CN1368770A

CN1368770A - 放电隙装置

Info

Publication number: CN1368770A
Application number: CN 01140621
Authority: CN
Inventors: 广泽秀树
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: SG90783A1; CN1316701C; EP1229618A2; EP1229618A3; DE60132759D1; JP3626414B2; DE60132759T2; EP1229618B1; JP2002232091A

Abstract

在印刷电路板(100)上,排布了包括用于放电的一级放电部分(1)的一级接点(11)和包括用于放电的二级放电部分(2)的二级接点(22),二者的间距满足绝缘标准。在一级接点(11)和二级接点(22)之间提供了浮点接点33。在浮点接点(33)和二级接点(22)之间离开放电部分一段距离处连接了一个电容(44)。连接电容的区域的间距大于二级接点和浮点接点之间的最短距离,以便满足绝缘标准。

Description

放电隙装置

技术领域

本发明涉及一种放电隙装置，该装置在电视机、录象机和通信器材等电子设备使用的印刷电路板中的从工业用交流电受电的受电部分中普遍使用。

背景技术

在现有技术电子设备的印刷电路板中，受电部分包括一个防雷击电路。此电路的作用是释放通向外部天线的雷击电压，并将总雷击电压加到外部工业用交流电源。在日本专利申请KOKAI公布号2000-69666中公开了这一技术。

防雷击电路包括一个放电隙电路，发生雷击时由放电隙放电。注意，放电隙电路要求减少放电隙的距离并产生一个雷电冲击起始放电电压，以便在有雷击时由放电隙平稳放电。对于放电隙电路，不同国家设立了各自的安全标准。换言之，对电路一级部件(导体)和二级部件之间的距离做了规定。由于安全标准的存在，该间隙不得随意减少。一级导体和二级导体之间的距离符合安全标准的要求，与减少放电隙的距离以降低雷电冲击起始电压存在矛盾。

发明内容

本发明的目的是提供一种放电隙装置，能够降低雷电冲击起始电压，但不必减少一级接点和二级接点之间的距离。

要实现上述目的，根据本发明一个方面的放电隙装置由下列部分组成：一个放电隙部分，包括在绝缘衬底上排布的具有一定间隔的第一导电图和第二导电图以及靠近第一导电图和第二导电图排布的第三导电图，其中，在第一导电图和第三导电图之间形成第一个间隙，在第二导电图和第三导电图之间形成第二个间隙；在第二导电图和第三导电图之间提供的连接接点部分，分别离开第二间隙一定的距离，各连接接点部分之间的距离要大于第二间隙；以及一个连接在各连接接点部分之间的电容。

根据本发明另一个方面的放电隙装置由下列部分组成：一个具有一级放电部分的一级接点；一个具有二级放电部分且与一级接点保持给定距离的二级接点；一个靠近第一放电部分和第二放电部分并且具有分别与第一和第二放电部分相对的第三和第四放电部分，其中，在第一和第三放电部分之间形成第一间隙，在第二和第四放电部分之间形成第二间隙；在第二和第三接点中提供的连接接点部分，分别离开第二间隙一定距离，各连接接点部分之间的距离大于第二间隙；连接在各连接接点部分之间的电容。

对于上述结构，一级接点和二级接点之间的距离符合安全标准。一般情况下，电容就能完成感应放电功能。因此，放电起始电压可以降低，以获得平稳的放电。

附图说明

图1所示为根据本发明第一个实施例的一个放电隙装置的基本结构；

图2所示为根据本发发明第二个实施例的一种充电隙装置；

图3所示为根据本发明第三个实施例的一种充电隙装置；

图4所示为适用本发明的受电部分的电路图；以及

图5A到图5E为本发明其他示例的示意图。

具体实施方式

现在结合附图说明本发明的实施例。

图1所示为根据本发明的第一个实施例的放电隙装置的基本结构。在图1中，引用编号100代表一块印刷电路板。一级接点11和二级接点22按布线图案印制在印刷电路板100上。一级接点11包括一个用于放电的一级放电部分1，二级接点22包括一个用于放电的二级放电部分2。

在一级接点11和二级接点22之间印制的是一个浮点接点33。该接点33在连接一级放电部分1和二级放电部分2的线路上有第一浮点放电部分31和第二浮点放电部分32。31和32这两部分结合成一个部件。

离开连接部分1和部分2线路一定距离，提供了一个连接浮点接点33和二级接点22的电容44。电容44所在区域具有的距离L3(例如7.5mm)大于接点22和33之间的最短距离。接点22和接点33分别具有扩展接点部分24和34。

上述放电隙装置具有一个两级放电隙结构。在这一结构中，在一级放电部分1和第一浮点放电部分31之间形成了第一个放电隙，在第二浮点放电部分32和二级放电部分2之间形成第二放电隙。如上所述，在二级接点22和浮点接点33之间连接有电容44(满足耐压标准)，以降低雷电冲击起始电压。

现在说明上述放电隙装置的电路布线设计如何满足设计标准。第一放电隙L1(例如，3.5mm)和第二放电隙L2(例如3mm)之和为6mm或更高。该值满足规定一级导体和二级导体之间间隙的安全标准(IEC、UL、CSA和电器设备和材料控制规定)。

在一般使用中，UL、CSA和电器设备和材料控制规定要求，当一级接点11和二级接点22之间的耐压不大于1.0KV(均方根值)→

(0-峰值)时不发生放电，或者不产生击穿。IEC-65要求当耐压不大于3.0KV(均方根值)

(0-峰值)时不发生放电。为了满足要求，应在一级接点和二级接点之间设置给定的间隙。

在二级接点22和浮点接点33彼此之间分开3mm的间隙，二者之间连接有电容44。电容44符合安全标准，并满足该标准所需要的绝缘功能。对于电容44，采用旁路电容(通常称为Y电容)以满足各个国家的安全标准。根据IEC标准，该电容被划分为IEC 384-14、第二版、II类。根据UL和CSA标准，该电容被划分为IEC 348-14、第二版、I类(或II类)。根据电器设备和材料控制规定，该电容被划分为IEC 348-14、第二版、I类或II类。因此，即使使用电容，也能满足设计标准。

现在说明在发生雷电冲击时所完成的两级放电隙功能。

由于电容44连接在浮点接点33和二级接点22之间，在初级，这些接点在同一电压上彼此绝缘。如果引导雷电电压，则先后在一级接点11的一级放电部分1与浮点接点33的第一浮点放电部分31之间和浮点接点33的第二浮点放电部分32与二级接点22的二级放电部分2之间引发放电(短路)。结果，一级接点和二级接点被放电。

在本发明的装置中，电容允许雷电冲击起始放电电压在发生雷击时下降。原因如下。假设电容44的阻抗是Zc，下列公式成立：

Zc＝(1/ωC)＝(1/2πf·C)＝(1/2πC)X(1/f)

其中，f代表频率，C代表电容44的电容。

由于雷电电压的频率很高，当发生雷击时，电容44被看成短路。这种情况相当于只在一级接点11和浮点接点33之间施加雷击电压。间隙越小，起始放电电压就越低。因此，上述装置中的起始放电电压小于不带电容的装置中的电压。

放电意味着绝缘体被击穿并短路。短路部分位于一级放电部分1与第一浮点放电部分31之间和第二浮点放电部分32与二级放电部分2之间。放电电流流过短路部分，不经过电容44。这种现象取决于电容44的连接部分。换言之，电容44所在的位置离开连接一级放电部分1和二级放电部分2的线路一段距离，并且在其宽度L3大于最短距离L2的区域连接二级放电部分2和第二浮点放电部分32。

本发明的优点概括如下：

(1)不必缩短一级接点和二级接点之间的间隙就能降低这些接点之间的雷电冲击起始电压(通过间隙降低雷电冲击起始电压与普通的一级放电隙相同)

(2)本发明放电隙的制造成本低，因为它可以通过在普通放电隙装置中增加布线图案设计(浮点接点)和一个电容得以实现。

(3)使用的电容满足安全标准。不需要专门的部件。因此本发明放电隙装置可以轻松地满足安全标准。

(4)由于在一级接点和二级接点之间未连接任何部件，所以漏电流不会增加、电容不会增加、不会发出噪声、电源辐射不会改变或者不存在极性。

(5)因为只有放电隙会引发放电，所以可以使用其雷电冲击放电耐压低的元件(放在基底上)。当基底布线图案中一级接点和二级接点之间的距离确定时，可以选择安全标准的下限(小值)，从而减少基底的面积。

(6)由于在电容中没有雷电冲击放电电流通过，电容的雷电放电耐压和使用寿命提高，耐用性增强。

(7)即使一级接点带有工业用交流电的A极和B极的放电部分，也只需使用一个电容，下文将对此进行说明。

(8)通过调整间隙长度L1和L2，放电隙电路可以满足各个国家的安全标准。

(9)下文将说明，在电路板上一级放电隙和二级放电隙的位置有一个缺口。因此，在放电过程中，不会有碳附着到间隙部分，在下一次放电时，可以稳定生成与初级放电起始电压相同的放电电压。

图2所示为根据本发明第二个实施例的一个充电隙装置。该装置的组成部件与第一个实施例相对应，下面结合其中的引用编号说明。在图2中，引用编号100代表一个印刷电路板，其上按布线图案印制了各个接点(见下文)。

引用编号51代表连接到工业用交流电的插头。插头的一条线(A极)连接到A极一级接点11a，另一条线(B极)连接到B极一级接点11b。A极一级接点11a包括一个用于放电的一级放电部分1a，二级接点22包括一个用于放电的二级放电部分2a。B极一级接点11b包括一个用于放电的一级放电部分1b，二级接点22包括一个用于放电的二级放电部分2b。

一级接点11a和11b平行排布且彼此独立。在一级接点11a和11b与二级接点22之间按布线图案印制了浮点接点33。接点33在连接一级放电部分1a和二级放电部分2a的线路上包括一个第一浮点放电部分31a和第二浮点放电部分32a。放电部分31a和32a结合成一个部件。接点33还在连接一级放电部分1b和二级放电部分2b的线路上包括一个第一浮点放电部分31b和第二浮点放电部分32b。放电部分31b和32b结合成一个元件。

连接二级接点22和浮点接点33的电容44与一级放电部分1a和1b与二级放电部分2a和2b之间保持一定的距离。电容44所在区域的间距L3(例如，7.5mm)大于接点22和接点33之间的最短距离。因此，接点22和接点33各自具有扩展接点部分24和34。

二级接点22有一个凹槽253，可以使连接到电容44的接点22的一部分251与二级接点22的边缘252分离，使放电电路容易通过。凹槽253可以在雷击发生时有效避免放电电流流入电容44。

电路板100具有一个细长的缺口55。放电部分1a，1b，31a，32a，31b，32b，2a和2b各有一对面向放电隙的突出尖角。第二个实施例具有与上述第一个实施例相同的功能。

即使在工业用交流电A极和B极的一级接点提供两个放电部分，也只需使用一个电容。由于在电路板上一级放电隙和二级放电隙的位置有一个缺口55，放电时不会有碳附着到间隙部分，使得下一次放电时可以稳定产生与初级相同的放电起始电压。而且，由于每个放电部分都有一对突出尖角，即使其他突出尖角断损，也可以用其中一个来放电。A极一级接点11a和B极一级接点11b之间的距离L4为，例如，3.5mm或更高，能满足交流电输入部分的标准。

图3所示为根据本发明的第三个实施例的充电隙装置。本装置的组成元件与第二个实施例相对应，将用相同的引用编号来说明。在第三个实施例中，插头51的A极线通过印制好的布线图案61连接到一级接点11a，而B极线通过印制好的布线图案62、保险丝63、印制好的布线图案64和一个跳接线65连接到另一个一级接点11b。其他元素几乎与图2中所示装置的对应部分相同。各个放电隙部分1a，1b，31a，32a，31b，32b，2a和2b都加厚了，因为外面附着了焊料。因此，即使放电部分在放电时被击，也能保证耐用性。印刷电路布线图案的厚度是35微米，而各个放电部分最厚的焊料部分达0.5mm。

图4为简单说明适用本发明的受电部分的电路图。与上述实施例对应的部分用相同的引用编号表示。在受电部分中，电源线的A极连接到印刷布线图案61，B极连接到另一个印刷布线图案62。电容71是一个绝缘电容，连接在A极和B极线之间。二极管72和73在这些线之间串联连接形成保护电路。数字74表示用于变换输入电压的变压器。本发明所适用的对象是放电部分75和放电部分76。

本发明不限于上述实施例。根据这些实施例，放电隙装置在印刷电路板上将受电部分和一个二级接点结合成一个元件。但是，不用说，图1、2和3中所示的元素可以构成为一个部件。

现在解释各自构成满足电器设备和材料控制规定、UL、CSA和IEC-65标准的放电部分的一级接点11和二级接点22之间的距离W。根据电器设备和材料控制规定的标准，距离W为2.0mm或更长，根据UL标准为3.2mm或更长，根据CSA标准为3.0mm或更长，根据IEC-65标准为6.0mm或更长。如果在本发明中提供一个浮点接点33，则必须确定其位置以满足距离W的要求。换言之，应该在放电部分1和31之间设置距离W1，在放电部分32和2之间设置距离W2。

以下为距离W1和W2的允许值。根据电器设备和材料控制规定的标准，距离W1为1.0mm到2.8mm(最好是2.0mm)，距离W2为1.0mm到2.1mm(最好是1.5mm)，因此当距离W为2mm或更长时，可以满足电器设备和材料控制规定。根据UL标准，距离W1为1.0mm到3.5mm(最好是2.0mm)，距离W2为1.0mm到2.0mm(最好是1.5mm)，因此当距离W为3.2mm到4.0mm时，可以满足UL标准。根据CSA标准，距离W1为1.0mm到3.3mm(最好是2.0mm)，距离W2为1.0mm到2.0mm(最好是1.5mm)，因此当距离W为3.0mm到4.0mm时，可以满足CSA标准。根据IEC-65标准，距离W1为3.0mm到4.5mm(最好是3.5mm)，距离W2为2.0mm到4.5mm(最好是3.0mm)，因此当距离W为6.0mm到8.0mm时，可以满足IEC-65标准。

本发明放电隙装置的布线图案不限于图1到图3所示的样子。该装置还可以图5A到图5E中所示的图案布线。

在图5A中所示的布线图案中，一级接点11、二级接点22和浮点接点33呈一字形排开。接点部分24和34离开放电部分2和32所形成的间隙一定的距离。接点部分24和34之间的距离大于间隙。

在图5B所示的布线图案中，二级接点22和浮点接点33平行排布，彼此之间具有给定的间隙。接点部分24和34离开放电部分2和32所形成的间隙一定的距离。接点部分24和34之间的距离大于间隙。

在图5C所示的布线图案中，放电部分1和31之间的间隙与放电部分2和32之间的间隙上下交换排布。接点部分24和34所在的位置离开放电部分2和32所形成的间隙一段距离。接点部分24和34之间的距离大于间隙。

在图5D所示的布线图案中，接点部分14位于一级接点11，电容44在接点部分14和浮点接点33的接点部分34之间连接。接点部分14和34所在的位置离开放电部分1和31所形成的间隙一定距离。接点部分14和34之间的间隔大于间隙。

在图5E所示的布线图案中，一级接点11和二级接点22一上一下排布，浮点接点33与放电部分1和2相对。在接点33处形成放电部分31和32，与放电部分1和2相对。在这种布线图案中，接点部分24和34所在的位置离开放电部分2和32所形成的间隙一段距离，接点部分24和34之间的距离大于间隙。

可以对上述布线图案进行各种改动。

Claims

1.一种放电隙装置，其特征在于：

放电隙部分包括：在绝缘基底上以固定间隔排布的第一和第二导电图(11，22)，以及靠近第一和第二导电图(11，22)排布的第三导电图(33)，其中，在第一和第三导电图之间形成了第一间隙(L1)，在第二和第三导电图之间形成第二间隙(L2)；

在第二导电图和第三导电图中提供的连接接点部分(24，34)，分别离开第二间隙(L2)一定的距离，各连接接点部分之间的距离大于第二间隙；以及

一个连接在各连接接点部分之间的电容(44)。

2.根据权利要求1的放电隙装置，其特征在于，所设置的第一间隙和第二间隙之和(L1+L2)满足绝缘标准。

3.根据权利要求1的放电隙装置，其特征在于，第一个导电图(11)连接到组成一级电路的工业用交流电源，第二个导电图(22)连接到二级电路的连接点。

4.根据权利要求1的放电隙装置，其特征在于，在第一导电图(11)和第二导电图(22)之间提供第三个导电图(33)。

5.根据权利要求4的放电隙装置，其特征在于，第一个间隙(L1)和第二个间隙(L2)呈一字形排布。

6.一种放电隙装置，其特征包括：

一级接点(11)具有一个第一放电部分(1)；

二级接点(22)具有第二放电部分(2)并离开一级接点一段给定的距离；

第三接点(33)的位置靠近第一放电部分(1)和第二放电部分(2)，并且第三放电部分和第四放电部分(31，32)分别与第一放电部分和第二放电部分(1，2)相对，其中，在第一放电部分和第三放电部分之间形成第一间隙(L1)，在第二放电部分和第四放电部分之间形成第二间隙(L2)；

在二级接点和第三接点中提供了连接接点部分(24，34)，分别离开第二间隙(L2)一段距离，其中，各连接部分之间的间隔大于第二放电隙；以及

一个连接在各连接接点部分之间的电容(44)。

7.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于一级接点(11)、二级接点(22)和三级接点(33)印制在印刷电路板(100)上。

8.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于所设置的第一间隙(L1)和第二间隙(L2)之和(L1+L2)满足绝缘标准。

9.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于一级接点(11)连接到组成一级电路的工业用交流电源，二级接点(22)连接到二级电路的连接点。

10.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，在第一、第二、第三和第四放电部分附着有焊料。

11.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，各个放电部分(1，31；2，32)彼此相对，分别具有多个突出尖角。

12.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，至少在第一间隙和第二间隙之一的下半部分有一个细长缺口(55)。

13.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，如果第一间隙是W1，第二间隙是W2，则W1＝3.0mm到4.5mm(最好是3.5mm)，W2＝2.0mm到4.5mm(最好是3.0mm)，W1+W2＝6.0mm到8.0mm。

14.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，如果第一间隙是W1，第二间隙是W2，则W1＝1.0mm到2.8mm(最好是2.0mm)，W2＝1.0mm到2.1mm(最好是1.5mm)，W1+W2＝2.0mm或更高。

15.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，如果第一间隙是W1，第二间隙是W2，则W1＝1.0mm到3.5mm(最好是2.0mm)，W2＝1.0mm到2.0mm(最好是1.5mm)，W1+W2＝3.2mm到4.0mm。

16.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，如果第一间隙是W1，第二间隙是W2，则W1＝1.0mm到3.3mm(最好是2.0mm)，W2＝1.0mm到2.0mm(最好是1.5mm)，W1+W2＝3.0mm到4.0mm。

17.根据权利要求6的放电隙装置，其特征在于，一级接点(11)包括一对分别具有一级放电部分的接点(11a，11b)，二级接点包括一对第二放电部分(2a，2b)，第三接点包括(33)包括一对第三放电部分(31a，31b)和一对第四放电部分(32a，32b)。

18.根据权利要求17的放电隙装置，其特征在于，一级接点的各接点之间的距离被设置为3mm或更高。

19.一种放电隙装置，其特征包括：

一个具有第一放电部分的一级接点(11)；

一个离开一级接点一定距离并具有一个与第一放电部分相对的第二放电部分的二级接点(22)；

排布在第一和第二放电部分之间且第三和第四放电部分与第一和第二放电部分相对的浮点接点(33)，分别在第一和第三放电部分形成一个第一间隙，在第二和第四放电部分之间形成一个第二间隙(L2)；

在二级接点和浮点接点中提供的连接接点(24，34)，分别离开第二间隙(L2)一段距离，各连接部分之间的距离大于第二间隙；以及

一个在各连接接点之间连接的电容(44)。

20.根据权利要求19的放电隙装置，其特征在于，第一间隙和第二间隙呈一字形排布。

21.在印刷电路板上形成的放电隙装置，其特征包括：

第一个一级布线图案(11a)包括具有多个突出尖角的第一放电部分(1a)；

第二个一级布线图案(11b)包括具有多个突出尖角并离开第一个一级放电部分一段给定距离的第二放电部分(1b)；

二级布线图案(22)离开第一和第二一级布线图案(11a，11b)一段给定的距离，并包括一对第三放电部分(2a，2b)，与第一放电部分和第二放电部分相对；

排布在一级布线图案(11a，11b)和二级布线图案(22)之间的浮点布线图案(33)，并包括一对第四放电部分，分别与第一和第二放电部分(1a，1b)相对，一对第五放电部分(32a，32b)，分别与第三放电部分(2a，2b)相对，其中，在第一放电部分和第二放电部分与第四放电部分之间形成第一间隙，在第三放电部分与第五放电部分之间形成第二间隙；

在二级布线图案(22)和浮点布线图案(33)之间提供有连接接点(24，34)，分别离开第二间隙一段给定距离，其中，各连接接点之间的间隔大于第二间隙；以及

一个在连接接点(24，34)之间连接的放电感应电容(44)。

22.根据权利要求21的放电隙装置，其特征在于，在至少排布有第一间隙和第二间隙之一的电路板上有一个细长缺口。

23.根据权利要求21的放电隙装置，其特征在于第一间隙和第二间隙之和满足绝缘标准。

24.根据权利要求21的放电隙装置，其特征在于，在第一、第二、第三、第四和第五放电部分附着有焊料。