CN1189711A

CN1189711A - 敏断保护器

Info

Publication number: CN1189711A
Application number: CN97108826A
Authority: CN
Inventors: 陈艺通
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-29
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 1998-08-05

Abstract

一种电子电器保安器件。具有防雷、防超压、防过热、防过流短路和自保自复功能,包括其本身都一样得到断开保护和自动复位导通。由限流限温体、限压发热体、感温开关体所构成,能有效地防止连续雷击、长时超压等。具有功能多、防避性能好、不易损坏、长寿耐用、不耗电、属无源器件、无误动作、无临界不稳定的中间过程、保护效果好、成本低、体积小、使用方便的优点。

Description

敏断保护器

本发明涉及一种电子电器保安器件。

目前，用于电子电器保护的压敏电阻等保护器件，虽然具有响应速度快，通流量大的优点，但它们的热容量很小，又没有自我限温保护能力，为一次性元件。因此，它们的保护能力低，防避雷电和超压的种类少，只能防避那些不致使它的温升过热的雷电和超压，否则连它自己也保护不了。如遇：1，较强的瞬时雷电突波；2，较长时的感应雷打击；3，连续雷击；4，缓升超压；5，电源毛刺；6，突变强超压；7，长时超压等这些情况时，就连它自己也被烧坏而失去保护作用。但是，上述这些雷电和超压现象是经常发生的，所以，它们的保护效果不好，常常发生损坏现象。虽然串接合适的保险丝能略为减轻这种损坏现象，略为提高保护效果，但保险丝烧断后不会自动复通，须要人工去更换，增加了麻烦和不便，而且串接保险丝后，仍还常常出现损坏现象，因此，保护效果仍然不好。电子式保护器虽然能解决上述问题，但是存在临界中间不稳定过程，造成误动作和结构复杂成本高、不可靠等缺点。

本发明的目的是提供一种具有限温自保自动断电，和自动复位导通功能的，能有效地防避各种雷电和超压，及过热和过流短路，具有全面保险可靠的防护效果，但又结构简单、不易损坏、长寿耐用、不耗电、属无源器件、无误动作，成本低廉，方便实用的电子电器全保安器件一敏断保护器。

本发明的技术方案是：1，敏断保护器由限流限温体、限压发热体、感温开关体所构成，如附图1a所示。

2，限流限温体是正温度系数热敏电阻，限压发热体是压敏电阻，感温开关体是突跳式温控器。

3，在电路结构上，限流限温体串联于输入端A_iB_i与限压发热体之间，限压发热体并联在限流限温体与感温开关体之间，感温开关体串联在限压发热体与输出端A_oB_o之间。即正温度系数热敏电阻R₂一端连接输入端A_i，另一端与压敏电阻R₁的一端和突跳式温控器T_k的开关K的一端相连，K的另一端连接输出端A_o，R₁的另一端连接B_iB_o端，如附图1a、b所示。

4，在热传导感应结构上，如附图1c所示，(1)是限压发热体，即压敏电阻R₁的芯片，(2)是感温开关体，即突跳式温控器T_K，(3)是T_K的双金属片，(4)是T_K的常闭开关K，(5)是限流限温体，即正温系数热敏电阻R₂的芯片。在附图1c中，限压发热体(1)与感温开关体(2)对正紧密靠贴在一起，特别是(1)与(2)的双金属片(3)紧密靠贴在一起，使热感应良好，并且可在(1)与(3)之间涂上导热脂，使热传导感应更良好；限流限温体(5)则与限压发热体(1)的另一面对正层叠紧密贴合在一起。

5，为了减短强超压大电流对限压发热体的冲击时间，提高大电流负载的敏断保护器的可靠性，设有专为超压自保的超压恒温体，由正温度系数热敏电阻R₃和压敏电阻R₄串联叠合构成，如附图2a、b所示。在电路结构上，超压恒温体并联在原限压发热体的位置上，限压发热体则改并在输出端A_oB_o上，即热敏电阻R₃与压敏电阻R₄的串联体并联在原压敏电阻R₁的位置上，R₁则改并在输出端A_oB_o上。在热传导感应结构上，如附图2c所示，(6)和(7)分别是超压恒温体的热敏电阻R₃的芯片和压敏电阻R₄的芯片，插叠紧贴在原压敏电阻R₁的芯片(1)与原热敏电阻R₂的芯片(5)之间。

6，为了减少压敏电阻的数量，可将超压恒温体的压敏电阻R₄取消，共用限压发热体的压敏电阻R₁，此时，感温开关体即突跳式温控器T_k的开关K须增加一联动开关K′₁，称前开关，原开关则称为后开关K₁，前开关K′₁与超压恒温体的热敏电阻R₃并联后，串联在与限流限温体与限压发热体的任一端上，感温开关体的后开关K₁则串联在限压发热体与输出端之间。即超压恒温体的热敏电阻R₃与感温开关体的前开关K′₁并联，其中的一端连接在限流限温体的热敏电阻R₂的一端，另一端连接在限压发热体的压敏电阻R₁的一端和后开关K₁的一端，如附图3a、b所示。在热传导感应结构上，如附图3C所示，(7)是前开关K′₁与后开关K₁即(4)联动，限流限温体的热敏电阻R₂的芯片(5)则层叠紧贴在超压恒温体的热敏电阻R₃的芯片(6)上。

7，为了提高防雷效果，增加防止纵向雷击的功能，可在另一线上增设限流和联动开关，成为双线限流断开结构，此时，限流限温体由二片独立的正温系数热敏电阻芯片构成，对应串联在二输入端A_iB_i上；感温开关体的开关则增加有联动的开关，对应串联在另一线上。如附图4、5、6所示。

8，为了提高过流及短路保护的性能，减弱过流及短路电流的冲击损害，在敏断保护器的任一输入端上，外串联大功率负温系数热敏电阻软起动元件R_T，并且R_T不能与敏断保护器靠近在一起。如附图7所示。

9，当敏断保护器设有超压恒温体时，如方案5、6，限流限温体可以不是热敏电阻，而可以是电热丝、或电热片或电热膜，缠绕或敷贴在感温开关体的双金属片的一边。

10，当敏断保护器专用于电话机的防雷保护时，根据电话机的特性，敏断保护器可以没有感温开关体，而只由限流限温体和限压发热体所构成，并且限流限温体是最少具有一片正温系数热敏电阻芯片，串联在输入端A_iB_i上，并且紧密靠贴在限压发热体即压敏电阻R₁的芯片(1)上，限压发热体即压敏电阻R₁则并联在输出端A_oB_o上。如附图8a、b、c所示。即限流限温体的热敏电阻R₂的一端连接A_i，另一端连接A_o，和热敏电阻R′₂的一端连接B_i，另一端连接B_o；限压发热体的压敏电阻R₁并联在A_oB_o上。在附图8c中，(1)是压敏电阻R₁的芯片，(2)和(3)分别是热敏电阻R₂和R′₂的芯片。

本发明的工作原理，如附图1a、b、c所示。当输入端A_iB_i有超限压发热体即压敏电阻R₁的阀值电压时，R₁的芯片(1)则导通泄放超压电流，并发热升温，同时R₂也发热升温，当温度上升到双金属片(3)的动作温度时，双金属片(3)立即反翘压迫连杆推动常闭开关(4)即K断开，切断输出，使输出端A_oB_o得到断电保护。此时，R₁的芯片(1)仍继续量放超压电流仍继续升温，当温度上升到限流限温体即正温系数热敏电阻R₂的居里温度时，由于R₂的芯片(5)和R₁的芯片(1)紧贴在一起，热传导感应良好，可视为同等温度，这时，R₂的阻值转折变大，电流减小，使(1)和(5)的温度维持在R₂的居里点上，达到热电平衡，温度不再升高，实现限温自保，维持K断开。当电压恢复正常低于R₁的阀值时，R₁截止，R₁芯片(1)和R₂的芯片(5)停止发热，温度自然下降，当温度降至双金属片(3)的回复温度时，(3)回跳复位，常闭开关(4)重新闭合，即K导通，恢复通电，从而实现自动复位导通。

当输入端A_iB_i的超压电是雷电或是其它特强的突变超压时，R₁将泄放特强的电流，同时R₂亦限制过于强大的电流，此时，R₁的芯片(1)和R₂的芯片(5)，它们的温度立即骤升迅猛发热，在极短的时间内便达到双金属片(3)的动作温度和R₂的居里温度，从而即刻断开，使输出端A_oB_o不会输出超R₁限压的雷电压或其它超电压。这时，R₂的阻值已转折至很大，即使有接续而来的雷电间断不停地冲击，通过R₂后在R₁上泄放的电流已不大，使压敏电阻R₁免遭连续的雷电冲击积累热量造成过热而损坏。这一点使本敏断保护器具有优良的防避各种形式的感应雷电和超压的性能，几乎达到全防避。如连续雷击、较强的瞬时雷电突波、较长脉冲的感应雷打击，缓升超压、电源毛刺、突变强超压、长时超压等等。

当输出端A_oB_o的输出电流过流或短路时，R₂将因为流过超大的电流而发热升温至超双金属片(3)的动作温度，其芯片(5)发出热量通过(1)传导至(3)上，使(3)动作，(4)断开，即开关K断开，切断输出电流，从而实现过流及短路保护。这时，开关K断开后，R₂无电流通过，停止发热，它的温度逐渐下降，当下降至使(3)复位回跳时，K又闭合导通，若此时输出端A_oB_o仍过流及短路，则又重复上述过程，直至不再过流和短路为止。为了减小过流及短路时的冲击电流，保护开关K的触点，在输入端A_iB_i外串一只软启动元件R_T，如附图7所示，使开关K在刚闭合时电流很小，闭合后才增大电流。

当环境温度过热，达到双金属片(3)的动作温度时，则开关K断开，停止供电，使被保护的机器断电停止发热，从而实现过热保护功能。

为了具有防止纵向雷击功能，敏断保护器可设计为双线断开双线限流形式，或双线断开单线限流形式，或双线每线双开关串联断开形式，以提高击穿电压。此时，感温开关体的开关须是双联或多联结构，而限流限温体则是二片正温系数热敏电阻芯片。如附图4、5、6中所示的R′₂、K₂等。

实验证明，本器的保护效果良好。用保护电压为260VAC，保护温度为65℃的常用型号为MDA2605P65的敏断自保自复模块作实验：

1，当突然加上380VAC的突超电压时，在0.5秒内立即断开输出，停止供电，而在这0.5秒内未断开时的输出电压为260VAC，没有超电压输出现象。

2，当电压从低到高缓慢超压升到260VAC时，在0.1-0.3分钟内断开输出，而在这0.1-0.3分钟内未断开时的输出电压为260VAC，亦没有超压输出现象。

3，当电压保持380VAC或保持超260VAC，时间保持30分钟以上，没有复通现象。

4，当解除380VAC或电压降至260VAC以下时，在0.5-2分内自动复位导通，恢复供电。

5，在冲击电压为6KV8×20μs的连续雷电打击试验合上，打击第一次就断开，不再遭受其后的雷电打击；当冲击电压为4KV8×20μs的连续雷电打击试验，则打击2次就断开，不再遭受第2次后的雷电打击，停止打击后，在0.5-1分钟内自动复位导通。

6，当外部加热该器时，在温度上升到超65℃时，立即断开，当停止加热，自然降温到55℃以下时，又自动复位导通。

由此可见，本敏断保护器的防雷、防超压、防过热保护效果很理想。

本发明的优点是：1，防护功能多。具有防雷、防超压、防过热、防过流短路和自保自复的功能。2，防避性能好。具有①能防避多种形式的大小感应雷击，包括连续雷击、瞬时强雷电突波、较长时的雷电脉冲、横向雷击、纵向雷击。②能防避多种形式的电源超电压，包括突变强超压、长时超压、缓升超压、电源毛刺等。③能防避各种形式的过热，包括自身过热，机器过热，环境火患过热。④能防止负载过电流及短路，3，保护效果好。能自动断电，自我限温保护，自动复位导通，因此，不易损坏，保护可靠，寿命长。4，结构简单，体积小，可直接焊装在电路板上，使用方便，成本低。5，不耗电、属无源器件，利用雷电、超压电、环境温度和过流短路所产生的热能作用断开，因此无误动作和临界不稳定的中间过程。

本发明的实施例有6个，分别如附图1、2、3和4、5、6及7、8所示。

实施例1，如附图1a、b、c所示。在附图1中，(1)是限压发热体即压敏电阻R₁的芯片。(2)是感温开关体即突跳式温控器T_K。(3)是突跳式温控器T_K的双金属片。(4)是感温开关体即突跳式温控器T_K的常闭开关K。(5)是限流限温体即正温系数热敏电阻R₂的芯片。

实施例2，如附图2a、b、c所示。在附图2中，(6)和(7)分别是新增加的超压恒温体的正温系数热敏电阻R₃的芯片和压敏电阻R₄的芯片。其余编号同实施例1。

实施例3，如附图3a、b、c所示。在附图3中，(6)是超压恒温体即正温系数热敏电阻R₃的芯片。(7)是感温开关体即突跳式温控器T_K的前开关K′₁。其余编号同实施例1。

实施例4，如附图4、5、6所示。在附图4、5、6中，R′₂、K₂分别是限流限温体和感温开关体新增加的对应在另一线上的正温系数热敏电阻和联动开关，使附图1b、2b、3b中所示的单线限流单线断开式成为双线限流双线断开式结构。

实施例5，如附图7所示。在附图7中，R_T是大功率负温度系数热敏电阻软启动元件。

实施例6，如附图8a、b、c所示。在附图8中，(1)是限压发热体即压敏电阻R₁的芯片，(2)是限流限温体即热敏电阻R₂的芯片，(3)是限流限温体即热敏电阻R′₂的芯片。

图面说明：

1，附图1a是敏断保护器基本方框图，1b是其基本电路图，1c是其基本机械结构轴向主剖面图。

2，附图2a是具有独立的超压恒温体的敏断保护器方框图，2b是其电路图，2c是其机械结构轴向主剖面图。

3，附图3a是共用压敏电阻型敏断保护器方框图，3b是其电路图，3c是其机械结构轴向主剖面图。

4，附图4、5、6分别是对应附图1b、2b、3b的单线限流、单线断开式敏断保护器的双线限流、双线断开式敏断保护器的电路图。

5，附图7是外串软启动元件R_T的敏断保护器电路简图。

6，附图8a是电话机专用的敏断保护器方框图，8b是其电路图，8c是其机械结构轴向主剖面图。

Claims

1，一种电子电器保安器件，具有防雷、防超压、防过热、防过流短路和自保自复功能，其特征是敏断保护器由限流限温体、限压发热体、感温开关体所构成。

2，根据权利要求1所述的敏断保护器，其特征是限流限温体是正温度系数热敏电阻芯片、限压发热体是压敏电阻芯片，感温开关体是突跳式温控器，或称闪动式温控器。

3，根据权利要求1所述的敏断保护器，其特征是其电路结构是限流限温体串联于输入端与限压发热体之间，限压发热体并联在限流限温体与感温开关体之间，感温开关体串联在限压发热体与输出端之间。

4，根据权利要求1和2所述的敏断保护器，其特征是其热传导感应结构是限压发热体与感温开关体紧贴在一起，即压敏电阻的芯片与突跳式温控器的感温面对正层叠紧贴在一起，特别是压敏电阻的芯片与突跳式温控器的双金属片紧密靠贴在一起，成为超压感热断电结构，并且可在靠贴面间涂上导热脂，使热传导感应更良好，限流限温体则紧贴在限压发热体上，即正温度系数热敏电阻的芯片对正层叠紧贴在压敏电阻的芯片另一面，成为超压恒温自保结构。

5，根据权利要求1、2、3和4所述的敏断保护器，其特征是为了减短强超压大电流对限压发热体的冲击时间，敏断保护器设有专为超压自保的超压恒温体，由正温度系数热敏电阻芯片和压敏电阻芯片串联叠合紧贴而成；在电路结构上，超压恒温体并联在原限压发热体的位置上，限压发热体则改并在输出端上；在热传导感应结构上，该超压恒温体的串联叠合体则插叠贴在原热敏电阻芯片与原压敏电阻芯片之间。

6，根据权利要求1和2所述的敏断保护器，为了减少压敏电阻芯片，其特征是限压发热体与超压恒温体共用一片压敏电阻芯片，此时，感温开关体的开关须增加一个联动开关，称前开关，与超压恒温体的热敏电阻并联后，串联在限流限温体的一端与限压发热体的任一端上，感温开关体的后开关，则串联在限压发热体与输出端之间；在热传导感应结构上，超压恒温体的热敏电阻芯片则播叠紧贴在原热敏电阻芯片与原压敏电阻芯片之间，感温开关体的开关则多了一个联动的前开关。

7，根据权利要求1所述的敏断保护器，为了增加防止纵向雷击的功能，提高防雷效果，其特征是敏断保护器具有双线限流断开结构，此时，跟流限温体由二片独主的正温系数热敏电阻芯片构成，对应串联在二输入端上，感温开关体的开关则增加有联动的双联开关，对应串联在另一线上。

8，根据权利要求1所述的敏断保护器，为了提高过流及短路保护的性能，其特征是在敏断保护器的任一输入端上，外串联有大功率负温系数热敏电阻软起动元件R_T，并且R_T不能与敏断保护器靠近在一起。

9，根据权利要求1所述的敏断保护器，其特征是限流限温体可以是电热丝或电热片或电热膜，缠绕或敷贴在感温开关体上，特别是缠绕或敷贴在感温开关体的双金属片的一边。

10、根据仅利要求1所述的敏断保护器和电话机的特性，其特征是电话机专用的敏断保护器可以没有感温开关体，而只有限流限温体和限压发热体，限流限温体最少具有一片正温系热数敏电阻芯片，串联在输入端上，并且紧密靠贴在限压发热体即压敏电阻芯片上，限压发热体则并联在输出端上。