CN111869031B - 一种防雷过压保护电路及保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防雷过压保护电路及保护装置，保护电路包括第一压敏电阻片、第二压敏电阻片、瞬态抑制二极管、正温度系数热敏电阻片和引出端子，正温度系数热敏电阻片与瞬态抑制二极管串联后再一起与第一压敏电阻片并联，该串并联支路再与第二压敏电阻片串联，形成一个单端口组合电路，其中，第一压敏电阻片耐受电涌冲击的性能高于第二压敏电阻片耐受电涌冲击的性能；单端口组合电路的两个引出端子中至少有一个为低热阻导热端头，所述正温度系数热敏电阻片和/或第二压敏电阻片上分别热耦合有所述低热阻导热端头，所述瞬态抑制二极管可替换为齐纳二极管或电压开关型元件。

Description

一种防雷过压保护电路及保护装置

技术领域

本发明涉及电源领域，特别涉及一种防雷过压保护电路及保护装置。

背景技术

浪涌保护器(简称SPD)作为一种标准的低压电器，广泛应用于低压输配电线路中，可对线路中出现的由雷电等引起的电涌进行有效的吸收和抑制，对改善电网输电质量、保证用电电器安全具有明显的作用。

SPD的核心部件是浪涌抑制元件，最常用的是压敏电阻陶瓷芯片。由于输配电线路传输距离较长，又容易暴露在露天，相比室内电器设备更容易遭受高能量电涌脉冲，在SPD的设计寿命期内，压敏电阻陶瓷芯片更容易遭到超过额定规格的高能量电涌的多次冲击，造成压敏电阻的劣化失效。由于压敏电阻是短路失效模式，一旦击穿失效，就会引起供电线路短路故障，击穿点会出现炸裂、冒烟、拉弧、严重时甚至会造成起火燃烧。

最常用的改善方法的原理图见附图1，在压敏电阻陶瓷芯片1的两个端面电极上，分别焊接连接一片导电和导热性能都优异的薄铜片电极2，薄铜片电极2 预制有引出端子3，薄铜片电极2在起到导电电极作用的同时也与压敏电阻陶瓷芯片1形成热耦合，能将压敏电阻陶瓷芯片1产生的热量传导到引出端子3上。在其中一个引出端子3上用低熔点合金5焊接一片弹性金属片4形成过热脱离器。当压敏电阻陶瓷芯片1劣化到漏电流进入毫安级时，开始进入加速劣化区，漏电流会使压敏电阻陶瓷芯片1发热促使漏电流进一步增大，又加速了压敏电阻陶瓷芯片1发热，最终将使压敏电阻陶瓷芯片1热击穿。当热量达到低熔点合金5熔断温度时，过热脱离器动作切断电源，使压敏电阻陶瓷芯片1在击穿短路前退出电网，达到了保护的目的。该方案可将大部份压敏电阻陶瓷芯片1 的失效模式从恶性的短路模式转换为影响很小的开路模式，极大地提高了SPD 的安全性。

但是该方案仍然还存在一些缺陷，由于过热脱离器的动作需要延迟数秒时间，而压敏电阻陶瓷芯片1漏电流进入毫安级开始加速劣化发热时，瓷体内部的缺陷已经很严重了，有部份芯片的缺陷严重到从开始发热到击穿短路的时间很短，热量还来不及传导到过热脱离器将低熔点合金5熔化，短路事故就发生了。另外一种并不少见的情况就是当压敏电阻陶瓷芯片1劣化到临近加速劣化区时，这时压敏电阻陶瓷芯片1的漏电流还小于毫安级，还能够维持热稳定，还能够在电网的工作电压下维持工作，但它此时的压敏电压值已经比刚开始投入使用时的初始值有明显的大幅度下降，这时的压敏电阻陶瓷芯片1的抗电涌冲击的能力已经很脆弱了，一个能量不算太大的电涌都可以将它直接击穿或接近击穿，此时它的击穿短路速度也是太快，过热脱离器来不及响应动作而起不到保护作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种防雷过压保护电路及保护装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种防雷过压保护电路，包括第一压敏电阻片、第二压敏电阻片、瞬态抑制二极管、正温度系数热敏电阻片和引出端子，所述正温度系数热敏电阻片与所述瞬态抑制二极管串联后再一起与所述第一压敏电阻片并联，该串并联支路再与所述第二压敏电阻片串联，形成一个单端口组合电路，其中，所述第一压敏电阻片耐受电涌冲击的性能高于所述第二压敏电阻片耐受电涌冲击的性能；

所述单端口组合电路的两个引出端子中至少有一个为低热阻导热端头，所述低热阻导热端头与所述第二压敏电阻片、所述正温度系数热敏电阻片中的其中一个相互热耦合或与两个同时相互热耦合。使用时，在所述低热阻导热端头连接过热脱离器，所述正温度系数热敏电阻片的居里温度点高于所述过热脱离器的动作温度。

本发明的工作原理分析如下：

由第一压敏电阻片、第二压敏电阻片组成的串联回路是吸收电涌脉冲的主通道，当没有电涌脉冲时压敏电阻均处于高阻状态，电涌到来时，压敏电阻均呈低阻状态，电涌能量由此回路泄放。此时，SPD的限压保护水平可认为是第一压敏电阻片的残压值与第二压敏电阻片的残压值之和。电涌消失后，压敏电阻片均回到高阻状态。为了确保电涌通道中的元器件劣化要从第二压敏电阻片开始，在耐受电涌冲击能力选择上，应遵循第一压敏电阻片的耐受能力大于第二压敏电阻片的原则，以达到当第二压敏电阻片已经显著劣化，开始启动热保护回路时，第一压敏电阻片还基本完好的目的。

另一条回路是由第二压敏电阻片、瞬态抑制二极管与正温度系数热敏电阻片串联而成的热保护支路，并通过导热端头连接到过热脱离器。当元件完好无电涌时，由于处于高阻不导通状态，流过热保护支路的漏电流极小(微安级)，热保护支路不发热。即使当电涌来临时，由于串接在支路中的正温度系数热敏电阻片在常温下仍有几十到几百欧姆的阻值，而与其并联的第一压敏电阻片在吸收电涌导通状态下其动态电阻可低至零点几欧姆，绝大部份浪涌电流从第一压敏电阻片通过，并且正温度系数热敏电阻片和瞬态抑制二极管串联支路两端的电压还被限制在第一压敏电阻片的残压值，流过热保护支路的浪涌电流在此条件下最多也就是安培级，在很短的时间内热敏电阻产生的热量极小而电涌就消失了，热保护支路会因发热微弱而不动作。

本发明的失效机理分析如下：

当第二压敏电阻片显著劣化、压敏电压值大幅下降，第二压敏电阻片的压敏电压值与瞬态抑制二极管的导通电压值叠加后，仍低于电网工作电压峰值时，热保护支路中的瞬态抑制二极管迅速由截止状态转换为导通状态，而第一压敏电阻片仍然能够维持高阻状态。此时，流过热保护支路的电流迅速增加，达到正温度系数热敏电阻的动作电流后，正温度系数热敏电阻迅速升温，正温度系数热敏电阻片的阻值迅速上升，使流过热保护支路的电流快速减小，并最终在居里温度点上方达到热平衡，热量可以稳定、持续地从导热端头传导到过热脱离器，温度可以达到居里温度附近，过热脱离器的动作温度设定在低于居里温度处，可以可靠地脱离动作，从而使劣化了的SPD脱离电网线路。本技术方案可以使大部份劣化后的SPD以这种安全的方式退出电网。

对于那些并不少见的特殊情况，即当第二压敏电阻片劣化到一定程度或者已经处于加速劣化区时，此时它的抗电涌冲击能力已经大幅下降，一个能量较强的电涌就可以把它直接击穿或者接近击穿。当电涌消失后，由于耐电涌冲击能力比它强而基本完好的第一压敏电阻片仍然能够维持高阻状态，在电网中维持热稳定，不发生显著的劣化现象，此时电网工作电压仍然将施加在热保护支路两端，由于瞬态抑制二极管的导通电压设定为小于电网峰值电压，仍然能够转折为导通状态，迅速增大的电流仍然可使正温度系数热敏电阻快速升温并达到热平衡，它仍然能发热到居里温度点并使过热脱离器动作，过热脱离器就会动作切断电源，使损坏的SPD安全地退出电网。由于过热脱离器一般都设置有状态指示器或者电、声、光报警装置，很快就会被发现，维修人员可以方便地进行更换，达到了安全使用的目的。从而大大提高了SPD的安全性和可靠性，线路上连接的用电设备失效率也将大幅度减小。

用于交流环境时采用双极性瞬态抑制二极管，直流环境下可以采用单极性管。所述瞬态抑制二极管的击穿电压值V_BR小于所接入的电网工作电压峰值，所述第二压敏电阻片的最大连续直流工作电压值与所述瞬态抑制二极管的最大反向工作电压值V_RWM之和大于所接入的电网工作电压峰值。

进一步地，所述正温度系数热敏电阻片可以替换为呈线性特征的电阻，呈线性特征的电阻的电流跟电压基本成正比，即其特性方程主要是齐次线性的，并且遵从欧姆定律。呈线性特征的电阻在热保护支路中也可以起到以下作用：一是限流作用，当所述第二压敏电阻片加速劣化甚至击穿短路后，呈线性特征的电阻可以将热保护支路中的电流限制在安全值以内，不会造成所述防雷过压保护电路短路烧毁；二是发热作用，安全值以内的电流持续通过所述第二压敏电阻片和呈线性特征的电阻将会使它们升温到使过热脱离器动作，同样可以达到热保护的目的。为达到上述效果，热保护支路的电流值在最不利的情况下(第二压敏电阻片击穿短路)为几十毫安至几安培为宜，对应的呈线性特征的电阻的电阻值为几千欧姆至几十欧姆。

在本发明中，呈线性特征的电阻既包括线性电阻，也允许含有一些非线性成分(该非线性成分要较小，其主要还是体现出欧姆定律特征)，但要求功率要足够大，耐压要足够高，至少要坚持到过热脱离器动作前不能损坏失效。

优选的，所述瞬态抑制二极管可替换为其他电压限制型元件，如齐纳二极管等，在没有电涌时，电压限制型元件具有高阻抗，但随着电涌电流和电压的升高，电压限制型元件的阻抗将持续性的减小。用于交流环境时采用背对背联接的双极性齐纳二极管，直流环境下可以采用单极性管，所述齐纳二极管的稳压电压值V_Z小于所接入的电网工作电压峰值。所述第二压敏电阻片的最大连续直流工作电压值与所述齐纳二极管的反向转折电压值V_R之和大于所接入的电网工作电压峰值。

串接在热保护支路的电压限制型元件(包括瞬态抑制二极管和齐纳二极管等)主要起两个作用，一是调节热保护支路启动的灵敏度；二是调节单端口组合电路耐受所接入电网电压波动的能力。电压限制型元件的导通电压值选得越低，热保护支路启动得就越早，第二压敏电阻片还没劣化到接近击穿时就动作脱离电网了。但电压限制型元件的导通电压值也不能选得过高，一旦选值高于电网峰值电压后，即使第二压敏电阻片已经劣化击穿短路了，电压限制型元件还能维持截止状态不导通，热保护支路就钝化失效了。

由于单端口组合电路中的最大连续工作电压值是由第二压敏电阻片的最大连续工作电压值与电压限制型元件的最大不导通电压值之和来决定，而第二压敏电阻片是在电涌吸收主回路上，其压敏电压值(正比于最大连续工作电压值) 不宜选得太高，以免升高残压值影响保护水平。因此，可以将电压限制型元件的最大不导通电压值选高一点，以耐受所接入电网工作电压的不稳定波动。

由于在电涌冲击时，正温度系数热敏电阻片和电压限制型元件的串联热保护支路的阻抗较高，两端又受到第一压敏电阻片的残压保护，所以几乎不会被电涌损坏，正温度系数热敏电阻片的直径可以选小一点，只要能够确保产生足够的热量使过热脱离器动作的前提下，直径小一点可以使热敏电阻的动作电流小一点，对电压限制型元件的冲击要小一点。而电压限制型元件的功率可以考虑选大一点，虽然在热保护启动导通转折的瞬间有可能被过大的动作电流击穿短路，但丝毫不影响热保护功能的效果，甚至还可以使正温度系数热敏电阻更快地达到热平衡。只是功率选大一点可以避免转折瞬间的电流冲击产生机械损伤，从而影响电路的可靠性。

优选的，所述瞬态抑制二极管可替换为电压开关型元件，没有电涌时，所述电压开关型元件具有高阻抗，当有电涌时，所述电压开关型元件能立即转换为低阻抗。此时，本发明的失效机理分析如下：

当第二压敏电阻片没有劣化或者压敏电压值还没有劣化到低于所接入电网电压峰值的某一比值时，每一次电涌来临，虽然电压开关型元件都要导通，但此时第二压敏电阻片还能够箝断电网的跟随电流，电涌消失后，电压开关型元件可以返回断开状态，热保护支路只是短暂导通，产生的热量不足以使热敏电阻温度有明显升高。当压敏电压值进一步劣化后，下一次电涌冲击就有可能箝不断电压开关型元件导通后的电网跟随电流，电压开关型元件返回不了断开状态，流过热保护支路的电流超过了正温度系数热敏电阻的动作电流，使它迅速达到居里温度附近的热平衡点，热量可以从容地从导热端头传导到过热脱离器，使过热脱离器可靠地动作脱离，使劣化了的SPD安全地退出电网。

对于那些并不少见的特殊情况，即当第二压敏电阻片劣化到一定程度或者已经处于加速劣化区时，此时它的抗电涌冲击能力已经大幅下降，一个能量较强的电涌就可以把它击穿或者接近击穿，此时它也丧失了箝断热保护支路中流过电压开关型元件的跟随电流的能力。当电涌消失后，由于耐电涌冲击能力比它强而基本完好的第一压敏电阻片仍然能够维持高阻状态，在电网中维持热稳定，不发生显著的劣化现象。此时电网工作电压仍然施加在热保护支路两端，而电压开关型元件仍然保持在导通状态，正温度系数热敏电阻就会快速升温到居里温度附近达到热平衡，从而使过热脱离器动作切断电源，使损坏的SPD安全地退出电网。

串接在热保护支路中的电压开关型元件的击穿导通电压值要与第一压敏电阻片的压敏电压值大致一致。若选取的太高，则需要较大的电涌通过第一压敏电阻片，才会有足够高的残压值使其击穿导通，影响热保护支路启动的灵敏度；若选取的太低，则会使其与第二压敏电阻片的最大连续工作电压值之和降低，影响单端口组合电路耐受所接入电网工作电压不稳定波动的能力。由于热敏电阻与电压开关型元件串联支路中的电涌电流很小，电压开关型元件可以选择通流量较小的小型化元件就足够了。

优选的，所述电压型开关型元件为气体放电管。所述第二压敏电阻片的压敏电压值大于所接入的电网工作电压峰值的50％。

优选的，所述第一压敏电阻片的压敏电压值是所接入的电网工作电压峰值的0.9至1.1倍。可以保证在第二压敏电阻片彻底击穿短路的情况下，在电涌消失后，第一压敏电阻片也可以维持高阻状态，在电网中维持热稳定，不发生显著的劣化，为热保护支路的动作提供充足的响应时间，提高单端口组合电路的安全性。当第一压敏电阻片的压敏电压值选得过低时，不能保证在此情况下可靠地维持热稳定，选得过高时，会提高单端口过压保护器件的限制电压指标，影响保护水平。

具体的，所述第一压敏电阻片的压敏电压值为280V-342V，其能够应用于接入220V电网时；或者，所述第一压敏电阻片的压敏电压值为140V-171V，其能够应用于接入110V电网时；或者，所述第一压敏电阻片的压敏电压值为 484V-591V，其能够应用于接入380V电网时。

优选的，所述第二压敏电阻片与所述正温度系数热敏电阻片之间通过导热物质进行热传导。通过导热物质可以将所述第二压敏电阻片开始加速劣化时产生的热量传导给所述正温度系数热敏电阻片，从而使正温度系数热敏电阻片的电阻值上升，缩短正温度系数热敏电阻片达到居里温度点的时间，并可减小它的动作电流。实现这种热量传导的物质有多种方式，例如可以将所有的内部连线都设计成低热阻导线，可将第二压敏电阻片产生的热量传导到整个的所述防雷过压保护电路，也就包含了所述正温度系数热敏电阻片。也可以将所述正温度系数热敏电阻片的一个电极面投影在所述第二压敏电阻片的一个电极面上，中间插入一片导热物质垫片再将它们依次固定在一起，第二压敏电阻片产生的热量就可以通过导热物质垫片传导给正温度系数热敏电阻片了。导热物质垫片可以是氧化铝陶瓷片或其他绝缘材料，甚至可以是压敏陶瓷片，只要不将所述瞬态抑制二极管短路或影响它工作就可以了。

优选的，所述第一压敏电阻片的耐冲击电流额定值高于所述第二压敏电阻片的耐冲击电流额定值。

优选的，所述第一压敏电阻片的第一压敏电阻片电极面面积大于所述第二压敏电阻片的第二压敏电阻片电极面面积。衡量压敏电阻片耐受电涌冲击能力有多项技术指标，最主要有：冲击电流I_imp，电流波形为10/350μs；最大放电电流I_max，电流波形为8/20μs；能量耐量，电流波形为2ms方波；电流冲击稳定性，就是以8/20μs波形标称放电电流In重复冲击所能耐受的次数等。相同几何尺寸下，通过调整瓷料配方或工艺参数可以优化其中一项或多项参数指标，但要全面提升还是比较困难。但是这些技术指标都是与压敏电阻片电极的面积成正比，因此，相同工艺条件下只要加大第一压敏电阻片电极的面积，就可以确保耐受电涌冲击能力全面超过第二压敏电阻片。

优选的，所述第一压敏电阻片的标称直径至少大于所述第二压敏电阻片的标称直径一个序列号。由于相邻序列号的直径比约为1.25倍，它们耐受电涌冲击能力的参数差别约为1.5倍，只要将第二压敏电阻片设计成与应用环境相匹配，那么第一压敏电阻片就属于冗余设计，其失效率将比第二压敏电阻片呈数量级减少，就可以保证让第二压敏电阻片先劣化。

本发明还公开了一种防雷过压保护装置，所述防雷过压保护装置采用了任一上述的一种防雷过压保护电路。具体的，所述第二压敏电阻片的一个电极面上连接有所述瞬态抑制二极管和所述第一压敏电阻片的一个电极，所述瞬态抑制二极管的另一个电极上连接有所述正温度系数热敏电阻片，所述正温度系数热敏电阻片的另一个电极上连接有所述第一压敏电阻片的另一个电极，所述第二压敏电阻片和/或所述正温度系数热敏电阻片上还焊接有低热阻导热端头，以实现元件的热耦合。所述瞬态抑制二极管可替换为齐纳二极管或电压开关型元件，元件的连接优先选择电极面之间直接焊接，尽量少用内部连接引线或导电支架。

优选的，所述第一压敏电阻片、所述第二压敏电阻片、所述瞬态抑制二极管(或齐纳二极管，或电压开关型元件)、所述正温度系数热敏电阻片封装为一体，用绝缘材料将除两引出端子外的其余表面裹封。

优选的，具有导热功能的低热阻导热端头采用铜等导热性能优良的材料，具有足够大的横截面积。并采用焊接等热耦合方式连接在发热源(压敏电阻片或正温度系数热敏电阻片上)，并且导热端头距发热源的距离要尽量的短、以获得最低的热阻，保证有足够的热量传导到过热脱离器。

优选的，所述第二压敏电阻片的一个电极面通过导电支架连接所述第一压敏电阻片的一个电极；所述正温度系数热敏电阻片的另一个电极通过内部连接线连接所述第一压敏电阻片的另一个电极。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明同时设有由第一压敏电阻片、第二压敏电阻片串联组成的吸收电涌脉冲的主通道，以及由第二压敏电阻片、瞬态抑制二极管(或齐纳二极管，或电压开关型元件)、正温度系数热敏电阻片串联而成的热保护支路，且两条支路并联。在常规失效情况和特殊失效情况下，SPD的过热脱离器均会动作切断电源，使得SPD最终以开路模式退出电路，相对于传统的短路模式，极大地提高了SPD的安全性，防止了短路击穿时产生的冒烟、拉弧、甚至起火燃烧的恶性事故。同时，过热脱离器上设有的状态指示器或者电、声、光报警装置，使得损坏的SPD很快就会被发现，维修人员可以方便地进行更换，达到了安全使用的目的，从而大大提高了SPD的安全性和可靠性，线路上连接的用电设备失效率也将大幅度减小。

另外，串接在热保护支路的电压限制型元件(或电压开关型元件)主要起两个作用，一是调节热保护支路启动的灵敏度；二是调节单端口组合电路耐受所接入电网电压波动的能力。

附图说明：

图1是现有技术所述的改善方案一的原理示意图。

图1中标记：1-压敏电阻陶瓷芯片，2-薄铜片电极，3-引出端子，4-弹性金属片，5-低熔点合金。

图2是本发明实施例1所述的一种防雷过压保护电路的示意图。

图3是本发明实施例2所述的一种防雷过压保护电路的示意图。

图4是本发明实施例3所述的一种防雷过压保护电路的示意图。

图5是本发明实施例4所述的一种防雷过压保护装置的零件图。

图6是本发明实施例4所述的一种防雷过压保护装置的组装图。

图2-图6中标记：1-第一压敏电阻片，11-第一压敏电阻片电极面，2-第二压敏电阻片，21-第二压敏电阻片电极面，3-瞬态抑制二极管，4-正温度系数热敏电阻片，5-引出端子，6-内部连接线，7-导电支架。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图2所示，一种防雷过压保护电路，包括第一压敏电阻片1、第二压敏电阻片2、瞬态抑制二极管3、正温度系数热敏电阻片4和引出端子5，所述正温度系数热敏电阻片4与所述瞬态抑制二极管3串联后再一起与所述第一压敏电阻片1并联，该串并联支路再与所述第二压敏电阻片2串联，形成一个单端口组合电路，其中，所述第一压敏电阻片1耐受电涌冲击的性能高于所述第二压敏电阻片2耐受电涌冲击的性能。

所述单端口组合电路的两个引出端子5均为低热阻导热端头，所述低热阻导热端头与所述第二压敏电阻片2相互热耦合，同时，所述低热阻导热端头与所述正温度系数热敏电阻片4相互热耦合。

所述第一压敏电阻片1的压敏电压值是所接入的电网工作电压峰值的0.9 至1.1倍；所述瞬态抑制二极管3的导通电压值小于所接入的电网工作电压峰值；所述第二压敏电阻片2的最大连续直流工作电压值与所述瞬态抑制二极管3 的最大不导通电压值之和大于所接入的电网工作电压峰值。

所述瞬态抑制二极管3可替换为齐纳二极管或电压开关型元件，所述电压开关型元件可选取为气体放电管。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述单端口组合电路的两个引出端子5仅一个为低热阻导热端头，且所述低热阻导热端头与所述第二压敏电阻片2相互热耦合。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，所述单端口组合电路的两个引出端子5 仅一个为低热阻导热端头，所述低热阻导热端头与所述正温度系数热敏电阻片4 相互热耦合(如图4所示)。

实施例4

如图5-图6所示，一种防雷过压保护装置，所述第二压敏电阻片2的一个第二压敏电阻片电极面21上连接有所述瞬态抑制二极管3，同时通过导电支架 7连接第一压敏电阻片1的一个第一压敏电阻片电极面11，所述瞬态抑制二极管3的另一个电极上连接有所述正温度系数热敏电阻片4，所述正温度系数热敏电阻片4的另一个电极通过内部连接线6连接有所述第一压敏电阻片1的另一个第一压敏电阻片电极面11，所述第二压敏电阻片2和/或所述正温度系数热敏电阻片4上还焊接有引出端子5，其中至少一个为低热阻导热端头。所述第二压敏电阻片2与所述第一压敏电阻片1之间通过导电支架7连接，所述导电支架7 为凹槽结构，在所述导电支架7的凹槽内安装有所述瞬态抑制二极管3和正温度系数热敏电阻片4，最后再将第一压敏电阻片1、所述第二压敏电阻片2、所述瞬态抑制二极管3、所述正温度系数热敏电阻片4封装为一体。

具体的，第一压敏电阻片1选择两片标称直径40mm的正方形压敏瓷片 (40K331x2)并联后等效替代以减小安装面积，该并联方式为本行业为减小安装面积而采用的常规方式，当然也可直接采用长方形压敏瓷片，其压敏电压为 330伏，最大放电电流Imax为80KA；第二压敏电阻片2选择标称直径40mm的正方形压敏瓷片40K331，压敏电压为330伏，最大放电电流Imax为40KA；瞬态抑制二极管3选择V_RWM＝200V，V_BR＝220V的轴向引线塑封双向瞬态抑制二极管，正温度系数热敏电阻4选择居里温度点160℃，常温阻值150欧姆，直径10mm 的圆片。该参考选择适合在220伏工频电网中工作，与其配套的过热脱离器的动作温度为120℃。

将整套装置连接在220伏工频线路上，并施加In＝20KA的电涌重复冲击，第90次冲击后过热脱离器动作，冷却到常温后测试第二压敏电阻片2的压敏电压值已经为0伏击穿短路，而第一压敏电阻片1仍为329伏，基本维持不变。

优选的，所述瞬态抑制二极管3齐纳二极管或电压开关型元件，所述电压开关型元件可选取为气体放电管。

实施例5

本实施例与实施例4的区别在于，所述第二压敏电阻片2与所述正温度系数热敏电阻片4之间通过导热物质进行热传导。例如可以将所有的内部连线6 都设计成低热阻导线，可将第二压敏电阻片2产生的热量传导到整个的所述防雷过压保护装置，也就包含了所述正温度系数热敏电阻片4。也可以将所述正温度系数热敏电阻片4的一个电极面投影在所述第二压敏电阻片2的一个电极面上，中间插入一片导热物质垫片再将它们依次固定在一起，第二压敏电阻片2 产生的热量就可以通过导热物质垫片传导给正温度系数热敏电阻片4了。导热物质垫片可以是氧化铝陶瓷片或其他绝缘材料，甚至可以是压敏陶瓷片，只要不将所述瞬态抑制二极管3短路或影响它工作就可以了。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种防雷过压保护电路，包括第一压敏电阻片(1)、第二压敏电阻片(2)、瞬态抑制二极管(3)、正温度系数热敏电阻片(4)和引出端子(5)，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻片(4)与所述瞬态抑制二极管(3)串联后再一起与所述第一压敏电阻片(1)并联，该串并联支路再与所述第二压敏电阻片(2)串联，形成一个单端口组合电路，其中，所述第一压敏电阻片(1)耐受电涌冲击的性能高于所述第二压敏电阻片(2)耐受电涌冲击的性能；

所述单端口组合电路的两个引出端子(5)中至少有一个为低热阻导热端头，所述正温度系数热敏电阻片(4)和/或第二压敏电阻片(2)上分别热耦合有所述低热阻导热端头。

2.根据权利要求1所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述瞬态抑制二极管(3)可替换为齐纳二极管或电压开关型元件。

3.根据权利要求2所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述电压开关型元件为气体放电管。

4.根据权利要求1所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述第一压敏电阻片(1)的压敏电压值是所接入的电网工作电压峰值的0.9至1.1倍。

5.根据权利要求1所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述第一压敏电阻片(1)的压敏电压值为280V-342V，其能够应用于接入220V电网时；

或者，所述第一压敏电阻片(1)的压敏电压值为140V-171V，其能够应用于接入110V电网时；

或者，所述第一压敏电阻片(1)的压敏电压值为484V-591V，其能够应用于接入380V电网时。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述第二压敏电阻片(2)与所述正温度系数热敏电阻片(4)之间通过导热物质进行热传导。

7.根据权利要求1-5任一所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述第一压敏电阻片(1)的第一压敏电阻片电极面(11)面积大于所述第二压敏电阻片(2)的第二压敏电阻片电极面(21)面积。

8.根据权利要求1-5任一所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述第一压敏电阻片(1)的标称直径至少大于所述第二压敏电阻片(2)的标称直径一个序列号。

9.根据权利要求1-5任一所述的一种防雷过压保护电路，其特征在于，所述正温度系数热敏电阻片(4)可替换为呈线性特征的电阻。

10.一种防雷过压保护装置，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的一种防雷过压保护电路。

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