求2所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述壳体盖包括基本上平行于所述第二引线延伸的至少一个平坦侧。

8.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件的所述壳体还包括：

从所述基座的内表面延伸的支撑件，所述支撑件围绕所述基座中的所述开口和所述内电极的所述第三端子延伸；以及

从所述基座的所述内表面延伸的盖壁，所述盖壁接收所述内电极的所述端子接片。

9.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述端子组件的所述壳体的所述基座包括凹入到所述基座中的引导区域，并且其中当所述弹簧元件与所述热电极断开时所述引导区域容纳所述弹簧元件的所述第一端。

10.如权利要求2所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述壳体的侧壁使用一组紧固件接合所述壳体盖。

11.如权利要求1所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述弹簧元件的所述第一端包括向外延伸的突起，并且其中所述热链接材料与所述弹簧元件上的所述突起相邻提供。

12.一种热保护压敏电阻器设备，包括：

压敏电阻器本体，包括：

沿着第一侧设置的电极；以及

沿着与所述第一侧相对的第二侧设置的热电极，其中第一引线电连接到所述电极并且第二引线电连接到所述热电极；以及

耦合到所述压敏电阻器本体的端子组件，所述端子组件包括：

壳体，所述壳体包括侧壁和基座，其中开口在所述基座中提供，用于与所述热电极电连接；

设置在所述热电极和所述壳体之间的内电极；以及

弹簧元件，所述弹簧元件具有设置在所述壳体内的第一端和通过所述侧壁中的槽在所述壳体的外部延伸的第二端，所述第一端可通过所述基座的所述开口与所述热电极连接，以便当热链接材料低于热阈值时，经由所述热链接材料维持所述弹簧元件与所述热电极的物理接触，

其中所述第二端处的第二端子连接到第三引线，

其中所述内电极包括：

主体；以及

第三端子和从所述主体基本上垂直延伸的端子接片，其中当所述热链接材料低于所述热阈值时，所述第三端子与所述弹簧元件物理接触。

13.如权利要求12所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件还包括壳体盖，所述壳体盖耦合到所述壳体和所述压敏电阻器本体中的至少一个。

14.如权利要求12所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述热链接材料在高于所述热阈值时熔化并流动，以在所述热电极和所述弹簧元件的所述第一端之间产生绝缘间隙。

15.如权利要求12所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件的所述壳体还包括：

一组支撑壁，限定接收所述弹簧元件的通道；以及

与所述一组支撑壁相邻的支撑柱，其中所述弹簧元件至少部分地围绕所述支撑柱弯曲。

16.如权利要求12所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述热链接材料是设置在所述弹簧元件的所述第一端的表面上的低温焊料。

17.如权利要求12所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件还包括将所述压敏电阻器本体与所述壳体耦合的端子夹。

18.如权利要求12所述的热保护压敏电阻器设备，所述端子组件的所述壳体还包括：

从所述基座的内表面延伸的支撑件，所述支撑件围绕所述基座中的所述开口和所述内电极的所述第三端子延伸；以及

从所述基座的所述内表面延伸的盖壁，所述盖壁接收所述内电极的所述端子接片。

19.如权利要求12所述的热保护压敏电阻器设备，其中所述弹簧元件的所述第一端包括向外延伸的突起，并且其中所述热链接材料与所述突起相邻提供。

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