CN113572128A - 一种过温和过电流一体式防护元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过温和过电流一体式防护元件，包括串联的双金属片元件、PTC热敏电阻，并共同固定在固定座上，所述双金属片元件的跳变温度低于PTC热敏电阻的居里温度；其中，所述的双金属片元件的一端与PTC热敏电阻的一面电极通过触点与触点层电接触实现串联结构，双金属片元件的另一端连接第一引出端子；所述的PTC热敏电阻的另一面电极连接第二引出端子；各组件共同安装在外壳内，并引出端子从外壳内同向或不同向引出。本发明的优点在于：回路中不再有漏电流，不会继续发热；若只是短时故障电流，可自动上电；双金属片元件的过温防护不需要贴近设备的发热源；具有结构简单、集成度高、性能可靠，可满足电子器件小型化的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种过温和过电流一体式防护元件，可以在电流异常或者温度异常时及时保护回路，保证回路彻底断路且无漏电流存在，是一种实现自动断电和自动上电的电路保护装置。
背景技术
高分子聚合物正温度系数热敏电阻（PPTC（Polymeric Positive TemperatureCoefficient））具有在低温环境下电阻较低，随温度升高其电阻增加，且在到达某个温度点时电阻急剧升高，为一种自恢复保险丝。广泛应用到通信、计算机、汽车、工业控制、家用电器等众多领域中。通常状态下，电路中的电流相对较小，PPTC温度较低，而当发生过流或过高温现象时，其电阻值会瞬间变得很大，切断线路中的电流，使电路处于一种近似“开路”状态，对电路中其它元件起到过流保护作用。
PTC热敏电阻兼具了过温保护，但受限于其原料中高分子材料的居里温度，不够灵敏。另一问题是PTC保护后，回路中仍存在漏电流，一直在持续发热，温度相对较高，需要人为切断电源才能恢复。
双金属片元件中的双金属片也称热双金属片，由于各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，膨胀系数较高的主动层的形变要大于膨胀系数较低的被动层的形变，从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲，电器正常工作时,双金属片处于自由状态,触点处于闭合状态，回路正常通流；当温度达到跳变温度时,双金属片受热产生内应力而迅速动作，触点分离,切断电路，从而起到控温作用。当电器冷却到复位温度时，触点自动闭合，恢复正常工作状态。
双金属片元件作为温度开关，为了更迅速的达到跳变温度，安装时必须紧贴发热源或者是被控器具的安装面，额外的需要一个固定双金属片的工序，且为了串联入回路中往往需要加长端子引线。
发明内容
本发明目的在于：提供一种过温和过电流一体式防护元件。
本发明目的通过下述技术方案实现：一种过温和过电流一体式防护元件，通过引出端子串联到被保护电路中，包括串联的双金属片元件、PTC热敏电阻，并共同固定在固定座上，所述双金属片元件的跳变温度低于PTC热敏电阻的居里温度；其中，
所述的双金属片元件的一端与PTC热敏电阻的一面电极通过触点与触点层电接触实现串联结构，双金属片元件的另一端连接第一引出端子；
所述的 PTC热敏电阻的另一面电极连接第二引出端子；
上述各组件共同安装在外壳内，并第一、第二引出端子从外壳内同向或不同向引出。
在上述方案基础上，所述双金属片元件的跳变温度为50-145℃，且至少低于所述PTC热敏电阻的居里温度10℃。
进一步的，所述PTC热敏电阻为高分子聚合物自恢复保险丝，其居里温度为70-160℃。
在上述方案基础上，所述的引出端为引线式，制成插脚端子，用于插孔过波峰焊焊接在PCB电路上；或者，所述的引出端为焊盘式，做成贴片，用于回流焊贴装在PCB电路上。
在上述方案基础上，所述触点层镀银层，或镀银片材，所述触点层的投影面积≤PTC热敏电阻的投影面积，触点层的投影面可以是圆形、矩形或其他不规则形状，用于与双金属片元件连接的触点实现电连接。
本发明原理是：
采用过温和过电流保护元件集成，包括过温保护元件和过流保护元件，其中过流保护元件采用具有正温度系数效应的高分子PTC热敏电阻，在低温环境下电阻较低，随温度升高其电阻增加，且在到达某个温度点时电阻急剧升高。通常状态下，电路中的电流相对较小，具有正温度系数效应的PTC热敏电阻温度较低，而当发生过流或过高温现象时，其电阻值会瞬间变得很大，切断线路中的电流，使电路处于一种近似“开路”状态，对电路中其它元件起到过流保护作用。过温保护元件采用的是双金属片元件，通过各组元层的热膨胀系数不同，当温度变化时，膨胀系数较高的主动层的形变要大于膨胀系数较低的被动层的形变，从而双金属片元件的整体就会向被动层一侧弯曲，电器正常工作时,双金属片处于自由状态,触点处于闭合状态，回路正常通流；当温度达到跳变温度时,双金属片受热产生内应力而迅速动作，触点分离，切断电路，从而起到控温作用。当电器冷却到复位温度时，触点自动闭合，恢复正常工作状态。
本发明主要应用于电路保护设计中，与现有双元件分开保护的技术相比，优点在于：
①在电流异常时通过PTC热敏电阻起保护，而PTC起保护后产生的热量使双金属片打开，切断电路，回路中彻底断路不再有漏电流，不会继续发热；
②若此时只是短时的故障电流，等温度降低，双金属片重新闭合，通路恢复，可以实现自动上电，无需人为的切断电源等PTC恢复低阻态；
③双金属片元件的过温防护不需要贴近设备的发热源，依靠PTC的热源来打开闭合；
④一体式器件，结构简单、集成度高，性能可靠，器件做到薄而小，满足电子器件小型化的要求。
附图说明
图1为实施例1中的过温和过电流一体式防护元件插孔式（引线端子）在正常工作状态下的结构示意图；
图2为实施例1中的过温和过电流一体式防护元件插孔式（引线端子）在保护动作状态下的结构示意图；
图3为实施例2中的过温和过电流一体式防护元件贴片式（焊盘端子）在正常工作状态下的结构示意图；
图4为实施例2中的过温和过电流一体式防护元件贴片式（焊盘端子）在保护动作状态下的结构示意图；
标号说明：
1——双金属片元件；
2——PTC热敏电阻；
3——触点；
8——触点层；
4、4’——固定座；
5、5’——外壳；
6——第一引线端子；
7——第一引线端子；
9——第一焊盘；
10——第二焊盘。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种过温和过电流一体式防护元件，通过第一、二引线端子6、7与外部电路串联，如图1所示，包括串联的双金属片元件1和PTC热敏电阻2，共同安装在固定座4上，所述的双金属片元件1的跳变温度为50-145℃，所述的PTC热敏电阻2的居里温度为70-160℃，且双金属片元件1的跳变温度比PTC热敏电阻2的居里温度至少低于10℃；
所述的双金属片元件1的一端与PTC热敏电阻2的一面电极通过触点3与触点层8电接触实现串联结构；双金属片元件1的另一端连接第一引线端子6；
所述的PTC热敏电阻2的另一面电极连接第二引线端子7；
上述部件共同插入外壳5内，第一引线端子6、第二引线端子7从外壳5内同向引出。
本实施例第一、二引线端子6、7，采用引线式端子材料，可用于插孔过波峰焊焊接在PCB电路上。
在正常工作状态下，如图1所示，双金属片元件1与PTC热敏电阻2通过触点3导通，回路依序从第一引线端子6、双金属片元件1、触点3、触点层8、PTC热敏电阻2到第二引线端子7形成串联通路。
当发生异常大电流时，PTC热敏电阻2快速动作，跃迁至高阻态，此时，其表面温度接近居里温度，双金属片元件1因为紧密挨着PTC热敏电阻2，受热膨胀，迅速跳变，触点打开，如图2所示，此时本发明器件回路彻底断开，没有漏电流，不再发热。
若该异常大电流仅是短时出现，则等温度降低后，双金属片元件1重新闭合，通路恢复，可以实现自动上电，无需人为的切断电源等PTC恢复低阻态。
当环境温度异常，超过双金属片元件1的跳变温度时，可以直接通过双金属片元件1的过温保护功能，切断电路，起到保护作用。
实施例2
一种过温和过电流一体式防护元件，通过第一、二焊盘9、10与外部电路串联，如图3所示，包括串联的双金属片元件1和PTC热敏电阻2，共同安装在固定座4’上，所述的双金属片元件1的跳变温度为50-145℃，所述的PTC热敏电阻2的居里温度为70-160℃，且双金属片元件1的跳变温度比PTC热敏电阻2的居里温度至少低于10℃；
所述的双金属片元件1的一端与PTC热敏电阻2的一面电极通过触点3与触点层8电接触实现串联结构；双金属片元件1的另一端连接第一焊盘9；
所述的PTC热敏电阻2的另一面电极连接第二焊盘10；
上述部件共同装配入外壳5’中。
在正常工作状态下，如图3所示，双金属片元件1与PTC热敏电阻2通过触点3导通，回路依序从第一焊盘9、双金属片元件1、触点3、触点层8、PTC热敏电阻2到第二焊盘10形成串联通路。
当发生异常大电流时，PTC热敏电阻2快速动作，跃迁至高阻态，此时，其表面温度接近居里温度，双金属片元件1因为紧密挨着PTC热敏电阻2，受热膨胀，迅速跳变，触点打开，如图4所示，此时本发明器件回路彻底断开，没有漏电流，不再发热。
若该异常大电流仅是短时出现，则等温度降低后，双金属片元件1重新闭合，通路恢复，可以实现自动上电，无需人为的切断电源等PTC恢复低阻态。
当环境温度异常，超过双金属片元件1的跳变温度时，可以直接通过双金属片元件1的过温保护功能，切断电路，起到保护作用。
第一、二焊盘9、10，采用焊盘式端子材料，可用于回流焊贴装在PCB电路上。
本发明的内容和特点已揭示如上，然而前面叙述的本发明仅仅简要地或只涉及本发明的特定部分，本发明的特征可能比在此公开的内容涉及的更多。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应该包括在不同部分中所体现的所有内容的组合，以及各种不背离本发明的替换和修饰，并为本发明的权利要求书所涵盖。
Claims (5)
1.一种过温和过电流一体式防护元件，通过引出端子串联到被保护电路中，其特征在于：包括串联的双金属片元件（1）、PTC热敏电阻（2），并共同固定在固定座上，所述双金属片元件（1）的跳变温度低于PTC热敏电阻（2）的居里温度；其中，
所述的双金属片元件（1）的一端与PTC热敏电阻（2）的一面电极通过触点（3）与触点层（8）电接触实现串联结构，双金属片元件（1）的另一端连接第一引出端子；
所述的 PTC热敏电阻（2）的另一面电极连接第二引出端子；
上述各组件共同安装在外壳内，并第一、第二引出端子从外壳内同向或不同向引出。
2.根据权利要求1所述的过温和过电流一体式防护元件，其特征在于：所述双金属片元件（1）的跳变温度为50-145℃，且至少低于所述PTC热敏电阻（2）的居里温度10℃。
3.根据权利要求1或2所述的过温和过电流一体式防护元件，其特征在于：所述PTC热敏电阻（2）为高分子聚合物自恢复保险丝，其居里温度为70-160℃。
4.根据权利要求1所述的过温和过电流一体式防护元件，其特征在于：所述的引出端为引线式，制成插脚端子，用于插孔过波峰焊焊接在PCB电路上；或者，所述的引出端为焊盘式，做成贴片，用于回流焊贴装在PCB电路上。
5.根据权利要求1所述的过温和过电流一体式防护元件，其特征在于：所述触点层（8）镀银层，或镀银片材，所述触点层（8）在投影面积≤PTC热敏电阻（2）的投影面积。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: Room 806, 8th floor, 125 Liuying Road, Hongkou District, Shanghai 200083 Applicant after: Shanghai Weian Electronics Co.,Ltd. Address before: Room 806, 8th floor, 125 Liuying Road, Hongkou District, Shanghai 200083 Applicant before: Shanghai Wei'an Electronic Co.,Ltd. |