CN115810459A - 复合式电路保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种复合式电路保护装置，包含第一压敏电阻器、电阻单元及多个导电引线。该电阻单元包括第一正温度系数(PTC)元件及第二压敏电阻器。所述导电引线分别连接于该第一PTC元件、该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器。该第二压敏电阻器与该第一PTC元件以串联方式电连接，该第一压敏电阻器与该电阻单元以并联方式电连接，且该第一压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压大于该第二压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压。本发明复合式电路保护装置具有优异的耐受性及可靠性，在过电流及过电压存在下，可保护压敏电阻器免于烧毁。
Description
技术领域
本发明涉及一种电路保护装置，特别是涉及一种复合式电路保护装置。
背景技术
美国专利US 8,508,328 B1记载一种插入式的聚合物正温度系数(polymerpositive temperature coefficient,PPTC)过电流(over-current)保护装置，该PPTC过电流保护装置包含第一电极、第二电极、焊料(solder material)、连结所述电极的导电引线及层压在所述电极间的PTC聚合物基材。该PTC聚合物基材形成至少一个孔洞，该孔洞具有能容纳该PTC聚合物基材在温度升高时的热膨胀的有效体积。
电气特性[例如工作电流(operating current)和高压突波耐受性(high-voltagesurge endurability)]是影响在PPTC过电流保护装置中发生电力突波(power surge)的重要因素。当增加该PTC聚合物基材的面积以增加该PPTC过电流保护装置的工作电流时，其更容易受到电力突波的损害。
虽然压敏电阻器(voltage-dependent resistor,VDR，或varistor)可与该PPTC过电流保护装置结合以对于组合得到的复合式电路保护装置赋予过电流及过电压(over-voltage)保护，但是VDR仍只能短暂承受电力突波(例如0.001秒)。也就是说，若突波时间区间超过截止时间区间，VDR即会因为过电流及过电压而烧毁或损坏，造成复合式电路保护装置永久丧失功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合式电路保护装置，可以克服上述背景技术的至少一个缺点。
本发明的复合式电路保护装置包含第一压敏电阻器、电阻单元及多个导电引线。该电阻单元包括第一正温度系数(positive temperature coefficient,PTC)元件及第二压敏电阻器。所述导电引线分别连接于该第一PTC元件、该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器。该第二压敏电阻器与该第一PTC元件以串联方式电连接，该第一压敏电阻器与该电阻单元以并联方式电连接，且该第一压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压大于该第二压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压。
本发明的复合式电路保护装置，
该第一PTC元件包括：
PTC层，具有两个相反表面，及
分别设置在该PTC层的两个相反表面的第一电极层及第二电极层，该第一电极层及该第二电极层各自具有周缘；
该第一压敏电阻器包括：
第一压敏电阻器层，具有两个相反表面，及
分别设置在该第一压敏电阻器层的两个相反表面的第三电极层及第四电极层，该第三电极层及该第四电极层各自具有周缘；
该第二压敏电阻器包括：
第二压敏电阻器层，具有两个相反表面，
设置在该第二压敏电阻器层的两个相反表面之一者的第五电极层，该第五电极层连接于该第一PTC元件的第二电极层，及
设置在该第二压敏电阻器层的两个相反表面之另一者的第六电极层，该第六电极层连接于该第一压敏电阻器的第三电极层，该第五电极层及该第六电极层各自具有周缘；且
所述导电引线包括连接于该第一压敏电阻器的第四电极层的第导电引线、设置在该第一压敏电阻器的第三电极层与该第二压敏电阻器的第六电极层之间的第二导电引线及连接于该第一PTC元件的第一电极层的第三导电引线。
本发明的复合式电路保护装置，该第一PTC元件的第一电极层及第二电极层各自具有电极表面，每一电极表面的表面积不大于90％该第一电极层及该第二电极层设置在该PTC层的两个相反表面的对应一者的表面积。
本发明的复合式电路保护装置，该第一压敏电阻器的第三电极层及第四电极层及该第二压敏电阻器的第五电极层及第六电极层各自具有电极表面，每一电极表面的表面积不大于90％该第三电极层、该第四电极层、该第五电极层及该第六电极层各自设置在该第一压敏电阻器层及该第二压敏电阻器层的两个相反表面的对应一者的表面积。
本发明的复合式电路保护装置，该第一压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压大于110％该第二压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压。
本发明的复合式电路保护装置，该第一压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压大于119％该第二压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压。
本发明的复合式电路保护装置，该第一PTC元件是聚合物PTC元件，该PTC层是聚合物PTC层。
本发明的复合式电路保护装置，该聚合物PTC层的组成包括非接枝的烯烃系聚合物及导电填料。
本发明的复合式电路保护装置，该导电填料是选自于碳黑粉末、金属粉末、导电陶瓷粉末或其组合。
本发明的复合式电路保护装置，该第一PTC元件处于过电流或过电压下而在该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器之一者烧毁之前跳脱。
本发明的复合式电路保护装置，该第一PTC元件处于过电流或过电压下而在10μs至10s之内跳脱。
本发明的复合式电路保护装置，该第一PTC元件处于不小于0.5A的过电流或大于该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器的压敏电压的过电压下而在1ms至10s之内跳脱。
本发明的复合式电路保护装置，该第一PTC元件处于不小于10A的过电流或大于该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器的压敏电压的过电压下而在1ms至1s之内跳脱。
本发明的复合式电路保护装置，该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器的至少其中一者形成有孔洞。
本发明的复合式电路保护装置，该第一PTC元件形成有孔洞。
本发明的复合式电路保护装置，该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器各自包括金属氧化物。
本发明的复合式电路保护装置，还包含封装材，该封装材包装该第一PTC元件、该第一压敏电阻器、该第二压敏电阻器及一部分所述导电引线。
本发明的复合式电路保护装置，该封装材是由环氧树脂所制得。
本发明的复合式电路保护装置，还包含第二PTC元件，且该第一压敏电阻器、该电阻单元及该第二PTC元件连接至同一节点。
本发明的复合式电路保护装置，还包含第三压敏电阻器，且该第三压敏电阻器与该第一压敏电阻器以并联方式电连接。
本发明的有益效果在于：本发明复合式电路保护装置具有优异的耐受性及可靠性，在过电流及过电压存在下，可保护压敏电阻器免于烧毁。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是本发明复合式电路保护装置的第一具体实施例的电路示意图；
图2是该第一具体实施例的剖视示意图；
图3是本发明复合式电路保护装置的第二具体实施例的示意图；
图4是本发明复合式电路保护装置的第三具体实施例的剖视示意图；
图5是该第三具体实施例的电路示意图；
图6是本发明复合式电路保护装置的第四具体实施例的剖视示意图；及
图7是该第四具体实施例的电路示意图。
具体实施方式
在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图1及图2，本发明用于保护电路装置A的复合式电路保护装置的第一实施例包含第一压敏电阻器2、电阻单元及多个导电引线8。该电阻单元包括第一正温度系数(PTC)元件1及第二压敏电阻器3。所述导电引线8分别连接于该第一PTC元件1、该第一压敏电阻器2及该第二压敏电阻器3。该第二压敏电阻器3与该第一PTC元件1以串联方式电连接；该第一压敏电阻器2与该电阻单元以并联方式电连接。该第一压敏电阻器2在1mA下量测的压敏电压(varistor voltage)大于该第二压敏电阻器3在1mA下量测的压敏电压。
在本发明的某些具体实施例中，该第一PTC元件1包括具有两个相反表面101、102的PTC层10，及分别设置在该PTC层10的两个相反表面101、102的第一电极层11及第二电极层12。在本实施例中，该第一电极层11及该第二电极层12通过焊料分别连接至该PTC层10的两个相反表面101、102。该第一电极层11及该第二电极层12各自具有周缘。该第一压敏电阻器2包括具有两个相反表面201、202的第一压敏电阻器层20，及分别设置在该第一压敏电阻器层20的两个相反表面201、202的第三电极层21及第四电极层22。在本实施例中，该第三电极层21及该第四电极层22通过焊料分别连接至该第一压敏电阻器层20的两个相反表面201、202。该第三电极层21及该第四电极层22各自具有周缘。该第二压敏电阻器3包括具有两个相反表面301、302的第二压敏电阻器层30；设置在该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301、302之一者的第五电极层31(在图2中，该第五电极层31设置在该表面301)，该第五电极层31连接于该第一PTC元件1的第二电极层12；及设置在该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301、302之另一者的第六电极层32，该第六电极层32连接于该第一压敏电阻器2的第三电极层21。在本实施例中，该第五电极层31及该第六电极层32通过焊料分别连接至该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301、302。该第五电极层31及该第六电极层32各自具有周缘。所述导电引线8包括第一导电引线81、第二导电引线82及第三导电引线83。该第一导电引线81通过焊料连接于该第一压敏电阻器2的第四电极层22，该第二导电引线82通过焊料设置在该第一压敏电阻器2的第三电极层21与该第二压敏电阻器3的第六电极层32之间，该第三导电引线83通过焊料连接于该第一PTC元件1的第一电极层11。该第一导电引线81、该第二导电引线82及该第三导电引线83各自沿着其对应连接的表面的方向延伸。
在本发明的某些具体实施例中，该第一PTC元件1的第一电极层11及第二电极层12各自具有实质上平行且对应于该两个相反表面101、102的电极表面。每一电极表面的表面积不大于90％该第一电极层11及该第二电极层12设置在该第一PTC元件1的两个相反表面101、102的对应一者的表面积。
在本发明的某些具体实施例中，该第一压敏电阻器2的第三电极层21及第四电极层22各自具有实质上平行且对应于该两个相反表面201、202的电极表面。每一电极表面的表面积不大于90％该第三电极层21及该第四电极层22设置在该第一压敏电阻器层20的两个相反表面201、202的对应一者的表面积。
在本发明的某些具体实施例中，该第二压敏电阻器3的第五电极层31及第六电极层32各自具有实质上平行且对应于该两个相反表面301、302的电极表面。每一电极表面的表面积不大于90％该第五电极层31及该第六电极层32设置在该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301、302的对应一者的表面积。
在本发明的某些具体实施例中，该第一压敏电阻器2在1mA下量测的压敏电压大于110％该第二压敏电阻器3在1mA下量测的压敏电压。该第一压敏电阻器2在1mA下量测的压敏电压大于119％该第二压敏电阻器3在1mA下量测的压敏电压。
在本发明的某些具体实施例中，该第一PTC元件1是聚合物PTC(PPTC)元件，该PTC层10是聚合物PTC层。在本实施例中，该第一PTC元件1处于过电流或过电压下而在该第一压敏电阻器2及该第二压敏电阻器3之一者烧毁之前跳脱。在本发明的某些具体实施例中，该第一PTC元件1处于过电流或过电压下而在10μs至10s之内跳脱。在本发明的某些具体实施例中，该第一PTC元件1处于不小于0.5A的过电流或大于该第一压敏电阻器2及该第二压敏电阻器3的压敏电压的过电压下而在1ms至10s之内跳脱。在本发明的某些具体实施例中，该第一PTC元件1处于不小于10A的过电流或大于该第一压敏电阻器2及该第二压敏电阻器3的压敏电压的过电压下而在1ms至1s之内跳脱。
在本发明的某些具体实施例中，该第一PTC元件1形成有至少一个孔洞13(参阅图2)。该孔洞13形成在该PTC层10中。该第一PTC元件1的PTC层10具有周缘103，该周缘103定义该PTC层10的边界并与该PTC层10的两个相反表面101、102互连。该孔洞13与该PTC层10的周缘103相间隔，且具有能容纳该第一PTC层10在温度升高时的热膨胀的有效体积，以避免该PTC层10发生不欲的结构变形，进而可能不利于该PTC层10的电气特性(例如工作电流和高压突波耐受性)。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞13贯穿该PTC层10的两个相反表面101、102中的至少其中一者。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞13还贯穿该第一电极层11及该第二电极层12中的至少其中一者。在本实施例中，该孔洞13贯穿该PTC层10的两个相反表面101、102及该第一电极层11、该第二电极层12，以形成穿孔。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞13沿着穿过该第一PTC元件1的几何中心且横过该两个相反表面101、102的线延伸。该孔洞13是由孔洞定义壁所定义，该孔洞定义壁具有平行于该PTC层10的两个相反表面101、102的横截面。该孔洞定义壁的横截面可为圆形、方形、椭圆形、三角形、十字形等。
在本发明的某些具体实施例中，该第一压敏电阻器2形成有至少一个孔洞23(参阅图2)。该孔洞23形成在该第一压敏电阻器层20中。该第一压敏电阻器2的第一压敏电阻器层20具有周缘203，该周缘203定义该第一压敏电阻器层20的边界并与该第一压敏电阻器层20的两个相反表面201、202互连。该孔洞23与该第一压敏电阻器层20的周缘203相间隔，且具有能容纳该第一压敏电阻器层20在温度升高时的热膨胀的有效体积，以避免该第一压敏电阻器层20发生不欲的结构变形，进而可能不利于该第一压敏电阻器层20的电气特性。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞23贯穿该第一压敏电阻器层20的两个相反表面201、202中的至少其中一者。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞23还贯穿该第三电极层21及该第四电极层22中的至少其中一者。在本实施例中，该孔洞23贯穿该第一压敏电阻器层20的两个相反表面201、202及该第三电极层21、该第四电极层22，以形成穿孔。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞23沿着穿过该第一压敏电阻器2的几何中心且横过该两个相反表面201、202的线延伸。该孔洞23是由孔洞定义壁所定义，该孔洞定义壁具有平行于该第一压敏电阻器层20的两个相反表面201、202的横截面。该孔洞定义壁的横截面可为圆形、方形、椭圆形、三角形、十字形等。
在本发明的某些具体实施例中，该第二压敏电阻器3形成有至少一个孔洞33(参阅图2)。该孔洞33形成在该第二压敏电阻器层30中。该第二压敏电阻器3的第二压敏电阻器层30具有周缘303，该周缘303定义该第二压敏电阻器层30的边界并与该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301、302互连。该孔洞33与该第二压敏电阻器层30的周缘303相间隔，且具有能容纳该第二压敏电阻器层30在温度升高时的热膨胀的有效体积，以避免该第二压敏电阻器层30发生不欲的结构变形，进而可能不利于该第二压敏电阻器层30的电气特性。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞33贯穿该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301,302中的至少其中一者。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞33还贯穿该第五电极层31及该第六电极层32中的至少其中一者。在本实施例中，该孔洞33贯穿该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301、302及该第五电极层31、该第六电极层32，以形成穿孔。在本发明的某些具体实施例中，该孔洞33沿着穿过该第二压敏电阻器3的几何中心且横过该两个相反表面301、302的线延伸。该孔洞33是由孔洞定义壁所定义，该孔洞定义壁具有平行于该第二压敏电阻器层30的两个相反表面301、302的横截面。该孔洞定义壁的横截面可为圆形、方形、椭圆形、三角形、十字形等。
根据本发明，该第一PTC元件1的PTC层10包括PTC基材及分散在该PTC基材中的导电填料。该PTC基材可由含有非接枝的烯烃系聚合物(non-grafted olefin-basedpolymer)的聚合物组合物所制得。在本发明的某些具体实施例中，该非接枝的烯烃系聚合物可为但不限于高密度聚乙烯(HDPE)。在本发明的某些具体实施例中，该聚合物组合物还包括经接枝的烯烃系聚合物(grafted olefin-based polymer)。在本发明的某些具体实施例中，该经接枝的烯烃系聚合物可为但不限于经羧酸酐接枝的烯烃系聚合物(例如经马来酸酐接枝的烯烃系聚合物)。本发明适用的导电填料是选自于碳黑(carbon black)粉末、金属粉末、导电陶瓷粉末或前述的组合，但不限于此。
在本发明的某些具体实施例中，该第一压敏电阻器2包括金属氧化物。在本发明的某些具体实施例中，该第二压敏电阻器3包括金属氧化物。在本发明的某些具体实施例中，该第一压敏电阻器2及该第二压敏电阻器3可为金属氧化物压敏电阻器(metal-oxidevaristor)
参阅图3，本发明的复合式电路保护装置的第二实施例与第一实施例相似，差异处在于第二实施例还包含封装材7，该封装材7包装该第一PTC元件1、该第一压敏电阻器2、该第二压敏电阻器3、一部分该第一导电引线81、一部分该第二导电引线82及一部分该第三导电引线83。在本发明的某些具体实施例中，该封装材7是由环氧树脂所制得。
参阅图4及图5，本发明的复合式电路保护装置的第三实施例与第一实施例相似，差异处在于第三实施例还包含第二PTC元件4，且该第一压敏电阻器、该电阻单元及该第二PTC元件连接至同一节点。在本实施例中，该第二PTC元件4与该电路装置A以串联方式电连接。该第二PTC元件4包括具有两个相反表面401、402的第二PTC层40，及分别设置在该第二PTC层40的两个相反表面401、402的第七电极层41及第八电极层42。在本实施例中，该第七电极层41及该第八电极层42通过焊料分别连接至该第二PTC层40的两个相反表面401、402。该第七电极层41及该第八电极层42各自具有周缘。所述导电引线8还包括第四导电引线84，该第四导电引线84通过焊料连接于该第二PTC元件4的第八电极层42。该第一导电引线81通过焊料设置在该第一压敏电阻器2的第四电极层22与该第二PTC元件4的第七电极层41。该第四导电引线84沿着其连接的第八电极层42的表面的方向延伸。在本发明的某些具体实施例中，该第二PTC元件4形成有至少一个孔洞(图未示)。在本发明的某些具体实施例中，该第二PTC元件4的第七电极层41及第八电极层42各自具有实质上平行且对应于该两个相反表面401、402的电极表面。每一电极表面的表面积不大于90％该第七电极层41及该第八电极层42设置在该第二PTC层40的两个相反表面401、402的对应一者的表面积。
参阅图6及图7，本发明的复合式电路保护装置的第四实施例与第一实施例相似，差异处在于第四实施例还包含第三压敏电阻器5，且该第三压敏电阻器5与该第一压敏电阻器2以并联方式电连接。在本实施例中，该第三压敏电阻器5与该电路装置A以并联方式电连接。该第三压敏电阻器5包括具有两个相反表面501、502的第三压敏电阻器层50，及分别设置在该第三压敏电阻器层50的两个相反表面501、502的第九电极层51及第十电极层52。在本实施例中，该第九电极层51及该第十电极层52通过焊料分别连接至该第三压敏电阻器层50的两个相反表面501、502。该第九电极层51及该第十电极层52各自具有周缘。所述导电引线8还包括第五导电引线85，该第五导电引线85通过焊料连接于该第三压敏电阻器5的第十电极层52。该第一导电引线81通过焊料设置在该第一压敏电阻器2的第四电极层22与该第三压敏电阻器5的第九电极层51。该第五导电引线85沿着其连接的第十电极层52的表面的方向延伸。在本发明的某些具体实施例中，该第三压敏电阻器5形成有至少一个孔洞(图未示)。在本发明的某些具体实施例中，该第三压敏电阻器5的第九电极层51及第十电极层52各自具有实质上平行且对应于该两个相反表面501、502的电极表面。每一电极表面的表面积不大于90％该第九电极层51及该第十电极层52设置在该第三压敏电阻器层50的两个相反表面501、502之对应一者的表面积。
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
实施例
＜实施例1(E1)＞
将10g HDPE(购自Formosa Plastics工业股份有限公司，产品型号：HDPE9002)作为非接枝的烯烃系聚合物、10g经马来酸酐接枝的HDPE(购自杜邦公司，产品型号：MB100D)作为经羧酸酐接枝的烯烃系聚合物、15g碳黑粉末(购自Columbian Chemicals公司，产品型号：Raven 430UB)作为导电填料及15g氢氧化镁(购自Martin Marietta MagnesiaSpecialties公司，产品型号：
MH 10)在混炼机(厂牌：Brabender)中混合，以温度为200℃、搅拌转速为30rpm的条件混合配料10min，以得到配料混合物。
将上述得到的配料混合物置于模具中，以热压温度为200℃及热压压力为80kg/cm2的条件进行热压4min，以形成PTC聚合物层薄片。将PTC聚合物层薄片从模具中取出后置于两片铜箔(分别作为第一电极层11及第二电极层12)之间，并在200℃及80kg/cm2下进行热压4min，以形成厚度为2.2mm的PPTC层合体。再将该PPTC层合体裁切成多个直径为14.5mm的圆形(面积约为165.1mm2)小片(chip，下称PPTC小片)。将PPTC小片进行蚀刻处理以移除部分该第一电极层11及该第二电极层12的周缘，使每一第一电极层11及每一第二电极层12形成直径为13.7mm的圆形(面积约为147.4mm2)电极层，再用Co-60γ射线以总辐射剂量150kGy照射每一小片(作为第一PTC元件1)。
圆形的第二金属氧化物压敏电阻器(metal-oxide varistor，作为第二压敏电阻器3，购自Ceramate Technical公司，产品型号：20D361K，直径为20.0mm，面积约为314.2mm2，下称MOV-2)包括第二压敏电阻器层30及两个电极层(分别作为第五电极层31及第六电极层32)，所述电极层分别连接该第二压敏电阻器层30的两个相反表面。将该MOV-2进行蚀刻处理以移除部分所述电极层的周缘，使每一第五电极层31及每一第六电极层32形成直径为18.9mm(面积约为280.6mm2)的圆形电极层。再将该MOV-2的第五电极层31焊接在上述PPTC小片的其中一片铜箔(第二电极层12)上，接着焊接第三导电引线83至该PPTC小片的另一片铜箔(第一电极层11)上，并焊接第二导电引线82至该第六电极层32上。圆形的第一金属氧化物压敏电阻器(作为第一压敏电阻器2，购自Ceramate Technical公司，产品型号：20D431K，直径为20.0mm，面积约为314.2mm2，下称MOV-1)包括第一压敏电阻器层20及两个电极层(分别作为第三电极层21及第四电极层22)，所述电极层分别连接该第一压敏电阻器层20的两个相反表面。将该MOV-1进行蚀刻处理以移除部分所述电极层的周缘，使每一第三电极层21及每一第四电极层22形成直径为18.9mm(面积约为280.6mm2)的圆形电极层。再将该第三电极层21焊接在上述第二导电引线82及第六电极层32上，并焊接第一导电引线81至该第四电极层22上，以形成如图2所示的复合式电路保护装置。如图1所示，在E1中，该MOV-2与该PPTC小片以串联方式电连接，以形成电阻单元；该MOV-1与该电阻单元以并联方式电连接(使该第一导电引线81与该第三导电引线83直接电连接)。
根据Underwriter Laboratories公司对于热敏电阻类型的装置(thermistor-type device)的安全标准UL 1434测量每一片PPTC小片的保持电流(hold current，即正常操作时的最大电流值)、跳脱电流(trip current，即PPTC元件达到高电阻状态所需的最小电流值)、额定电压(rated voltage，即PPTC元件工作时适用的电压)及耐受电压(withstand voltage，即不会造成PPTC元件故障或损坏的最大电压)。此外，根据Underwriter Laboratories公司对于瞬间电压突波抑制器(transient voltage surgesuppressor)的安全标准UL 1449测量MOV元件的压敏电压(即MOV触发工作的电压)及箝制电压(clamping voltage，即MOV可提供限制的最大电压)。PPTC小片及MOV-1、MOV-2的性质测量结果分别如表1及表2所示。
表1
| 保持电流 | 跳脱电流 | 额定电压 | 耐受电压 | |
| PPTC小片 | 0.08A | 0.16A | 250V | 250V |
表2
| 压敏电压<sup>a</sup> | 箝制电压<sup>b</sup> | 最高尖峰电流<sup>c</sup> | |
| MOV-1 | 431V | 710V | 6500A |
| MOV-2 | 360V | 595V | 6500A |
a：在1mA下量测。
b：在脉波波形(tp)8/20μs及脉波电流(Ip)50A下量测。
c：在脉波波形(tp)8/20μs下量测。
＜实施例2(E2)＞
E2的复合式电路保护装置的结构与E1相似，差异处在于该MOV-1形成有圆形穿孔(直径为1.5mm，圆面积为1.77mm2)(如表3所示)。
＜实施例3(E3)＞
E3的复合式电路保护装置的结构与E1相似，差异处在于该MOV-2形成有圆形穿孔(直径为1.5mm，圆面积为1.77mm2)(如表3所示)。
＜实施例4(E4)＞
E4的复合式电路保护装置的结构与E2相似，差异处在于该MOV-2形成有圆形穿孔(直径为1.5mm，圆面积为1.77mm2)(如表3所示)。
＜实施例5至8(E5-E8)＞
E5-E8的复合式电路保护装置的结构分别与E1-E4相似，差异处在于该PPTC小片形成有圆形穿孔(直径为1.5mm，圆面积为1.77mm2)(如表3所示)。
＜比较例1至2(CE1-CE2)＞
CE1及CE2的电路保护装置分别为E1及E2中所使用的MOV-1(如表3所示)。
＜比较例3至4(CE3-CE4)＞
CE3及CE3的电路保护装置分别为E1及E3中所使用的MOV-2(如表3所示)。
＜比较例5至8(CE5-CE8)＞
CE5-CE8的复合式电路保护装置的工艺条件分别与E1、E5、E2及E6相似，差异处在于CE5-CE8中不含MOV-2，且该MOV-1是设置在该第二压敏电阻器3的位置(即在CE5-CE8中，该MOV-1与该PPTC小片以串联方式电连接)(如表3所示)。
＜比较例9至12(CE9-CE12)＞
CE9-CE12的复合式电路保护装置的工艺条件分别与E1、E5、E3及E7相似，差异处在于CE9-CE12中不含MOV-1(即在CE9-CE12中，该MOV-2与该PPTC小片以串联方式电连接)(如表3所示)。
＜比较例13至20(CE13-CE20)＞
CE13-CE20的复合式电路保护装置的工艺条件分别与E1、E3、E2、E4、E5、E7、E6及E8相似，差异处在于CE13-CE20中该MOV-1是设置在该第二压敏电阻器3的位置，且该MOV-2是设置在该第一压敏电阻器2的位置(即在CE13-CE20中，该MOV-1与该PPTC小片以串联方式电连接，以形成电阻单元；该MOV-2与该电阻单元以并联方式电连接)(如表3所示)。
E1-E8及CE1-CE20的(复合式)电路保护装置的结构统整如表3所示。
表3
“--”表示无此元件。
性能测试
[高电流脉冲测试(High current impulse test)]
对于E1-E8与CE1-CE20的(复合式)电路保护装置各取10个作为测试样品，进行高电流脉冲测试。
高电流脉冲测试是使用多脉冲产生器(multiple impulse generator，购自EMCPARTNER公司，型号：MIG0624LP1)在25℃下施予大于该MOV-1及该MOV-2的压敏电压(600Vdc、650Vdc、700Vdc及750Vdc)及该PPTC小片的过电流(6500A)，在脉波波形(tp)8/20μs下测试样品。测试结果分别如表4所示。
表4
表4结果显示，CE1-CE2只含有该MOV-1的测试样品处于6500A的过电流和750V的过电压(大于该MOV-1的箝制电压710V)下烧毁，且该损坏无法修复。CE3-CE4只含有该MOV-2的测试样品处于6500A的过电流和过电压(大于该MOV-2的箝制电压595V)下烧毁。CE5-CE12只含有该PPTC小片及该MOV-1或该MOV-2的测试样品处于6500A的过电流和过电压(大于该MOV-1或该MOV-2的箝制电压)下烧毁。而CE13-CE20含有该PPTC小片、该MOV-1及该MOV-2的测试样品(该MOV-1是设置在该第二压敏电阻器3的位置而非设置在该第一压敏电阻器2的位置，且该MOV-2是设置在该第一压敏电阻器2的位置而非设置在该第二压敏电阻器3的位置)处于6500A的过电流和过电压下烧毁。特别是，当施予600-700V(大于该MOV-2的箝制电压595V)时，该MOV-2烧毁。而当施予大于该MOV-1的箝制电压710V时，该MOV-1烧毁。
相反地，E1-E8含有该PPTC小片、该MOV-1及该MOV-2的组合的所有测试样品(其中该MOV-2与该PPTC小片以串联方式电连接，以形成电阻单元；该MOV-1与该电阻单元以并联方式电连接)皆通过高电流脉冲测试而没有烧毁。
[突波免疫测试(Surge immunity test)]
对于E1-E8与CE1-CE20的复合式电路保护装置各取10个作为测试样品，进行突波免疫测试。
突波免疫测试是以定电压(600Vac及700Vac，大于该MOV-1及该MOV-2的压敏电压)及定电流(0.5A及10A的过电流)接通第一导电引线81与第三导电引线83 60秒后再关闭的方式进行测试。如果该PPTC小片、该MOV-1及该MOV-2都没有烧毁或损坏，该测试样品即为通过突波免疫测试，并记录该PPTC小片发生跳脱的时间的平均值(若有跳脱)。如果该PPTC小片、该MOV-1或该MOV-2烧毁，该测试样品即为烧毁，并记录其发生烧毁的时间的平均值。结果分别如表5所示。
表5
表5结果显示，CE1-CE4只含有该MOV-1或该MOV-2的测试样品处于0.5A的过电流和过电压下在7s之内烧毁，或处于10A的过电流和过电压下在2s之内烧毁，且该损坏无法修复。
相反地，E1-E8及CE5-CE20含有该PPTC小片及至少一个MOV的组合的所有测试样品皆通过突波免疫测试而没有烧毁，是由于该PPTC小片的跳脱时间短且能耐受高电压。此外，相较于E1，E2-E8的PPTC小片及/或MOV形成有穿孔的测试样品提升了热量传递，可进一步缩短该PPTC小片发生跳脱的时间，并防止过电流流经该MOV-1或该MOV-2，因此保护其MOV-1或MOV-2免于烧毁。换句话说，在E1-E8的测试样品中，PPTC小片处于过电流及大于该MOV-1及该MOV-2的压敏电压的电压下而在该MOV-1或该MOV-2烧毁之前跳脱。
综上所述，本发明通过上述该PTC元件、该第一压敏电阻器2与该第二压敏电阻器3的电连接关系，并控制该MOV-1的压敏电压大于该MOV-2的压敏电压，在过电流及过电压存在下，该第一压敏电阻器2与该第二压敏电阻器3可相互保护彼此免于因过电流、过电压或短暂的电力突波而烧毁，本发明复合式电路保护装置因而得以在无受损下重复使用，而显现其优异的耐受性及可靠性，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。
Claims (20)
1.一种复合式电路保护装置，其特征在于：该复合式电路保护装置包含：
第一压敏电阻器；
电阻单元，包括第一PTC元件及第二压敏电阻器；及
多个导电引线，分别连接于该第一PTC元件、该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器，
其中，
该第二压敏电阻器与该第一PTC元件以串联方式电连接；
该第一压敏电阻器与该电阻单元以并联方式电连接；且
该第一压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压大于该第二压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压。
2.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：
该第一PTC元件包括：
PTC层，具有两个相反表面，及
分别设置在该PTC层的两个相反表面的第一电极层及第二电极层，该第一电极层及该第二电极层各自具有周缘；
该第一压敏电阻器包括：
第一压敏电阻器层，具有两个相反表面，及
分别设置在该第一压敏电阻器层的两个相反表面的第三电极层及第四电极层，该第三电极层及该第四电极层各自具有周缘；
该第二压敏电阻器包括：
第二压敏电阻器层，具有两个相反表面，
设置在该第二压敏电阻器层的两个相反表面之一者的第五电极层，该第五电极层连接于该第一PTC元件的第二电极层，及
设置在该第二压敏电阻器层的两个相反表面之另一者的第六电极层，该第六电极层连接于该第一压敏电阻器的第三电极层，该第五电极层及该第六电极层各自具有周缘；且所述导电引线包括连接于该第一压敏电阻器的第四电极层的第一导电引线、设置在该第一压敏电阻器的第三电极层与该第二压敏电阻器的第六电极层之间的第二导电引线及连接于该第一PTC元件的第一电极层的第三导电引线。
3.根据权利要求2所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一PTC元件的第一电极层及第二电极层各自具有电极表面，每一电极表面的表面积不大于90％该第一电极层及该第二电极层设置在该PTC层的两个相反表面的对应一者的表面积。
4.根据权利要求2所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一压敏电阻器的第三电极层及第四电极层及该第二压敏电阻器的第五电极层及第六电极层各自具有电极表面，每一电极表面的表面积不大于90％该第三电极层、该第四电极层、该第五电极层及该第六电极层各自设置在该第一压敏电阻器层及该第二压敏电阻器层的两个相反表面的对应一者的表面积。
5.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压大于110％该第二压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压。
6.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压大于119％该第二压敏电阻器在1mA下量测的压敏电压。
7.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一PTC元件是聚合物PTC元件，该PTC层是聚合物PTC层。
8.根据权利要求7所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该聚合物PTC层的组成包括非接枝的烯烃系聚合物及导电填料。
9.根据权利要求8所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该导电填料是选自于碳黑粉末、金属粉末、导电陶瓷粉末或其组合。
10.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一PTC元件处于过电流或过电压下而在该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器之一者烧毁之前跳脱。
11.根据权利要求10所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一PTC元件处于过电流或过电压下而在10μs至10s之内跳脱。
12.根据权利要求10所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一PTC元件处于不小于0.5A的过电流或大于该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器的压敏电压的过电压下而在1ms至10s之内跳脱。
13.根据权利要求10所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一PTC元件处于不小于10A的过电流或大于该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器的压敏电压的过电压下而在1ms至1s之内跳脱。
14.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器的至少其中一者形成有孔洞。
15.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一PTC元件形成有孔洞。
16.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该第一压敏电阻器及该第二压敏电阻器各自包括金属氧化物。
17.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该复合式电路保护装置还包含封装材，该封装材包装该第一PTC元件、该第一压敏电阻器、该第二压敏电阻器及一部分所述导电引线。
18.根据权利要求17所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该封装材是由环氧树脂所制得。
19.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该复合式电路保护装置还包含第二PTC元件，且该第一压敏电阻器、该电阻单元及该第二PTC元件连接至同一节点。
20.根据权利要求1所述的复合式电路保护装置，其特征在于：该复合式电路保护装置还包含第三压敏电阻器，且该第三压敏电阻器与该第一压敏电阻器以并联方式电连接。
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