CN117913761A - 浪涌保护装置 - Google Patents

Abstract

一种浪涌保护装置(SPD)模块包括印刷电路板(PCB)、第一电极、第二电极和电连接在第一电极和第二电极之间的压敏电阻。SPD模块形成限定包含压敏电阻的室的壳体组件。PCB形成壳体组件的一部分。

Description

浪涌保护装置

相关申请

本申请要求2022年10月18日提交的美国临时专利申请No.63/380,048的权益和优先权，该申请的公开内容通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明涉及浪涌保护装置(SPD)。

背景技术

许多应用在开关操作或电力网络中的故障期间产生具有高能量的临时过电压。这些过量的能量必须由装置吸收，而不在设备或负载上产生高残余电压。

为了满足上述要求，一个或多个金属氧化物压敏电阻(即电压相关电阻器)用来在瞬态事件期间吸收电能并将电压保持在期望的低值。压敏电阻具有特征箝位电压，使得响应于超过规定电压的电压增加，压敏电阻形成用于过电压电流的低电阻分流路径，这降低了对敏感设备的损坏的可能性。

压敏电阻已经根据不同应用的若干种设计被构造。对于诸如电信设施的保护的重负荷应用(例如，浪涌电流能力在从约60至100kA的范围内)，通常采用块状压敏电阻。块状压敏电阻典型地包括灌封在塑料壳体中的盘形压敏电阻元件。压敏电阻盘通过压力铸造诸如氧化锌的金属氧化物材料或诸如碳化硅的其它合适的材料而形成。铜或其它导电材料被火焰喷涂到盘的相对表面上。环形电极结合到带涂层的相对表面，并且盘和电极组件封装在塑料壳体内。这样的块状压敏电阻的示例包括可得自Siemens Matsushita ComponentsGmbH&Co.KG的产品号SIOV-B86OK250和可得自Harris Corporation的产品号V271BA60。

另一种压敏电阻设计包括容纳在盘式二极管壳中的高能压敏电阻盘。二极管壳具有相对的电极板，并且压敏电阻盘定位在该相对的电极板之间。电极中的一者或两者包括设置在电极板和压敏电阻盘之间的弹簧构件，以将压敏电阻盘保持在适当位置。一个或多个弹簧构件仅提供与压敏电阻盘相对小的接触面积。

上述压敏电阻构造在使用中常常表现不够好。通常，压敏电阻过热并着火。过热可导致电极从压敏电阻盘分离，从而导致电弧放电和进一步的火灾危险。可能出现压敏电阻盘的孔蚀的趋势，继而导致压敏电阻表现的性能脱离其指定范围。在高电流脉冲期间，现有技术的压敏电阻盘可能由于压电效应而开裂，从而降低性能。这样的压敏电阻的失效已经导致对最低性能规格的新的政府法规。压敏电阻的制造商已经发现难以满足这些新法规的要求。

发明内容

根据一些实施例，浪涌保护装置(SPD)模块包括印刷电路板(PCB)、第一电极、第二电极和电连接在第一和第二电极之间的压敏电阻。SPD模块形成限定包含压敏电阻的室的壳体组件。PCB形成壳体组件的一部分。

根据一些实施例，第一电极是限定空腔和与空腔连通的壳体电极开口的壳体电极，压敏电阻包含在空腔中，并且PCB闭合壳体电极开口以封闭室。

在一些实施例中，第二电极是延伸到空腔中的活塞电极，并且压敏电阻在壳体电极和活塞电极之间设置在空腔中。

在一些实施例中，PCB包括限定在其中的孔，并且活塞电极的一体端子柱延伸穿过该孔。

根据一些实施例，SPD模块包括压敏电阻叠堆，该压敏电阻叠堆包括压敏电阻构件的叠堆。压敏电阻叠堆电连接在第二电极和壳体电极之间。压敏电阻叠堆包括至少一个导电互连构件，该导电互连构件在第二电极和壳体电极之间电并联地连接压敏电阻构件中的至少两个。SPD模块包括由电绝缘材料形成的间隔件。间隔件包括接收器凹部。互连构件的一部分向外延伸超过多个压敏电阻构件，并且设置在接收器凹部中。

在一些实施例中，SPD模块包括一体的失效安全机构，该机构包括导电的可熔融构件。可熔融构件响应于SPD模块中的热量而熔融并形成通过可熔融构件、在第二电极和壳体电极之间并绕过压敏电阻的短路电流流动路径。

根据一些实施例，壳体电极电连接到PCB的导电迹线。

在一些实施例中，SPD模块包括将PCB固连到壳体电极的导电紧固件，并且壳体电极通过导电紧固件电连接到PCB的导电迹线。

在一些实施例中，导电迹线是PCB的接地层。

在一些实施例中，第二电极电连接到PCB的第二导电迹线。

在一些实施例中，PCB包括电连接到第一导电迹线的一体的第一端子和电连接到第二导电迹线的一体的第二端子。

根据一些实施例，SPD模块包括由PCB保持在弹性压缩状态以密封室的弹性体垫圈构件。

根据一些实施例，PCB包括第一PCB部段和第二PCB部段，并且SPD模块还包括：第三电极；以及第二压敏电阻，其电连接在第三电极和第一电极之间。SPD模块形成包含第二压敏电阻的第二室。SPD模块包括：一体的第一SPD子组件，其包括第一和第二电极、第一压敏电阻和第一PCB部段；以及一体的第二SPD子组件，其包括第一和第三电极、第二压敏电阻和第二PCB部段。

根据一些实施例，SPD模块包括第二PCB、第三电极以及电连接在第三电极和第一电极之间的第二压敏电阻。SPD模块形成包含第二压敏电阻的第二室。SPD模块包括：一体的第一SPD子组件，其包括第一和第二电极、第一压敏电阻和第一PCB；以及一体的第二SPD子组件，其包括第一和第三电极、第二压敏电阻和第二PCB。

根据一些实施例，PCB包括第一PCB部段和第二PCB部段。SPD模块还包括第三电极、第四电极以及电连接在第三和第四电极之间的第二压敏电阻。SPD模块形成限定包含第二压敏电阻的第二室的第二壳体组件。第一PCB部段形成第一壳体组件的一部分。第二PCB部段形成第二壳体组件的一部分。

根据一些实施例，印刷电路板组件包括印刷电路板(PCB)和安装在PCB上的浪涌保护装置(SPD)子组件。SPD子组件包括：第一电极；第二电极；压敏电阻，其电连接在第一和第二电极之间。第一电极和PCB各自形成限定包含压敏电阻的室的壳体组件的部分。

根据一些实施例，功率供应电路包括浪涌保护装置(SPD)模块、第一电线(第一电位)和第二电线(第二电位)。SPD模块包括印刷电路板(PCB)、第一电极、第二电极和电连接在第一和第二电极之间的压敏电阻。SPD模块形成限定包含压敏电阻的室的壳体组件。PCB形成壳体组件的一部分。第一电线连接到第一电极。第二电线连接到第二电极。

在一些实施例中，功率供应电路包括远程监测装置、通过PCB连接到第一电极的第一远程监测线和通过PCB连接到第二电极的第二远程监测线。

附图说明

构成说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例。

图1是图示根据一些实施例的包括浪涌保护装置(SPD)模块的电功率供应电路的框图。

图2是图1的SPD模块的俯视透视图。

图3是图1的SPD模块的分解的俯视透视图。

图4是沿着图2的线4-4截取的图1的SPD模块的剖视图。

图5是图1的SPD模块的壳体电极的俯视图。

图6是图1的SPD模块的活塞电极的仰视透视图。

图7是图1的SPD模块的压敏电阻叠堆的俯视透视图。

图8是图7的压敏电阻叠堆的分解的俯视透视图。

图9是根据备选实施例的压敏电阻叠堆的侧视图。

图10是图1的SPD模块的间隔件的透视图。

图11是图10的间隔件的俯视图。

图12是图1的SPD模块的垫圈的俯视透视图。

图13是图12的垫圈的仰视透视图。

图14是图1的SPD模块的PCB端帽的俯视图。

图15是根据另外的实施例的SPD模块的俯视透视图。

图16是根据另外的实施例的SPD模块的俯视透视图。

图17是沿着图16的线17-17截取的图16的SPD模块的剖视透视图。

图18是根据另外的实施例的SPD模块的俯视透视图。

图19是沿着图18的线19-19截取的图18的SPD模块的剖视透视图。

图20是根据另外的实施例的PCB组件的仰视透视图。

图21是图20的PCB组件的俯视透视图。

图22是根据另外的实施例的SPD单元的俯视透视图。

图23是图22的SPD单元的PCB组件的分解的俯视透视图。

图24是根据另外的实施例的SPD模块的俯视透视图。

图25是图24的SPD模块的分解的俯视透视图。

图26是沿着图24的线26-26截取的图24的SPD模块的剖视透视图。

图27是结合到包括远程监测系统的电功率供应系统中的图24的SPD模块的俯视图。

图28是图24的SPD模块的PCB端帽的仰视图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的例示性实施例。在附图中，为了清楚起见，区域或特征的相对尺寸可能被夸大。然而，本发明可以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为局限于本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。

注意，关于一个实施例描述的方面可结合在不同的实施例中，尽管没有相对于其具体地描述。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征可单独地实现或以任何方式和/或组合来组合。此外，在研究下面的附图和详细描述后，根据本发明构思的实施例的其它设备、方法和系统对于本领域技术人员来说将显而易见或变得显而易见。意图是将所有这些附加设备、方法和/或系统都包括在本说明书中、本发明主题的范围内，并由所附权利要求书保护。

如本文中所用，“单块”是指作为由没有接头或接缝的材料形成或构成的单个整体件的物体。备选地，整体物体可为由在接头或接缝处固连在一起的多个零件或部件构成的组合物。

如本文中所用，术语“薄片(wafer)”意指具有与其直径、长度或宽度尺寸相比相对小的厚度的基板。

参考图1至图14，根据本发明的实施例的模块化浪涌保护装置在其中示出并标示为100。

在一些实施例中，SPD模块100作为例如如图1中所示的功率供应电路10的保护电路中的部件被提供、安装和使用。在功率供应电路10中，SPD模块100横跨敏感设备连接在功率供应线和电气接地之间。带熔断器的SPD模块100被设计成保护敏感设备免受过电压和电流浪涌的影响。带熔断器的SPD模块100也可经由上游的第二熔断器或断路器12连接到功率源。

SPD模块100构造为具有纵长轴线H-H的单元或模块(图4)。SPD模块100具有第一端部102A和相对的第二端部102B。仅出于解释的目的，端部102A和102B以及其它特征在本文中被称为“顶部”、“底部”、“上部”或“下部”。将意识到，SPD模块100可采用任何取向，并且因此这些特征不限于任何这样的顶部/底部或上部/下部关系。

参考图2至图4，SPD模块100包括壳体组件121、压敏电阻叠堆141(包括一个或多个压敏电阻构件或薄片140)、一对电绝缘体间隔件144、一体的失效安全机构131(包括可熔融构件132)。

失效安全机构131(图4)适于防止或抑制过电压保护装置的过热或热失控，如下面更详细地讨论的。

模块壳体组件121包括外电极或壳体电极122、内电极或活塞电极124、端帽紧固件(螺钉)128、弹性体绝缘体或垫圈130和集成端帽150，并且由它们共同形成。壳体电极122用作与内电极124相对的第二电极。模块壳体组件121限定环境密封的、封闭的SPD室123。压敏电阻叠堆141、电绝缘体间隔件144和可熔融构件132包含在密封室123中。压缩垫圈132在电极122、124之间形成不透流体密封。

壳体电极122(图5)具有端部电极壁122A和从电极壁122A延伸的一体的管状侧壁122B。电极壁122A具有向内面向的基本上平面的接触表面122G。侧壁122B具有环形的、基本上平面的端面122E。

侧壁122B和电极壁122A形成两级电极室122C，其包括第一或内子室或空腔122CA以及位于子室122CA和开口122D之间并与开口122D接续的第二或外子室或空腔122CB。环形平台或凸缘122F位于子室122CA、122CB之间。外子室122CB形成具有倒圆边缘的矩形平行六面体空间，并且接收垫圈132和活塞电极124的一部分。螺纹紧固件孔122H设置在凸缘122F的角部中。

内子室122CA在内部具有半卵圆形侧壁，该侧壁由圆柱形壁部段122BA和平坦壁部段122BB组成，以配合绝缘间隔件144。内子室122CA接收压敏电阻叠堆141、可熔融构件132、间隔件144和活塞电极124的一部分。

根据一些实施例，壳体电极122由铝形成。然而，可使用任何合适的导电金属。根据一些实施例，壳体电极122是整体的，并且在一些实施例中是单块的。如所图示的壳体电极122是矩形形状的，但可不同地成形。

内电极124(图6)具有设置在子室122CA中的头部124A和通过开口122D向外伸出的一体轴124B。

头部124A具有面向电极壁122A的接触表面122G的基本上平面的接触表面124C。一体环形凸缘124F从轴124B径向地向外延伸，并且与头部124A一起在两者间限定环形侧向开口凹槽124M。颈部或柱124P在凸缘124F上方从轴124B延伸，并且相比于凸缘124F具有更小的直径。螺纹内孔124J形成在柱124P的端部中，以接收用于将电极124固连到例如线缆或母线的螺栓。

根据一些实施例，内电极124由铝形成。然而，可使用任何合适的导电金属。根据一些实施例，内电极124是整体的，并且在一些实施例中是单块的。

在头部124A或可熔融构件132的圆柱形侧壁(具有较大外径的那一个)与侧壁122B的最近相邻表面之间径向地限定有环形间隙。根据一些实施例，间隙具有在从约1至10mm的范围内的径向宽度。

可熔融构件132是环形的，并且安装在子室122CB中的凹槽124M中的内电极124上。可熔融构件132与侧壁122B间隔开足以将可熔融构件132与侧壁122B电隔离的距离。

可熔融构件132是环形的，并且包围头部124A和凸缘124F之间的中间轴部分，该中间轴部分设置在可熔融构件132的中心通路中。在一些实施例中，并且如图所示，可熔融构件132是圆柱形的管状件或套筒。根据一些实施例，可熔融构件132接触中间轴部分，并且根据一些实施例，可熔融构件132基本上沿着中间轴部分的整个长度和可熔融构件132的整个长度接触中间轴部分。可熔融构件132与壳体电极122的半卵圆形侧壁122B间隔开足以将可熔融构件132与侧壁122B电隔离的距离。

可熔融构件132由可热熔融的导电材料形成。根据一些实施例，可熔融构件132由金属形成。根据一些实施例，可熔融构件132由导电金属合金形成。根据一些实施例，可熔融构件132由来自由铝合金、锌合金和/或锡合金组成的组的金属合金形成。然而，可使用任何合适的导电金属。

根据一些实施例，可熔融构件132被选择为使得其熔点大于规定的最大标准操作温度。最大标准操作温度可为在正常操作(包括在装置100的设计范围内处理过电压浪涌)期间可熔融构件132中预期的最大温度，但不是在如果不加以检查将导致热失控的操作期间可熔融构件132中的最大温度。根据一些实施例，可熔融构件132由具有在从约80℃至160℃的范围内并且根据一些实施例在从约80℃至120℃的范围内的熔点的材料形成。根据一些实施例，可熔融构件132的熔点比壳体电极122和电极124的熔点低至少20℃，并且根据一些实施例比这些部件的熔点低至少40℃。

根据一些实施例，可熔融构件132具有在从约0.5×10⁶西门子/米(S/m)至4×10⁷S/m的范围内并且根据一些实施例在从约1×10⁶S/m至3×10⁶S/m的范围内的电导率。

可熔融构件132可以任何合适的方式安装在电极124上。根据一些实施例，可熔融构件132浇铸或模制到电极124上。根据一些实施例，可熔融构件132机械地固连到电极124上。根据一些实施例，可熔融构件132是整体的，并且在一些实施例中是单块的。

压敏电阻叠堆141(图7和图8)包括多个压敏电阻构件或薄片140和多个内部并行化板或互连构件142。压敏电阻构件140和互连构件142轴向地堆叠在电极头部124A和电极端壁122A之间的内子室122CA中并形成压敏电阻叠堆141。压敏电阻构件140和互连构件142沿着压敏电阻叠堆轴线轴向地对准，该压敏电阻叠堆轴线可与SPD模块轴线H-H平行或同轴。互连构件142将压敏电阻构件140和电极122、124电互连。压敏电阻叠堆141可将其压敏电阻140电串联或并联地连接。

图9示出了一种备选布置，其中多个并行化的压敏电阻叠堆141电串联地堆叠以形成多叠堆。该多叠堆可安装在电极122、124之间，以代替单个压敏电阻叠堆141。

根据一些实施例，每个压敏电阻构件140是压敏电阻薄片(即，是薄片形或盘形的)。在一些实施例中，每个压敏电阻薄片140的形状为圆形并且具有基本上均匀的厚度。然而，压敏电阻薄片140可以其它形状形成。压敏电阻薄片140的厚度和直径将取决于针对特定应用所期望的压敏电阻特性。

压敏电阻材料可为常规地用于压敏电阻的任何合适材料，即，随施加的电压呈现非线性电阻特性的材料。在一些实施例中，压敏电阻140是金属氧化物压敏电阻(MOV)。优选地，当超过规定电压时，电阻变得非常低。压敏电阻材料可为例如掺杂的金属氧化物或碳化硅。合适的金属氧化物包括氧化锌化合物。

绝缘本体或间隔件144(图11)用来将压敏电阻叠堆141固定在位，以提供压敏电阻叠堆141与壳体电极122的平坦壁122BB的适当电绝缘，并且提供足够的导热性。每个间隔件144包括狭槽或凹部144A，以接收互连构件142的导电桥部分142A。每个间隔件144包括两个相对的平坦端侧144B(其中一个抵靠壳体电极端壁122A固定)。每个间隔件144还包括C形表面144C，该C形表面144C具有抵靠壳体电极平壁122BB固定的中心平坦壁144D和抵靠壳体电极122的相邻侧壁部段122BA固定的侧平坦壁144E。

在一些实施例中，间隔件144由陶瓷(例如，氧化铝或氧化锆)或高温塑料(例如，ULTEM^TM1000、1000PEEK和类似材料)形成。

垫圈130(图12和图13)是整体的环形构件。垫圈130是用于密封室123的压缩垫圈。垫圈130包括直立的、轴向延伸的外围凸缘130P、径向延伸的内凸缘130F、中心开口130D和四个紧固件孔130H。凸缘130P和130F限定台阶或凹部130J。垫圈130座置在外室122CB中。活塞电极124的凸缘124F座置在凹部130J中。

垫圈130由电绝缘的、回弹性的、弹性体材料形成。根据一些实施例，弹性体垫圈130由具有在从约30肖氏A至90肖氏A的范围内的硬度的材料形成。根据一些实施例，弹性体垫圈130由橡胶形成。根据一些实施例，弹性体垫圈130由硅橡胶形成。用于弹性体垫圈130的合适材料可包括具有在从30肖氏A至90肖氏A的范围内的肖氏硬度的硅橡胶。

端帽150(图2至图4和图14)是刚性构件。端帽150具有内侧或面152A和外侧或面152B。端帽150包括在每个角部处的紧固件孔154和居中地定位的电极柱孔155。

端帽150可由任何合适的(一种或多种)电绝缘材料形成。用于端帽150的材料可包括陶瓷(例如，氧化铝、氧化锆)或高温塑料(例如，ULTEM^TM1000、1000PEEK或FR-4或PTFE(特氟隆))和类似材料。

在一些实施例中，端帽150是印刷电路板(PCB)或PCB的一部分。在这种情况下，PCB端帽150提供端帽150的机械和电绝缘功能，并且可使得SPD 100能够被集成到包括PCB端帽150的PCB组件中。

如本领域中熟知的，PCB端帽150包括电绝缘PCB基板156和层压到基板并包含在PCB端帽150中的多个导电(例如，铜)层或导电(例如，铜)层的(一个或多个)图案。这些导电层可包括例如导电迹线、焊盘、过孔和/或电镀通孔。PCB基板156可由任何合适的刚性电绝缘材料形成，诸如玻璃纤维FR1、玻璃纤维FR4、环氧树脂和玻璃环氧树脂(诸如CEM-1、G11)或聚四氟乙烯(PTFE)。

在一些实施例中，电路的至少一部分包含在PCB基板156上的PCB端帽150中。在一些实施例中，电路完全包含在PCB端帽150中。如本领域中熟知的，电路可包括形成在PCB端帽150中或安装在PCB端帽150上的各种电气部件和连接(例如，电迹线等)。

在一些实施例中，电子部件(除了SPD 100的部件之外)安装在PCB端帽150上并电连接到PCB端帽150或与PCB端帽150集成，在这种情况下，PCB端帽150和电子部件组合构成PCB组件。在一些实施例中，没有电子部件安装在PCB端帽150上并电连接到PCB端帽150或与PCB端帽150集成。

端帽紧固件128可为任何合适类型的紧固件。在一些实施例中，紧固件128是螺纹紧固件，并且在一些实施例中是螺钉。可使用任何已知或合适的驱动设计的螺钉(例如，开槽螺钉、十字头螺钉、六角螺钉、梅花螺钉等)。

压敏电阻叠堆141、间隔件144和活塞电极124座置在室122CA中。垫圈130座置在室122CB中。压敏电阻叠堆轴向地叠堆在电极端壁122A和头部124A之间，并且与接触面122G、124G电接触。垫圈凸缘130F轴向地插置或夹持在电极凸缘124F和电极凸缘122F之间。端帽150放置在开口122D上，使得电极柱124P延伸穿过孔155，并且端帽150的外围边缘部分与电极端面122E配合。端帽紧固件128插入穿过对准的孔154、130H并拧入孔122H中。紧固件128被上紧以将活塞电极124夹紧在端帽150和电极端壁122A之间。

施加到电极124的力又施加到压敏电阻叠堆141，使得接触表面122G、124G与压敏电阻叠堆141保持牢固且可靠的电接触。

另外，施加到电极124的力继而又施加到弹性体垫圈130。这导致垫圈130弹性地变形并在电极122、124之间形成紧密、持久、不透流体的环境密封，其密封室123。垫圈130的回弹性或偏压倾向于将活塞电极124推离压敏电阻叠堆141，但是这种效应由端帽150和电极122、124之间的夹紧布置充分地抵消。

根据一些实施例，端帽150和壳体电极122在活塞电极124上的夹紧负载在从1N和500kN的范围内。

直立的垫圈凸缘130P包围活塞电极凸缘124F，以使活塞电极124与电极侧壁122B绝缘。内垫圈凸缘130F将活塞凸缘124F的内面与壳体电极122的凸缘122F绝缘。因为端帽150是电绝缘的，所以柱124P同样与壳体电极122电隔离。

在SPD模块100的组装期间，间隔件144将压敏电阻叠堆141保持在相对于电极122、124的适当位置中。在一些实施例中，当由陶瓷形成时，间隔件144在SPD模块100的短路寿命结束期间充当集合体(aggregate)。

在一些实施例中，并且参考图1，端子104电连接到电路10的线(L)，并且端子106电连接到电路10的地(G)。将意识到，连接可被颠倒。在一些实施例中，来自线(L)的导体端接在柱124P上，以将线(L)连接到活塞电极124，并且来自地(G)的导体端接在螺钉128中的一个处，以将地(G)连接到壳体电极122。在这种情况下，柱124P用作第一电气端子，并且螺钉128用作SPD模块100的第二电气端子。

在组装的SPD模块100中，电极122、124和压敏电阻叠堆141的配合的大的平面接触表面122A、124A可确保在过电压或浪涌电流事件期间部件之间可靠且一致的电接触和连接。在一些实施例中，头部124A和端壁122A抵靠压敏电阻叠堆141机械地加载，以确保配合的接触表面之间牢固且均匀的接合。

可熔融构件132和电极122、124相对地构建和构造以形成失效安全系统131。失效安全系统131为SPD模块100提供安全失效模式。

在使用期间，压敏电阻薄片140中的一个或多个可能因过热而损坏，并且可能在SPD壳体组件121内部产生电弧放电。SPD壳体组件121可将损伤(例如，碎片、气体和直接的热)包含在SPD模块100内，使得SPD模块100安全地失效。以这种方式，SPD模块100可防止或减少对相邻装备(例如，机柜中的开关设备装备)的任何损坏和对人员的伤害。以这种方式，SPD模块100可增强装备和人员的安全性。

另外，SPD模块100响应于压敏电阻薄片140中的寿命结束模式提供失效安全机构。在压敏电阻薄片失效的情况下，故障电流将在对应线路和中性线路之间传导。众所周知，压敏电阻具有固有的标称箝位电压VNOM(有时称为“击穿电压”或简单地称为“压敏电阻电压”)，在该电压下压敏电阻开始传导电流。在VNOM以下，压敏电阻将不会通过电流。在VNOM以上，压敏电阻将传导电流(即，泄漏电流或浪涌电流)。压敏电阻的VNOM典型地指定为在1mA的直流电流下压敏电阻两端的测量电压。

众所周知，压敏电阻具有三种操作模式。在第一正常模式(上面讨论过)中，一直到(up to)标称电压，压敏电阻实际上是电绝缘体。在第二正常模式(也在上面讨论过)中，当压敏电阻受到过电压时，压敏电阻在过电压条件期间暂时且可逆地成为电导体，并在此后返回到第一模式。在第三模式(所谓的寿命结束模式)中，压敏电阻有效地耗尽，并成为永久的、不可逆的电导体。

压敏电阻还具有固有的箝位电压VC(有时简称为“箝位电压”)。箝位电压VC定义为当指定电流根据标准协议随时间推移施加到压敏电阻时在压敏电阻两端测量的最大电压。

在不存在过电压条件的情况下，压敏电阻薄片140提供高电阻，使得没有电流流过SPD模块100，因为它在电气方面表现为开路。也就是说，通常压敏电阻不通过电流。在过电流浪涌事件(典型地为瞬态；例如，雷击)或超过VNOM的过电压条件或事件(典型地持续时间长于过电流浪涌事件)的情况下，压敏电阻薄片的电阻迅速减小，从而允许电流流过SPD模块100并产生用于电流的分流路径，以保护相关联的电气系统的其它部件。通常，压敏电阻从这些事件中恢复，而不会使SPD模块100显著过热。

压敏电阻具有多种失效模式。失效模式包括：1)压敏电阻作为短路失效；和2)压敏电阻作为线性电阻失效。压敏电阻对短路或线性电阻的失效可能是由足够大小和持续时间的单次或多次浪涌电流的传导或由将驱动足够的电流通过压敏电阻的单个或多个连续过电压事件导致的。

短路失效典型地表现为延伸穿过压敏电阻的厚度的局部针孔或穿刺部位(本文中称为“失效部位”)。该失效部位产生针对两个电极之间的电流流动的路径，这两个电极的电阻低，但又足够高，即使在低故障电流下也会产生欧姆损耗并导致装置的过热。通过压敏电阻的足够大的故障电流可使失效部位的区域中的压敏电阻熔融并产生电弧。

作为线性电阻的压敏电阻失效将导致有限电流通过压敏电阻的传导，这将导致热量的累积。这种热量积累可导致灾难性的热失控，并且装置温度可能超过规定的最高温度。例如，装置的外表面的最高允许温度可由法规或标准设定，以防止相邻部件的燃烧。如果泄漏电流在一定时间段内没有中断，则过热最终将导致压敏电阻的失效，导致如上文限定的短路。

在一些情况下，通过失效的压敏电阻的电流也可能受到电力系统本身的限制(例如，系统中的接地电阻或光伏(PV)电源应用中的接地电阻，其中故障电流取决于在失效时系统的发电能力)，从而导致温度的逐渐累积升高，即使压敏电阻失效是短路。例如，由于电力系统失效所导致的时间延长的过电压条件，存在通过压敏电阻的泄漏电流有限的情况。这些条件可导致装置中的温度累积升高(诸如当压敏电阻作为线性电阻失效时)，并且可能导致如上所述压敏电阻作为线性电阻或作为短路的失效。

如上文所讨论，在一些情况下，SPD模块100可采取“寿命结束”模式，在该模式中，压敏电阻薄片140完全或部分地耗尽(即，处于“寿命结束”状态)，导致寿命结束失效。当压敏电阻达到其寿命终点时，SPD模块100将基本上变成具有非常低但非零欧姆电阻的短路。结果，在寿命结束条件下，即使在没有过电压的情况下，故障电流也将持续地流过压敏电阻。在这种情况下，可熔融构件132可作为失效安全机构操作，其绕过失效的压敏电阻，并以美国专利No.7,433,169中描述的方式在SPD模块100的端子之间产生永久的低欧姆短路，该专利的公开内容通过引用结合到本文中。

可熔融构件132适于且构造成操作为热隔离开关，以将施加到压敏电阻薄片140周围的相关联的SPD模块100的电流电短路，以防止或减少压敏电阻中热量的产生。以这种方式，可熔融构件132可作为开关操作，以绕过压敏电阻薄片140，并防止如上所述的过热和灾难性失效。如本文中所用，在使失效安全系统如所描述那样操作以将电极122A、124A短路所必需的条件出现时，失效安全系统被“触发”。

当加热到阈值温度时，可熔融构件132将流动以桥接并电连接电极122A、124A。可熔融构件132由此重定向施加到SPD模块100的电流以绕过压敏电阻薄片136，从而停止压敏电阻的电流感应加热。可熔融构件132可由此用于防止或抑制热失控(由压敏电阻薄片136导致或在压敏电阻薄片136中产生)，而不需要中断通过SPD模块100的电流。

更特别地，可熔融构件132最初具有如图3和图4中所示的第一构造，使得其除了通过头部124A之外，不电联接电极124和壳体122。在热量累积事件发生时，电极124由此被加热。可熔融构件132也被直接加热和/或由电极124加热。在正常操作期间，可熔融构件132中的温度保持在其熔点以下，使得可熔融构件132保持呈固体形式。然而，当可熔融构件132的温度超过其熔点时，可熔融构件132(全部或部分地)熔融并通过重力流动成不同于第一构造的第二构造。可熔融构件132将电极124桥接或短路到壳体122以绕过压敏电阻薄片140。也就是说，提供从电极124的表面通过可熔融构件132到壳体侧壁122B的表面的一个或多个新的直接流动路径。根据一些实施例，这些流动路径中的至少一些不包括压敏电阻薄片140。

根据一些实施例，SPD模块100调适成使得当可熔融构件132被触发以将SPD模块100短路时，SPD模块100的电导率至少与连接到SPD模块100的馈电线缆和引出线缆或母线的电导率一样大。

根据一些实施例，壳体(例如，壳体122)和电极(例如，电极124)的组合热质量显著大于在两者间捕获的压敏电阻中的每个的热质量。在壳体和电极的热质量与压敏电阻的热质量之间的比率越大，压敏电阻在暴露于浪涌电流和TOV事件期间就将会被保护得越好，并且因此SPD的寿命就越长。如本文中所用，术语“热质量”是指物体的一种或多种材料的比热乘以物体的一种或多种材料的质量的乘积。也就是说，热质量是使物体的一种或多种材料的一克材料升高1摄氏度所需的能量的量乘以物体中的一种或多种材料的质量。根据一些实施例，电极头部和电极壁中的至少一个的热质量显著大于压敏电阻的热质量。根据一些实施例，电极头部和电极壁中的至少一个的热质量是压敏电阻的热质量的至少两倍大，并且根据一些实施例是至少十倍大。根据一些实施例，头部和电极壁的组合热质量显著大于压敏电阻的热质量，根据一些实施例是压敏电阻的热质量的至少两倍大，并且根据一些实施例是压敏电阻的热质量的至少十倍大。

虽然已经示出和描述了包括包含多个压敏电阻薄片的压敏电阻叠堆的SPD模块100，但是也可使用其它布置。例如，可使用单个压敏电阻或串联地堆叠的多个压敏电阻薄片。在一些实施例中，气体放电管(GDT)可在(一个或多个)压敏电阻/(一个或多个)压敏电阻叠堆和电极122、124之间电串联地堆叠。

参考图15，其中示出了根据另外的实施例的SPD或SPD模块200。SPD模块200可以与针对SPD模块100描述的相同的方式形成和使用，不同的是SPD模块200的活塞形电极224的颈部或柱224P被延伸或加长并设置有螺纹螺柱224K。延伸柱224P和螺纹螺柱224K可有利于活塞电极224和母线或其它PCB组件之间的连接。

参考图16和图17，其中示出了根据另外的实施例的SPD或SPD模块300。SPD模块300可以与针对SPD模块100描述的相同的方式形成和使用，不同的是SPD模块300在与SPD模块100的壳体电极122和端帽150相对应的单个壳体电极322和集成PCB端帽350中结合有两个并排的SPD子组件310-1、310-2。

SPD模块300包括壳体组件321，该壳体组件321包括分别对应于部件122、124、128、130和150的壳体电极322、两个活塞电极324-1、324-2、端帽紧固件328、两个弹性体绝缘体垫圈330和PCB端帽350。在壳体电极322中限定有两个并排的电极室322C。组装的壳体组件321限定对应于密封室123的两个密封SPD室323。

在每个室323内设置有相应的组311，该组311包括活塞电极324-1、324-2、压敏电阻叠堆341(包括压敏电阻340)、可熔融构件332、弹性体垫圈330和绝缘间隔件(在图17中不可见)。每个组311由紧固件328和端帽350以与针对SPD模块100描述的相同的方式夹紧在其室323中。紧固件328被拧入并由此电连接到壳体电极322。

PCB端帽350对应于PCB端帽150，不同的是PCB端帽350包括一对部段350-1和350-2。PCB端帽部段350-1上覆SPD子组件310-1并形成其端帽。PCB端帽部段350-2上覆SPD子组件310-2并形成其端帽。端帽350可为PCB或PCB的一部分，如本文中所讨论的。

SPD模块300可用作三极SPD。第一电位(例如，线1)连接到活塞电极324-1的柱，第二电位(例如，线2)连接到活塞电极324-2的柱，并且第三电位(例如，地)由螺钉328中的一个连接到壳体电极322。在这种情况下，活塞电极324-1的柱用作第一电气端子，活塞电极324-2的柱用作第二电气端子，并且螺钉328用作SPD模块300的第三电气端子。

参考图18和图19，其中示出了根据另外的实施例的SPD或SPD模块400。SPD模块400可以与针对SPD模块100描述的相同的方式形成和使用，不同的是，SPD模块400在对应于SPD模块100的壳体电极122和端帽150的单个壳体电极422和两个集成的PCB端帽450-1、450-2中结合有两个相对的、背靠背(沿着SPD轴线H-H)的SPD子组件410-1、410-2。

SPD模块400包括壳体组件421，该壳体组件421包括分别对应于部件122、124、128、130和150的壳体电极422、两个活塞电极424-1、424-2、端帽紧固件428、两个弹性体绝缘体垫圈430和端帽450-1、450-2。在壳体电极422中限定有两个相对的电极室422C。组装的壳体组件421限定对应于密封室123的两个密封SPD室423。

在每个室423内设置有相应的组411，该组411包括活塞电极424-1、424-2、压敏电阻叠堆441(包括压敏电阻440)、可熔融构件432、弹性体垫圈430和绝缘间隔件(在图19中不可见)。每个组411由紧固件428及其相关联的端帽450-1、450-2以与针对SPD模块100描述的相同的方式夹紧在其室423中。

PCB端帽450-1和450-2分别上覆SPD子组件410-1和410-2并形成其端帽。PCB端帽部段450-2上覆SPD子组件410-2并形成其端帽。PCB帽450-1、450-2可各自是PCB或PCB的一部分，如本文中所讨论的。

每个组411由紧固件428和端帽450-1、450-2以与针对SPD模块100描述的相同的方式夹紧在其室423中。紧固件428被拧入并由此电连接到壳体电极422。

SPD模块400与SPD模块100的不同之处还在于，弹性体垫圈430插置并夹紧在端帽450-1、450-2和活塞电极424之间，并且电极室422C不是阶梯状的。在这种布置中，弹性变形的垫圈423将密封室423。在这种布置中，弹性变形的垫圈430还将提供抵靠活塞电极424的持续负载，以帮助将压敏电阻叠堆夹紧在电极422、424之间。

SPD模块400可用作三极SPD。第一电位(例如，线1)连接到活塞电极424-1的柱，第二电位(例如，线2)连接到活塞电极424-2的柱，并且第三电位(例如，地)由螺钉428中的一个连接到壳体电极422。在这种情况下，活塞电极424-1的柱用作第一电气端子，活塞电极424-2的柱用作第二电气端子，并且螺钉428用作SPD模块400的第三电气端子。

如上文所讨论，在一些实施例中，本文中公开的SPD(例如，SPD 100、200、300或400)直接安装在PCB组件(PCBA)上、集成到PCBA中或与PCBA结合在一起。在一些实施例中，壳体电极(例如，122、222、322或422)固连到PCB端帽(例如，150、250、350、450-1、450-2)并电连接到PCB的导电迹线。在一些实施例中，PCB或其一部分形成SPD的PCB端帽。

在一些实施例中，端帽是PCB，并且PCB形成SPD的结构部件。PCB端帽形成SPD壳体组件的一部分，该组件限定其中包含有压敏电阻叠堆的SPD室。PCB(例如，150、250、350、450-1、450-2)还用作壳体组件的结构部件，其保持压敏电阻堆叠上电极的加载。

PCB安装的SPD可提供多个优点，包括：允许集成在电信设备PCB组件(PCBA)上(在那里空间不容易获得)；并且没有可增加设备的允通电压的引线段，并且也没有在由用于DCSPD的UL 1449标准规定的短路电流测试期间以安全方式失效的特殊内部构造。

本文中公开的SPD包括允许或有利于与PCBA集成的新颖设计特征。活塞电极(例如，活塞电极124)和壳体电极(例如，壳体电极122)之间的绝缘由PCBA本身提供。该构造形成为使得PCBA在浪涌电流传导和失效(短路条件)期间也可承受压力和力。

参考图20和图21，其中示出了根据一些实施例的呈PCB组件511形式的示例SPD模块。PCBA 511包括PCBA子组件510和三个SPD子组件501(图中仅示出两个)。SPD子组件501和PCBA子组件510的部分组合以形成三个SPD 500，其各自对应于SPD 100中的一个。

PCBA子组件510包括PCB 550。如本领域中熟知的，PCB 550包括PCB基板556和层压到基板并包含在PCB 550中的多个导电(例如，铜)层560或导电(例如，铜)层560的(一个或多个)图案。这些导电层可包括例如导电迹线、焊盘、过孔和/或电镀通孔。

PCB 550具有内面552A和相对的外面552B。紧固件孔554和三个柱孔555限定在PCB550中。PCB 550包括并排的部段550-1、550-2和550-3。

电路561的至少一部分包含在PCB基板556上的PCB 550中。如本领域中熟知的，电路561可包括形成在PCB 550中或安装在PCB 550上的各种电气部件和连接(例如，电迹线等)。在一些实施例中，PCBA 511包括PCB 550和安装在PCB 550上并电连接到PCB 550或与PCB 550集成的电子部件。在一些实施例中，PCBA 511仅由SPD子组件501和PCB 550组成(即，没有安装在PCB 550上并电连接到PCB 550或与PCB 550集成的其它电子部件)。

每个SPD子组件501包括除端帽150之外的SPD 100的所有部件。SPD 500各自构造为与SPD模块100相同，不同的是，如将从图20和图21所意识到的，PCB 550形成多个SPD 500的端帽。更特别地，每个部段550-1、550-2、550-3形成SPD 500中的相应一个的集成端帽。

每个SPD子组件501由螺钉528机械地固连到PCB 550，使得PCB 550的重叠部分550-1、550-2、550-3将活塞电极524压向压敏电阻叠堆并闭合壳体电极522的开口522D。下面将描述一个SPD 500的连接，并且该描述同样适用于其它SPD 500。

PCB 550面对或接合活塞电极524的部分是电绝缘的，或者在该部分和活塞电极524之间设置有电绝缘部件。在一些实施例中，电绝缘层或涂层566(例如，聚丙烯层)设置在PCB 550和SPD模块500的其余部分之间。例如，绝缘层可覆盖由壳体电极522重叠的PCB 550的整个区域，除了接收活塞电极颈部或柱524P的孔之外。

柱524P通过PCB 550中的相应孔555伸出。母线、线缆或其它合适的导体(未示出)可连接到柱524P。

在一些实施例中，壳体电极522电连接到PCB 550的导电迹线。在一些实施例中，壳体电极524由安装螺钉528电连接到PCB 550的导电层或迹线562。在图示的示例中，螺钉528的头部528A与PCB 550的与壳体电极522相对的一侧上的迹线562进行电接触。迹线562可为例如PCB 550的电接地层(例如，PCB接地层)。

在一些实施例(未示出)中，代替通过安装螺钉528的连接或除了该连接之外，壳体电极522通过壳体电极522和迹线之间的直接接触电连接到PCB 550的导电层或迹线。

在一些实施例中，在使用中，每个SPD 500由连接到柱524P的导体(例如，线缆或母线)连接到第一电位(例如，线)，并且通过迹线562(其通过螺钉528连接到壳体电极522)连接到第二电位(例如，地)。在这种情况下，柱524P用作第一电气端子，并且迹线562用作SPD500的第二电气端子。

图22和图23示出了根据一些实施例的示例SPD单元603，该实施例结合了呈PCB组件模块611-1、611-2形式的两个SPD模块。PCB组件611-1、611-2可以基本上相同的方式构造和操作。下面更详细地描述PCB组件611-1，并且将意识到，该描述同样适用于PCB组件611-2。

PCB组件模块611-1包括PCBA子组件610和三个SPD子组件601(图中仅示出两个)。SPD子组件601和PCBA子组件610的部分组合以形成三个SPD 600，其各自对应于SPD 100中的一个。

PCB组件611以与PCB组件511大体上相同的方式构造，不同的是，到活塞电极624的连接使用母线670进行，该母线670与PCB组件611集成并直接安装在PCB 650上。PCB 650的相应部分或部段650-1、650-2、650-3用作每个SPD模块600的集成PCB端帽。

在一些实施例中，母线670中的一个或多个由PCB 650的迹线与电连接器电连接。也就是说，连接器经由迹线和母线670连接到活塞电极624。

壳体电极622由螺钉628电连接到PCB 650的迹线662。在一些实施例中，迹线662将壳体电极622连接到电气接地(G)。在一些实施例中，迹线662是PCB 650的接地层。

在一些实施例中，在使用中，每个SPD 600由连接到其柱624P的母线670连接到第一电位(例如，线)，并且通过迹线662(其通过螺钉628连接到壳体电极622)连接到第二电位(例如，地)。在这种情况下，柱624P用作第一电气端子，并且迹线662用作SPD 600的第二电气端子。

在一些实施例中，每个活塞电极624由相应的母线670电连接到六个电连接器666(例如，线缆连接器)中的相应一个。

在一些实施例中，在使用中，每个SPD 600由连接到其柱624P和电连接器666中的相应一个的母线670连接到第一电位(例如，线1、线2或线3)，并且通过迹线662连接到第二电位(例如，地(G))。

参考图24至图28，其中示出了根据另外的实施例的SPD模块800。SPD模块800以与针对SPD模块100描述的相同的方式构造和使用，除了下面讨论的之外。

SPD模块800包括分别对应于部件121、141、144和131的壳体组件821(其限定密封的SPD室823)、压敏电阻叠堆841(包括一个或多个压敏电阻薄片840)、一对电绝缘体间隔件844和一体的失效安全机构831(包括可熔融构件832)。

壳体组件821包括分别对应于部件122、124、128、130和150的壳体电极822、活塞电极824、端帽紧固件828、活塞电极紧固件829、弹性体绝缘垫圈830和集成PCB端帽850，除了下面讨论的之外。

SPD模块800还包括插置在活塞电极824的凸缘824F和PCB端帽850的内侧之间的电绝缘板826。绝缘板826包括接收活塞电极824的柱824P的开口826A。

PCB端帽850与PCB端帽150的不同之处在于，PCB端帽850包括一体的导电层，以能够实现SPD模块800和电力线之间以及SPD模块800和远程监测装置9之间的电连接。

PCB端帽850具有内面852A(图28)和相对的外面852B(图27)。紧固件孔854和活塞紧固件孔857限定在PCB端帽850中。PCB端帽850包括电绝缘基板856和在其上的导电层(例如，铜层)。导电层包括电连接到一对第一端子或第一接触焊盘862A(在外面852B上)的环形内迹线或第一迹线862(在内面852A上)。导电层还包括电连接到一对第二端子或第二接触焊盘864A(在外面852B上)的环形外迹线或第二迹线864(在内面852A上)。

壳体电极822的端面822E接合第二迹线864，以将壳体电极822电连接到第二接触焊盘864A。在一些实施例中，紧固件孔854也在电连接到第二接触焊盘864A的金属中分层。

活塞电极824的端面824E接合第一迹线862，以将活塞电极824电连接到第一接触焊盘862A。活塞电极紧固件829延伸穿过紧固件孔857，并且将活塞电极824附连到PCB 850的第一迹线862并与其接合。在一些实施例中，紧固件孔857也在电连接到第一接触焊盘862A的金属中分层。

图27示出了包括SPD模块800的电功率供应系统或电路11。在一些实施例中并参考图27，在使用中，SPD模块800由连接到第一接触焊盘862A中的一个的导体或引线8A连接到第一电位(例如，线)，并且由连接到第二接触焊盘864A中的一个的导体或引线8B连接到第二电位(例如，地(G))。导体8A由此连接活塞电极824，并且导体8B由此连接壳体电极822。在这种情况下，第一接触焊盘862A用作第一电气端子，并且第二接触焊盘864A用作SPD模块800的第二电气端子。

远程监测装置9由远程引线9A、9B电气地和操作性地连接到SPD模块800。引线9A连接到第一接触焊盘862A中的一个，并且引线9B连接到第二接触焊盘864A中的一个。

远程监测装置9将经由接触焊盘862A、864A从PCB端帽850接收对应于SPD模块800的操作状态或条件的信号。远程监测装置9可为用于检测和处理信号的任何合适的装置或电路。在一些实施例中，远程监测装置9可检测SPD模块800两端的电压和/或通过SPD模块800的电流。

取决于SPD模块800相对于PCB端帽850的其它部件(电路)的取向而提供多个第一接触焊盘862A和多个第二接触焊盘864A以在连接引线8A、8B、9A、9B时提供更大的灵活性。

根据本发明的实施例的SPD可直接安装在PCB上。电极中的一者或两者可为PCB铜迹线的部分。

浪涌保护装置可利用陶瓷间隔件(氧化铝、氧化锆、氮化硼、氧化钇等)来自动对准压敏电阻，而不需要任何额外的绝缘材料(除大气之外)。

顶部弹性体零件(例如，橡胶垫圈130)提供在两个电极(例如，电极122、124)之间的介电绝缘和足够的压力，以确保电极和压敏电阻之间的低电阻接触。

SPD可包括处于并排或背对背构造的包括相应压敏电阻叠堆的SPD子组件，以用于不同电位电极的双重浪涌保护。

根据一些实施例，本文中公开的SPD可在安全失效模式的情况下承受高短路电流(1-25kAdc或ACrmm)。

根据一些实施例，SPD的电极以提供均匀电场的方式设计，以便增加介电强度并降低所需的爬电距离和间隙距离，其方式使得浪涌保护装置可承受高雷电浪涌而没有任何闪络。

本文中使用的术语仅仅是为了描述特定方面，而并不旨在限制本公开。如本文中所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。如本文中所用，术语“和/或”包括相关联的列举项目中的一个或多个的任何和所有组合。在附图的整个描述中，相同的附图标记表示相同的元件。

将理解，尽管术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。因此，在不脱离本发明主题的教导的情况下，第一元件可被称为第二元件。

除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，术语(诸如在常用词典中定义的那些术语)应当被解释为具有与它们在相关领域的背景下和本说明书中的含义一致的含义，并且除非在本文中明确定义，否则不会以理想化或过于正式的意义来解释。

在不脱离本发明的精神和范围的情况下，考虑到本公开的益处，本领域的普通技术人员可进行许多改变和修改。因此，必须理解，图示实施例仅仅是为了示例的目的而被阐述，并且不应将其视为限制如由所附权利要求书限定的发明。因此，所附权利要求书应被读取为不仅包括字面阐述的元素的组合，而且包括以基本上相同的方式执行基本上相同的功能以获得基本上相同的结果的所有等同元素。因此，权利要求书应被理解为包括上面具体地图示和描述的内容、概念上等同的内容以及结合了所述发明的基本思想的内容。

Claims (18)

1.一种浪涌保护装置(SPD)模块，包括：

印刷电路板(PCB)；

第一电极；

第二电极；和

压敏电阻，其电连接在所述第一电极和所述第二电极之间；

其中：

所述SPD模块形成限定包含所述压敏电阻的室的壳体组件；并且

所述PCB形成所述壳体组件的一部分。

2.根据权利要求1所述的SPD模块，其中：

所述第一电极是壳体电极，所述壳体电极限定空腔和与所述空腔连通的壳体电极开口；

所述压敏电阻包含在所述空腔中；并且

所述PCB闭合所述壳体电极开口以封闭所述室。

3.根据权利要求2所述的SPD模块，其中：

所述第二电极是延伸到所述空腔中的活塞电极；并且

所述压敏电阻在所述壳体电极和所述活塞电极之间设置在所述空腔中。

4.根据权利要求3所述的SPD模块，其中：

所述PCB包括限定在其中的孔；并且

所述活塞电极的一体端子柱延伸穿过所述孔。

5.根据权利要求2所述的SPD模块，其中：

所述SPD模块包括压敏电阻叠堆，所述压敏电阻叠堆包括压敏电阻构件的叠堆；

所述压敏电阻叠堆电连接在所述第二电极和所述壳体电极之间；

所述压敏电阻叠堆包括至少一个导电互连构件，所述至少一个导电互连构件在所述第二电极和所述壳体电极之间电并联地连接所述压敏电阻构件中的至少两个；

所述SPD模块包括由电绝缘材料形成的间隔件；

所述间隔件包括接收器凹部；并且

所述互连构件的一部分向外延伸超过所述多个压敏电阻构件，并且设置在所述接收器凹部中。

6.根据权利要求2所述的SPD模块，包括：

一体的失效安全机构，其包括导电的可熔融构件；

其中，所述可熔融构件响应于所述SPD模块中的热量而熔融并形成通过所述可熔融构件、在所述第二电极和所述壳体电极之间并绕过所述压敏电阻的短路电流流动路径。

7.根据权利要求2所述的SPD模块，其中，所述壳体电极电连接到所述PCB的导电迹线。

8.根据权利要求7所述的SPD模块，其中：

所述SPD模块包括将所述PCB固连到所述壳体电极的导电紧固件；并且

所述壳体电极通过所述导电紧固件电连接到所述PCB的所述导电迹线。

9.根据权利要求7所述的SPD模块，其中，所述导电迹线是所述PCB的接地层。

10.根据权利要求7所述的SPD模块，其中，所述第二电极电连接到所述PCB的第二导电迹线。

11.根据权利要求10所述的SPD模块，其中，所述PCB包括：

一体的第一端子，其电连接到所述第一导电迹线；和

一体的第二端子，其电连接到所述第二导电迹线。

12.根据权利要求1所述的SPD模块，包括弹性体垫圈构件，所述弹性体垫圈构件由所述PCB保持在弹性压缩状态以密封所述室。

13.根据权利要求1所述的SPD模块，其中：所述PCB包括第一PCB部段和第二PCB部段；

所述SPD模块还包括：

第三电极；和

第二压敏电阻，其电连接在所述第三电极和所述第一电极之间；

所述SPD模块形成包含所述第二压敏电阻的第二室；

所述SPD模块包括：

一体的第一SPD子组件，其包括所述第一电极和所述第二电极、所述第一压敏电阻和所述第一PCB部段；和

一体的第二SPD子组件，其包括所述第一电极和所述第三电极、所述第二压敏电阻和所述第二PCB部段。

14.根据权利要求1所述的SPD模块，其中：

所述SPD模块包括：

第二PCB；

第三电极；和

第二压敏电阻，其电连接在所述第三电极和所述第一电极之间；

所述SPD模块形成包含所述第二压敏电阻的第二室；

所述SPD模块包括：

一体的第一SPD子组件，其包括所述第一电极和所述第二电极、所述第一压敏电阻和所述第一PCB；和

一体的第二SPD子组件，其包括所述第一电极和所述第三电极、所述第二压敏电阻和所述第二PCB。

15.根据权利要求1所述的SPD模块，其中：

所述PCB包括第一PCB部段和第二PCB部段；

所述SPD模块还包括：

第三电极；

第四电极；和

第二压敏电阻，其电连接在所述第三电极和所述第四电极之间；

所述SPD模块形成限定包含所述第二压敏电阻的第二室的第二壳体组件；

所述第一PCB部段形成所述第一壳体组件的一部分；并且

所述第二PCB部段形成所述第二壳体组件的一部分。

16.一种印刷电路板组件，包括：

印刷电路板(PCB)；

浪涌保护装置(SPD)子组件，其安装在所述PCB上，所述SPD子组件包括：

第一电极；

第二电极；和

压敏电阻，其电连接在所述第一电极和所述第二电极之间；

其中，所述第一电极和所述PCB各自形成限定包含所述压敏电阻的室的壳体组件的部分。

17.一种功率供应电路，包括：

浪涌保护装置(SPD)模块，其包括：

印刷电路板(PCB)；

第一电极；

第二电极；和

压敏电阻，其电连接在所述第一电极和所述第二电极之间；

其中：

所述SPD模块形成限定包含所述压敏电阻的室的壳体组件；并且

所述PCB形成所述壳体组件的一部分；

处于第一电位的第一电线，其连接到所述第一电极；和

处于第二电位的第二电线，其连接到所述第二电极。

18.根据权利要求17所述的功率供应电路，包括：远程监测装置；

第一远程监测线，其通过所述PCB连接到所述第一电极；和

第二远程监测线，其通过所述PCB连接到所述第二电极。