CN110475690B - 具有过电压保护的电压限制器 - Google Patents

具有过电压保护的电压限制器 Download PDF

Info

Publication number
CN110475690B
CN110475690B CN201880017795.3A CN201880017795A CN110475690B CN 110475690 B CN110475690 B CN 110475690B CN 201880017795 A CN201880017795 A CN 201880017795A CN 110475690 B CN110475690 B CN 110475690B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate
contact
semiconductor element
trigger
control means
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880017795.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110475690A (zh
Inventor
亚诺梅勒·舒奇
雅罗斯拉夫·鲁齐卡
帕维尔·博切扎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saltek sro
Original Assignee
Saltek sro
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saltek sro filed Critical Saltek sro
Publication of CN110475690A publication Critical patent/CN110475690A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110475690B publication Critical patent/CN110475690B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M5/00—Arrangements along running rails or at joints thereof for current conduction or insulation, e.g. safety devices for reducing earth currents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62—Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/117—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/165—Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/044—Physical layout, materials not provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/045—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage adapted to a particular application and not provided for elsewhere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M5/00—Arrangements along running rails or at joints thereof for current conduction or insulation, e.g. safety devices for reducing earth currents
    • B60M5/02—Means for reducing potential difference between rail and adjacent ground
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/30—Railway vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Thyristors (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

提出的电压限制器由绝缘壳(26)组成，绝缘壳(26)从顶部由设置有第一连接点(1)的导电导热的第一接触板(2)封闭，从底部由设置有第二连接点(9)的导电导热的第二接触板(10)封闭。实施例中的沿相反方向定向的两个触发半导体元件(5，13)以及位于两个内板(3，11)之间并与该触发半导体元件(5，13)并联的保护构件(17)位于绝缘壳(26)的内部。同时半导体元件(5，13)与电子控制装置和连接点(1，9)互连。限制器配备有压缩结构，以提供各个部件的夹紧和电气互连。第一触发半导体元件(5)位于导热导电的第一内板(3)与第一接触板(2)之间，第一内板(3)与第一触发半导体元件(5)的阴极(7)接触，第一接触板(2)与第一触发半导体元件(5)的阳极(6)接触。第二触发半导体元件(13)位于导热导电的第二内板(11)与第二接触板(10)之间，第二内板(11)与第二触发半导体元件(13)的阴极(15)接触，第二接触板(10)与第二触发半导体元件(13)的阳极(14)接触。电子控制装置可以位于绝缘壳(26)的外部或内部，并且由与第一触发半导体元件(5)的控制电极(8)、第一接触板(2)和该第一内板(3)互连的第一控制装置(4)以及与第二触发半导体元件(13)的控制电极(16)、第二接触板(10)和第二内板(11)互连的第二控制装置(12)组成。

Description

具有过电压保护的电压限制器
背景技术
本技术方案涉及一种特别是在铁路中(即在客运火车站)和分段电桩中的保护装置，该保护装置防止出现不允许的高的接触电压并降低过电压。
该保护装置可防止运行和短路期间由轨道电位引起的不允许的电压。当超过允许的电压值时，其在牵引回路与牵引系统的接地之间提供瞬态连接。因此，其保护可以接触这些部件的人。
技术现状
关于在电气化铁路设备的电力牵引和电涌放电器中防止接触电压的装置的立法修正案已经完全改变了对保护装置的要求。一些保护装置要么不能部分或完全地满足其参数要求，要么技术过于复杂，即成本高昂。
文件US2004257742A1“电压限制器”中描述了一种已知的解决方案，其描述了连接到触发元件的压敏电阻的设计，该触发元件由两个反并联晶闸管和控制装置组成，该控制装置监控差分电势和危险接触电压并通过激活相关晶闸管来消除危险电压。该文件还描述了保护装置的设计，其具体地涉及将各个子系统连接成一个单元。该结构在两个板之间不对称地布置有保护元件、位于顶部的压敏电阻、位于中部的控制装置和位于底部的两个晶闸管。外板与第一晶闸管的阳极接触，同时与第二晶闸管的阴极接触，而第一晶闸管的阴极和第二晶闸管的阳极与内板接触。内板位于壳体内部，通过壳和内绝缘与周围环境绝缘，因此其不能像外板那样消除相同量的热量。这种解决方案的缺点是由于不对称结构，晶闸管中的一个的阳极冷却不均匀。这导致晶闸管负载不均匀，因此有必要选择较高的晶闸管参数从而即使在较差的排热情况下也能实现所需的参数。
在专利文献文件EP1855365 A1“过电压保护装置模块及其形成方法”中描述的另一已知技术方案包含压敏电阻，两个晶闸管和触发电路反并联连接到该压敏电阻。触发电路监控差分电势和危险接触电压的出现，并通过激活相关晶闸管来消除危险电压。该文件进一步描述了保护装置的设计，其具体地涉及将各个子系统连接成一个单元以及它们在安装板上的位置。该装置部分地消除了现有技术方案的缺点，然而，其缺点是对空间的巨大要求和结构的复杂性。根据文件US2004257742A1的解决方案也存在相关的缺点，即两个晶闸管阳极冷却不均匀。
本发明保护的技术方案的另一实例为CZ 22115“功率半导体过电压限制器”。该文件描述了包含诸如晶闸管、触发二极管、齐纳二极管、压敏电阻、电阻器和电容器的一些元件的电路互连的两个相同功率半导体块的反并联设计的可能解决方案之一。没有规定限制器的各个元件的机械布置的具体设计。
从专利文献中已知的另一个文件-DE4217234“用于电流切断电子消隐装置的电压限制电路在消隐电容器上具有使用非线性电阻和GTO晶闸管来限制电容器电压的并联电路”，其设计在SiC实施例中以晶闸管和压敏电阻为特征。该技术解决方案仅涉及不符合当前技术状态的元件的电互连，特别是因为SiC压敏电阻没有足够的耐脉冲性，也没有生产或使用SiC压敏电阻。
其他可能的示例是文件WO9623343“过电压保护器”和WO2011098359“直流网络浪涌限制装置”。这些文件中规定的设计包括一些相同的元件，如晶闸管、压敏电阻和二极管。然而，这些文件只描述了这些元件的电气互连，而没有描述它们的机械布置。
在进一步的专利文献中，我们应该涉及描述半导体器件外壳结构的一些文件，例如分别为文件US2013062749“半导体模块”、文件EP0159797A2“半导体器件和制造本发明相同领域的方法”。它们涉及包含半导体芯片的半导体模块的构造，该半导体芯片与第一圆柱形电极板和第二圆柱形电极板接触，而两个电极板通过螺纹或螺钉的力彼此推靠。这两种解决方案的缺点是它们不包含任何防止冲击过电压的保护构件，并且缺少控制电路。
技术解决方案的另一个示例是文件CZ299882-“分离构件”中描述的结构，其特别针对埋地绝缘金属结构的电压相关接地(voltage-dependent earthing)。该半导体器件由一个公共基底组成，在该基底的一侧上设置有至少两个反平行取向的二氧化硅板列，在另一侧上设置有金属片端子。这些列由压缩结构螺柱夹紧。这种解决方案的缺点是其不包含任何防止脉冲过电压的保护构件或提供正常功能的控制电路。
技术解决方案的基础
提交的具有过电压保护的电压限制器消除了上述缺点。所述电压限制器包括圆柱形绝缘壳，所述绝缘壳从顶部由设置有第一连接点的导电导热的第一接触板和从底部由设置有第二连接点的导电导热的第二接触板封闭。所述绝缘壳的设计为容纳沿相反方向定向的两个触发半导体元件和并联连接的保护构件，所述保护构件由并联连接的一个或更多个压敏电阻组成。所述保护构件位于两个内板之间。所述触发半导体元件经由辅助线与电子控制装置和连接点连接。所述限制器配备有压缩结构，以提供各个部件的夹紧和电互连。新方案的原理在于，所述第一触发半导体元件位于第一内板与所述第一接触板之间，所述第一内板与所述第一触发半导体元件的阴极接触，所述第一接触板与所述第一触发半导体元件的阳极接触。所述第二触发半导体元件位于第二内板与所述第二接触板之间，所述第一内板与所述第二触发半导体的阴极接触，所述第二接触板与所述第二触发半导体的阳极接触。所述第一接触板和所述第二内板是导热和导电的，并且被垂直于(X)轴定位的至少第一两个推力构件经由所述第一触发半导体元件、所述第一内板和所述保护构件彼此推压，至少第一两个推力构件通过该第一绝缘壳与该第一内板电绝缘。同时，所述第一接触板和所述第二内板电互连。所述第二接触板和所述第一内板是导热和导电的，并且被垂直于(X)轴定位的至少第二两个推力构件经由所述第二触发半导体元件、所述第二内板和所述保护构件彼此推压，至少第二两个推力构件通过该第二绝缘壳与该第二内板电绝缘。同时，所述第二接触板和所述第一内板电互连。所述第一推力构件和所述第二推力构件是导电的。
在一种可能的设计中，电子控制装置位于绝缘壳的外部，并且由所述第一控制装置和所述第二控制装置组成。所述第一控制装置经由所述辅助线与所述第一触发半导体元件的控制电极、所述第一接触板和所述第一内板互连。所述第二控制装置经由所述辅助线与所述第二触发半导体元件的控制电极、所述第二接触板和所述第二内板互连。所述电子控制装置根据其极性，在连接点之间出现不允许的电压的情况下，切换触发元件之一以限制不允许的电压。
在第二种可能的设计中，电子控制装置位于所述绝缘壳的内部，并且由所述第一控制装置和所述第二控制装置组成。在此情况下，所述第一内板由第一平板和第一附加板组成，所述第一附加板位于所述第一平板的上表面并具有反向的U形横切。所述第一控制装置位于形成的第一空腔中，并且其通过穿过所述第一附加板中的开口的第一互连销，与位于所述第一附加板与所述第一接触板之间的第一触发半导体元件的控制电极互连，并且所述第一控制装置经由辅助线与所述第一接触板和所述第一附加板互连。所述第二内板由第二平板和第二附加板组成，所述第二附加板位于所述第二平板的底表面上，并具有反向的U形横切。所述第二控制装置位于形成的第二空腔中，并通过穿过所述第二附加板中的开口的第二互连销，与位于所述第二附加板与所述第二接触板之间的第二触发半导体元件的控制电极互连，并且所述第二控制装置经由辅助线与所述第二接触板和所述第二附加板互连。
所述第一触发半导体元件和所述第二触发半导体元件由封装的晶闸管或半导体芯片组成。
所述绝缘壳有利地包括填充所述限制器的表面和其它部分之间的空间的密封和绝缘材料。
在一个可能的实施例中，所述第一推力构件和所述第二推力构件由螺柱和螺母组成，并且是导电的。
在有利的实施例中，所述保护构件直接位于所述绝缘壳的X轴上，并且所述第一触发半导体元件和所述第二触发半导体元件相对于X轴彼此对称地定位。
同样有利的是，第一接触板、第二接触板、简单且复合的第一内板以及简单且复合的第二内板是圆柱形的。
上述显然表明，在特定布置中，所述触发半导体元件的阳极都与外部接触板接触，即，分别与所述第一接触板和所述第二接触板接触，这确保了均匀冷却，即，触发半导体元件的两个阳极负载相同。在有利的设计中，所述布置是对称的，所述触发半导体元件位于顶部和底部，所述保护构件(通常是压敏电阻)位于X轴的中间，而简单或复合的第一内板和简单或复合的第二内板以及导电推力构件将保护构件与连接点互连。除了上述阳极的同等冷却之外，所提交的解决方案简化了结构，并且它需要更少的部件数量，从而降低了成本。
电压限制器响应所有慢和快、短和长的DC和交流脉冲。保护构件-压敏电阻始终作为第一个来响应过电压脉冲的出现，保护触发半导体元件以及器件、传感器和测量设备免受大气和触发现象产生的过电压影响。然而，持续更长时间的脉冲将导致压敏电阻的损坏，在此情况下，一些触发半导体元件将以大约1ms的延迟被激活。该电子控制装置永久地监控连接点之间不允许的电压的出现，并且根据极性触发来触发半导体元件中的一个，并且以这种方式来限制不允许的电压。所述电子控制装置是无源的，不需要任何辅助电源。所述触发半导体元件具有低功率损耗，并且其可以在很长一段时间里连续地分别引导大电流。如果流过所述触发半导体元件的电流下降到锁存电流值以下，则所述限制器将打开，高阻抗条件更新。
附图说明
根据提交的解决方案，下面将使用附图描述具有过电压保护的电压限制器。为了更好地理解，图1示出了双极设计中具有过电压保护的电压限制器的布线，然而，这不是保护的主题。图2示出了限制器的一种可能布置的图，图3示出了第二可能布置。
技术解决方案的实现示例
根据图1的双极设计中具有过电压保护的电压限制器包括以下的设计：沿相反方向定向的两个触发半导体元件(即第一触发半导体元件5和第二触发半导体元件13)；以及并联连接触发半导体元件的由压敏电阻组成的保护构件17。为了增加脉冲电阻，可以使用更多并联连接的压敏电阻。该图也示出了由用于启动触发半导体元件的第一控制装置4和第二控制装置12组成的电子控制装置。
图2示出了双极设计中具有过电压保护的电压限制器的第一种可能配置。限制器包括圆柱形绝缘壳26，该绝缘壳26由配备有第一连接点1的导电导热的第一接触板2从顶部封闭。绝缘壳26的底部由配备有第二连接点9的第二接触板10封闭。第一接触板2和第二接触板10是导电和导热的。触发半导体元件(即第一触发半导体元件5和第二触发半导体元件13)以及根据图1与其并联连接的保护构件17位于绝缘壳26内部。保护构件17在这里位于两个内板之间，即第一内板3和第二内板11之间。第一触发半导体元件5和第二触发半导体元件13可以由封装的晶闸管或半导体芯片组成。
第一触发半导体元件5位于第一内板3与第一接触板2之间，第一内板3与第一触发半导体元件5的阴极7接触，第一接触板2与第一触发半导体元件5的阳极6接触。第二触发半导体元件13位于第二内板11与第二接触板10之间，第二内板11与第二触发半导体元件13的阴极15接触，第二接触板10与第二触发半导体元件13的阳极14接触。第一内板3和第二内板11是导热和导电的。第一接触板2和第二内板11被垂直于X轴定位的至少前两个导电推力构件18经由第一触发半导体元件5、第一内板3和保护构件17彼此推压，该至少前两个导电推力构件18通过第一绝缘壳20与第一内板3电绝缘，同时，第一接触板2和第二内板11通过至少前两个导电推力构件18而电结合。类似地，第二接触板10和第一内板3均被垂直于X轴定位的至少后两个导电推力构件19经由第二触发半导体元件13、第二内板11和保护构件17彼此推压，该至少后两个导电推力构件19通过第二绝缘壳21与第二内板11电绝缘，同时，第二接触板10和第一内板3通过至少后两个导电推力构件19而电结合。第一推力构件18和第二推力构件19有利地形成用于相互夹紧的压缩结构，并且同时，它们提供与限制器的相关部件的电结合。
触发半导体元件5和13通过辅助线与电子控制装置互连。在根据图2的实施例的例子中，电子控制装置位于绝缘壳26的外部，并且由两部分组成，即：第一控制装置4，其与第一触发半导体元件5的控制电极8互连，并与第一接触板2和第一内板3互连；以及第二控制装置12，其与第二触发半导体元件13的控制电极16互连，并与第二接触板10和第二内板11互连。位于电压限制器外部的控制装置4和12可以连接成一个单元，该单元可以位于适当位置的任何地方，因而存在更多技术上有利的选择。绝缘壳26的表面由密封和绝缘化合物组成。在有利的模型中，电压限制器组件被插设于模具中，并在减压下被填充密封和绝缘化合物，其中该化合物填充绝缘壳的表面与电压限制器的其他部分之间的空间。在此过程中，壳体被气密地密封。有大量的密封化合物可以使用，并且可以有利地使用聚氨酯、硅树脂和环氧密封化合物。
限制器的第二可能实施例在图3中示出。其解决方案不同，因为电子控制装置位于限制器内部，其仍是由第一控制装置4和第二控制装置12组成。为此，第一内板3是分离的，由第一平板3A和第一附加板3B组成，第一附加板位于第一平板3A的上表面并且具有反向的U形横切。第一控制装置4位于所形成的第一空腔24中。第一控制装置4与第一互连销22交叉地连接，第一互连销22穿过与位于第一附加板3B与第一接触板2之间的第一触发半导体元件5的控制电极8互连的第一附加板3B中的开口。第一控制装置4经由辅助线有利地通过第一平板3A和第二平板11A与第一连接点1和第二连接点9互连。该解决方案将电子控制装置定位于空腔中，带来了简化和紧凑的结构以及简单封装的可能性。类似地，第二内板11也是分离的，并且由第二平板11A和第二附加板11B组成，第二附加板11B在第二内板11的底表面上具有U形横切。
第二控制装置12位于形成的第二空腔25中，并且通过穿过第二附加板11B的上表面的第二互连销23与第二触发半导体元件13的控制电极16互连，第二触发半导体元件13位于第二附加板11B与第二接触板10之间。第二控制装置12经由辅助线有利地通过第一平板3A和第二平板11A与第一连接点1和第二连接点9互连。
类似地，如在根据图2的布置中，第一推力构件18和第二推力构件19是导电的，并且有利地形成用于相互夹紧的压缩结构，并且同时形成限制器的各个部分的导电互连。类似于根据图2的布置，第一推力构件18经由第一绝缘壳20与第一附加板3B电绝缘，第二推力构件19经由第二绝缘壳21与第二附加板11B电绝缘。
在有利的模型中，第一绝缘壳20和第二绝缘壳21直接由密封和绝缘化合物形成。
在该实施例的两个例子中，第一推力构件18和第二推力构件19由导电螺柱执行。保护构件17在此直接位于绝缘壳26的X轴上，第一触发半导体元件5和第二触发半导体元件13朝向X轴彼此对称地设置。
结构对称性确保了触发半导体元件5的阳极7和触发半导体元件13的阳极14都与外部接触板接触，即，分别与第一接触板2和第二接触板10接触，结果确保了相等的冷却，并因此确保了触发半导体元件的两个阳极的相同负载。在有利的模型中，导电推力构件18和19提供机械夹紧，并且同时将电压限制器的各个部分电互连。除了所述的相等阳极冷却之外，所提交的解决方案简化了结构，需要较少数量的部件，因此成本较低。
如果第一接触板2、第二接触板10、分别为3A、3B的简单的和复合的第一内板3以及分别为11A、11B的简单的和复合的第二内板11是圆柱形的，则在制造过程中是有利的。
电压限制器通常经由其一个连接点连接到受保护装置并且经由第二连接点连接到保护接地导体。受保护装置通过第一连接点1和第二连接点9连接到具有过电压保护的电压限制器，第一连接点1和第二连接点9通常由端子、螺钉或带螺母的螺柱形成。
电压限制器响应所有慢和快、短和长的DC和交流脉冲。在第一连接点1与第二连接点9之间出现不允许的电压的情况下，该电压被引导穿过第一推力构件18和第二推力构件19并且穿过第一内板3和第二内板11到达保护构件17，并且同时经由辅助线到达第一控制装置4和第二控制装置12。保护构件17首先响应并限制电压，以防止损坏第一触发半导体元件5或第二触发半导体元件13或任何控制装置4或12。
如果不允许的电压具有正极性并且持续超过1ms，第一控制装置4通过第一触发半导体元件5的控制电极8响应并触发第一触发半导体元件5，并且将不允许的电压限制到允许的阈值。触发半导体元件具有低功率损耗，并且可以分别在很长一段时间里永久地引导大量的电流。如果流过触发半导体元件的电流下降到锁存电流的值以下，则半导体元件断开，高阻抗条件重新出现。
如果不允许的电压具有负极性并且持续超过1ms，则通过类推，第二控制装置12经由第二触发半导体元件13的控制电极16响应并激活第二触发半导体元件13，并且将不允许的电压限制到允许的阈值。
应该注意的是，控制装置的延迟响应时间1ms仅代表指示值。电压限制器的该值和其他技术参数，如不允许的电压的大小等，根据国家法规中确定的要求而变化。
在行业中的应用
根据该解决方案设计的具有过电压保护的电压限制器可用于需要保护人员、仪器、机械和金属结构免受危险接触电压、过电压和/或杂散电流影响的情形。
该电压限制器可防止运行中的轨道电位和短路引起的不允许的电压，使器件上的电位变平，从而限制可能的接触电压。该电压限制器连接在尤其是在客运站或分段柱中的回路与接地导体之间。当超过允许电压值时，该电压限制器提供回路与牵引系统接地的瞬态连接。因此，该电压限制器保护可以接触这些部件的人。
并联连接的过电压保护有效地消除了在牵引系统或铁路装置遭到雷击的情况下或在操作期间发生的高脉冲过电压。

Claims (10)

1.一种具有过电压保护的电压限制器，所述电压限制器包括绝缘壳(26)，所述绝缘壳(26)从顶部由设置有第一连接点(1)的导电导热的第一接触板(2)且从底部由设置有第二连接点(9)的导电导热的第二接触板(10)封闭，其中，沿相反方向定向的两个触发半导体元件(5，13)位于绝缘壳(26)的内部，并且由压敏电阻或并联的更多个压敏电阻组成的保护构件(17)与所述两个触发半导体元件(5，13)并联连接；其中，所述保护构件(17)位于两个内板(3，11)之间，而所述半导体元件(5，13)经由辅助线同时与电子控制装置和连接点(1，9)互连；并且其中，所述限制器装备有用于各个部件的相互夹紧和电互连的压缩结构，所述各个部件包括第一触发半导体元件(5)和第二触发半导体元件(13)，
其中，所述第一触发半导体元件(5)位于导热导电的第一内板(3)与导热导电的第一接触板(2)之间，所述第一内板(3)与所述第一触发半导体元件(5)的阴极(7)接触并且所述第一接触板(2)与所述第一触发半导体元件(5)的阳极(6)接触，所述第二触发半导体元件(13)位于导热导电的第二内板(11)与导热导电的第二接触板(10)之间，所述第二内板(11)与所述第二触发半导体元件(13)的阴极(15)接触并且所述第二接触板(10)与所述第二触发半导体元件(13)的阳极(14)接触；其中，所述第一接触板(2)和所述第二内板(11)至少被垂直于X轴定位的两个导电的第一推力构件(18)经由所述第一触发半导体元件(5)、所述第一内板(3)和所述保护构件(17)彼此推压，该两个导电的第一推力构件(18)通过第一绝缘壳(20)与所述第一内板(3)电绝缘；而同时所述第一接触板(2)和所述第二内板(11)电互连；其中，所述第二接触板(10)和所述第一内板(3)至少被垂直于X轴定位的两个导电的第二推力构件(19)经由所述第二触发半导体元件(13)、所述第二内板(11)和所述保护构件(17)彼此推压，该两个导电的第二推力构件(19)通过第二绝缘壳(21)与所述第二内板(11)电绝缘，而同时所述第二接触板(10)和所述第一内板(3)电结合。
2.根据权利要求1所述的限制器，其中，所述电子控制装置位于所述绝缘壳(26)的外部，并且由与所述第一触发半导体元件(5)的控制电极(8)、所述第一接触板(2)和所述第一内板(3)互连的第一控制装置(4)以及与所述第二触发半导体元件(13)的控制电极(16)、所述第二接触板(10)和所述第二内板(11)互连的第二控制装置(12)组成。
3.根据权利要求2所述的限制器，其中，所述电子控制装置位于所述绝缘壳(26)的内部，并且由所述第一控制装置(4)和所述第二控制装置(12)组成，并且其中，所述第一内板(3)由第一平板(3A)和第一附加板(3B)组成，所述第一附加板(3B)位于所述第一平板(3A)的上表面上并且具有反向的U形横切，其中，位于形成的第一空腔(24)中的所述第一控制装置(4)经由穿过所述第一附加板(3B)中的开口的第一互连销(22)与位于所述第一附加板(3B)与所述第一接触板(2)之间的第一触发半导体元件(5)的控制电极(8)互连，所述第一控制装置(4)经由辅助线与所述第一接触板(2)和所述第一附加板(3B)互连，并且所述第二内板(11)由第二平板(11A)和第二附加板(11B)组成，所述第二附加板(11B)位于所述第二平板(11A)的底表面上并具有U型横切，其中，位于形成的第二空腔(25)中的所述第二控制装置(12)经由穿过所述第二附加板(11B)中的开口的第二互连销(23)与位于所述第二附加板(11B)与所述第二接触板(10)之间的第二触发半导体元件(13)的控制电极(16)互连，并且所述第二控制装置(12)经由辅助线与第二接触板(10)和第二附加板(11B)互连。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的限制器，其中，所述第一触发半导体元件(5)和所述第二触发半导体元件(13)由封装的晶闸管组成。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的限制器，其中，所述第一触发半导体元件(5)和所述第二触发半导体元件(13)由半导体芯片组成。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的限制器，其中，所述绝缘壳(26)由填充在所述限制器的表面与其他部件之间的空间中的密封和绝缘化合物组成。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的限制器，其中，所述第一推力构件(18)和所述第二推力构件(19)由螺柱和螺母组成。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的限制器，其中，所述保护构件(17)直接地位于所述绝缘壳(26)的X轴上，所述第一触发半导体元件(5)和所述第二触发半导体元件(13)朝向X轴对称地定位。
9.根据权利要求3所述的限制器，所述限制器包括圆柱形的第一接触板(2)、第二接触板(10)、由第一平板(3A)和第一附加板(3B)组成的简单和复合的第一内板(3)以及由第二平板(11A)和第二附加板(11B)组成的简单和复合的第二内板(11)。
10.根据权利要求2或3所述的限制器，所述限制器包括形成一个单元的所述第一控制装置(4)和所述第二控制装置(12)。
CN201880017795.3A 2017-03-15 2018-03-15 具有过电压保护的电压限制器 Active CN110475690B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-143A CZ307422B6 (cs) 2017-03-15 2017-03-15 Omezovač napětí s přepěťovou ochranou
CZPV2017-143 2017-03-15
PCT/IB2018/051751 WO2018167716A1 (en) 2017-03-15 2018-03-15 Voltage limiter with overvoltage protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110475690A CN110475690A (zh) 2019-11-19
CN110475690B true CN110475690B (zh) 2023-02-21

Family

ID=68063084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880017795.3A Active CN110475690B (zh) 2017-03-15 2018-03-15 具有过电压保护的电压限制器

Country Status (13)

Country Link
US (1) US11223198B2 (zh)
EP (1) EP3582997B1 (zh)
JP (1) JP6924270B2 (zh)
KR (1) KR102235916B1 (zh)
CN (1) CN110475690B (zh)
AU (1) AU2018235358B2 (zh)
BR (1) BR112019018413A2 (zh)
CZ (1) CZ307422B6 (zh)
ES (1) ES2894136T3 (zh)
RU (1) RU2755549C2 (zh)
SI (1) SI3582997T1 (zh)
WO (1) WO2018167716A1 (zh)
ZA (1) ZA201905980B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210046331A (ko) 2019-10-18 2021-04-28 주식회사 엘지화학 차량 배터리 화재 감지 장치 및 감지 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2376685Y (zh) * 1999-07-22 2000-05-03 杨季民 电源保护模块
CN104837670A (zh) * 2013-01-10 2015-08-12 西门子公司 用于识别作为直流铁路系统中的轨道电势的交流电压的测量装置和方法以及测量装置的应用

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE755291C (de) * 1941-11-22 1953-10-05 Siemens Schuckertwerke A G Einrichtung zum schnellen Verbinden zweier Leitungssysteme im Falle des Auftretens einer unzulaessig hohen Differenzspannung zwischen diesen
CA2040163A1 (en) 1990-06-21 1991-12-22 Vasu H. Tahiliani Protective device for temporary system overvoltages
JPH04217813A (ja) * 1990-12-19 1992-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 安全保障機能付サージ吸収器
DE4332888C2 (de) * 1993-09-22 1996-04-11 Elpro Ag Verfahren und Anordnung zur Ermittlung und Meldung des elektrischen Zustandes von Spannungsdurchschlagsicherungen
DE4402023A1 (de) * 1993-12-07 1995-06-08 Elpro Ag Überspannungsschutzgerät
EP1304786A1 (de) * 2001-10-18 2003-04-23 ABB Schweiz AG Spannungsbegrenzer
RU2247459C2 (ru) * 2003-02-21 2005-02-27 Государственное унитарное предприятие Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи (ВНИИАС МПС России) Устройство для защиты средств железнодорожной автоматики от грозовых и коммутационных перенапряжений
DE102004009072A1 (de) * 2004-02-23 2005-09-08 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Überspannungsschutzelement und Zündelement für ein Überspannungsschutzelement
EP1855365A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-14 Raycap Corporation Overvoltage protection device module and method for forming the same
DE102008024480A1 (de) * 2008-05-21 2009-12-03 Epcos Ag Elektrische Bauelementanordnung
DE102008049705A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Begrenzung des Schienenpotenzials bei einer Gleichstrombahn
DE102009043229A1 (de) 2009-09-28 2011-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Kurzschließen
DK2701163T3 (da) * 2012-08-22 2020-06-02 Siemens Ag Ventilafleder og kølelegeme herfor
CZ307538B6 (cs) * 2013-02-06 2018-11-21 Saltek S.R.O. Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany
DE202014104564U1 (de) * 2014-09-24 2014-11-20 Sma Solar Technology Ag Kurzschlussschalter mit Halbleiterschalter und Anordnung zum Kurzschließen einer dreiphasigen Wechselspannung
KR101585619B1 (ko) * 2014-11-20 2016-01-15 주식회사 아모텍 감전보호소자 및 이를 구비한 휴대용 전자장치
US10447023B2 (en) * 2015-03-19 2019-10-15 Ripd Ip Development Ltd Devices for overvoltage, overcurrent and arc flash protection
CN105610139B (zh) * 2016-01-15 2019-12-31 隆科电子(惠阳)有限公司 一种采用盒式紧固组装结构的浪涌保护器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2376685Y (zh) * 1999-07-22 2000-05-03 杨季民 电源保护模块
CN104837670A (zh) * 2013-01-10 2015-08-12 西门子公司 用于识别作为直流铁路系统中的轨道电势的交流电压的测量装置和方法以及测量装置的应用

Also Published As

Publication number Publication date
JP6924270B2 (ja) 2021-08-25
CN110475690A (zh) 2019-11-19
EP3582997B1 (en) 2021-05-05
CZ2017143A3 (cs) 2018-08-08
EP3582997A1 (en) 2019-12-25
JP2021516027A (ja) 2021-06-24
RU2019129075A3 (zh) 2021-07-02
ES2894136T3 (es) 2022-02-11
KR102235916B1 (ko) 2021-04-05
SI3582997T1 (sl) 2021-11-30
AU2018235358B2 (en) 2020-07-02
US20210135450A1 (en) 2021-05-06
US11223198B2 (en) 2022-01-11
ZA201905980B (en) 2021-04-28
CZ307422B6 (cs) 2018-08-08
BR112019018413A2 (pt) 2020-04-07
EP3582997A4 (en) 2020-02-26
WO2018167716A1 (en) 2018-09-20
AU2018235358A1 (en) 2019-10-03
KR20190129929A (ko) 2019-11-20
RU2755549C2 (ru) 2021-09-17
RU2019129075A (ru) 2021-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2767978C (en) Potted electrical circuit with protective insulation
CN101896981B (zh) 高压避雷器及其操作方法
CN110475690B (zh) 具有过电压保护的电压限制器
CN1755865B (zh) 对称结构的过压过流保护器
US4237515A (en) Protective electrical discharge device
US11373786B2 (en) Bus bar assembly with integrated surge arrestor
CN107293539B (zh) 具有可调节的触发阈值的静电放电保护装置
CZ30631U1 (cs) Omezovač napětí s přepěťovou ochranou
LU100140B1 (en) Circuit Breaker having Semiconductor Switch Element and Energy Absorbing Device
US10923885B2 (en) Surge protection component and method for producing a surge protection component
US9831658B2 (en) Side-ejection surge absorber module
TW202211734A (zh) 加速器組件之過電壓保護技術
CZ201377A3 (cs) Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany
CZ25741U1 (cs) Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant