CN204189712U - 一种电路保护装置 - Google Patents

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Abstract

为克服现有技术中电路保护装置易过早导通电路而产生安全隐患的问题,本实用新型提供一种电路保护装置,包括外壳、第一引出片、第二引出片、加热元件和通断控制元件;第一引出片和第二引出片均从外壳内引出,并延伸至外壳外;加热元件电连接至第一引出片和第二引出片;通断控制元件相对加热元件并联的电连接至第一引出片和第二引出片;通断控制元件可在自身温度在安全温度以上时发生断路动作,以将其所在回路断开,通断控制元件可在自身温度低于安全温度时发生通路动作,以将其所在回路导通。本实用新型提供的电路保护装置可在短路或高温等情况下将电路断开,同时,加热元件仍处于加热状态并提供热量,避免电路保护装置过早导通而产生安全隐患。

Description

一种电路保护装置
技术领域
本实用新型涉及一种电路保护装置。
背景技术
近年来,随着各种便携式电子通讯设备的普及,为其提供移动电源的二次充电电池(如锂离子可充电电池)的安全性问题日益成公众关注的焦点。而设备对电池续航能力进一步提升的需求,也对电池充放电过程提出了更高的安全要求。作为应用于二次充电电池保护电路中的电池保护元件,已知有在电路中布置有PTC及加热器,通过加热器实现对PTC通断的控制以实现对电池组件保护的保护电路。
而通过加热器控制PTC的保护电路,对电路板所需空间要求大不利于实现小型化需求。
现有技术中通常也采用双金属片控制电路的通断,起到电路保护作用。
双金属片是由二种或多种具有合适性能的金属或其它材料所组成的一种复合材料,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,主动层的形变要大于被动层的形变,从而双金属片的整体就会向被动层一侧弯曲,则这种复合材料的曲率发生变化从而产生形变。利用这一特性制作的双金属温度开关在电路中使用时,当电路发生短路或者过载以及其它异常情况时,双金属会在温度升到一定值时发生形变,从而断开电路。因此双金属被广泛用作手机、电热器、电饭煲、电热水壶等器件的温度保护开关。
但是随着手机等移动电子设备越来越精细化,微型化,使得保护开关的体积越来越小。对于常见的以双金属片为基础的电路保护装置,当双金属片升温断开电路后,若双金属片快速冷却而过早导通电路,将带来安全隐患;并且由于电路过早导通,故障尚未消除,双金属片会再次迅速升温而再次断开电路,如此循环使电路反复通断,易对电路造成伤害。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中的电路保护装置易在断开后过早导通电路而产生安全隐患问题,提供一种电路保护装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
提供一种电路保护装置,其特征在于,包括外壳、第一引出片、第二引出片、以及位于所述外壳内的加热元件和通断控制元件;所述第一引出片和第二引出片均从所述外壳内引出;所述加热元件同时电连接至所述第一引出片和第二引出片,用于对所述通断控制元件进行加热;所述通断控制元件相对所述加热元件并联的电连接至所述第一引出片和第二引出片;同时,所述通断控制元件可在自身温度在安全温度以上时发生断路动作,以将从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路断开,并且所述通断控制元件可在自身温度低于安全温度时发生通路动作,以将从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路导通。
本实用新型提供的电路保护装置中,通断控制单元处于载流状态,当电路中出现短路时,通断控制单元自身立刻发热,当达到安全温度后,通断控制单元发生动作,将从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路断开,起到电路保护作用。而在通断控制单元断开电路的情况下,通过加热元件的持续加热,延缓通断控制单元温度下降的速度,避免通断控制单元过早导通电路而产生安全隐患,同时为查找故障原因提供充足的时间。并且可避免电路反复通断而对电路造成伤害。
进一步的,所述通断控制元件可在自身温度在安全温度以上时收缩,并可在自身温度低于安全温度时伸长;所述通断控制元件的一端固定电连接于所述第二引出片上,所述通断控制元件的另一端形成有随通断控制元件的伸长或收缩而与所述第一引出片接触或分离的触点。
进一步的,所述通断控制元件为双金属片或双程记忆合金引片。
进一步的,所述通断控制元件为直螺旋形或U型。
进一步的,所述加热元件为厚膜电阻元件或陶瓷型PTC元件。
进一步的,所述厚膜电阻元件选自金属膜厚膜电阻、氧化膜厚膜电阻、合成膜厚膜电阻中的一种。
进一步的,从所述第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路上设置有可熔断的熔断保护元件。
进一步的,所述熔断保护元件与所述通断控制元件串联,并与所述通断控制元件同时相对所述加热元件并联。
进一步的,所述熔断保护元件与所述通断控制元件和所述加热元件构成的并联结构串联。
进一步的,所述熔断保护元件的熔断温度比所述安全温度高10-20℃。
附图说明
图1是本实用新型优选实施方式中提供的电路保护装置在正常闭合状态下的截面示意图;
图2是本实用新型优选实施方式中提供的电路保护装置在正常断开状态下的截面示意图;
图3是本实用新型优选实施方式中提供的电路保护装置在熔断保护元件熔断状态下的截面示意图。
说明书附图中的附图标记如下:
1、外壳;2、第一引出片;3、第二引出片;4、加热元件;5、通断控制元件;6、触点;7、熔断保护元件。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供的电路保护装置包括外壳、第一引出片、第二引出片、以及位于所述外壳内的加热元件和通断控制元件;所述第一引出片和第二引出片均从所述外壳内引出;所述加热元件同时电连接至所述第一引出片和第二引出片,用于对所述通断控制元件进行加热;所述通断控制元件相对所述加热元件并联的电连接至所述第一引出片和第二引出片;同时,所述通断控制元件可在自身温度在安全温度以上时发生断路动作,以将从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路断开,并且所述通断控制元件可在自身温度低于安全温度时发生通路动作,以将从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路导通。
上述电路保护装置中,外壳用于封装其余功能部件,如本领域技术人员所知晓的,外壳通常为绝缘材质,具体可采用聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、酚醛树脂、液晶聚合物、聚苯硫醚、酚醛树脂或环氧树脂中的一种或几种制备得到。
根据本实用新型,上述第一引出片和第二引出片为电路保护装置的引出电极。第一引出片和第二引出片均设置于外壳上,各自的一端均位于外壳内,另一端延伸至外壳外部,用于与外部电路电连接。
外壳内,加热元件直接电连接至第一引出片和第二引出片。在通电状态下,加热元件可发热。
通断控制元件也与第一引出片和第二引出片电连接。同时,通断控制元件与加热元件并联设置。
并联设置的通断控制元件和加热元件同时电连接至第一引出片和第二引出片。由于本领域常用的通断控制元件电阻非常小,而常用的加热元件均具有较大的电阻,当二者并联时,加热元件可近似认为被通断控制元件短路。只有在通断控制元件断路状态下,加热元件才正常工作发热。
同时,本实用新型中,通断控制单元同时具有在超过一定温度状态(例如电路短路或大量发热)下切断从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路的功能。
通常,电路在工作过程中,为避免因短路等状况而产生安全施工,通常需保证电路工作在一定温度以下,本实用新型中,该温度定义为安全温度。当电路中特定部件或工作环境高于这一安全温度时,为安全起见,需切断电路以便对电路进行检查。可以理解的,对于不同的电路及使用环境,安全温度的具体数值不尽相同,不同情况下的安全温度值对本领域技术人员而言是公知的。
根据本实用新型,具体的,所述通断控制元件可在自身温度在安全温度以上时发生动作,以将从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路断开,此时,通断控制元件切断电路,对电路起到保护作用。
重要的是,由于通断控制元件切断其所在的回路,使加热元件从被短路状态转变成正常工作状态,并开始发热。由于通断控制元件在切断其所在回路后,处于断电状态,其温度会下降。若通断控制元件温度快速下降至低于安全温度,通断控制单元会快速重新导通电路,易于产生安全隐患。本实用新型中,加热元件在通断控制元件切断其所在回路的情况下开始工作,并发热,以减缓通断控制元件温度的下降,从而为查找故障原因提供充足的时间,降低了安全隐患。
本实用新型中,上述通断控制元件的断路动作和通路动作没有限制,只需能达到切断和导通通断控制元件所在回路的作用即可,例如通断控制元件的断路动作可以为通断控制元件伸长,以使通断控制元件和第一引出片和/或第二引出片分离,同样,通断控制元件的断路动作也可以为通断控制元件收缩,以使通断控制元件和第一引出片和/或第二引出片分离。具体采用何种方式,本领域技术人员可根据具体结构进行适应性调整。
类似的,上述通路动作具体也没有限制,只需可将通断控制单元导通即可。
具体的,为简化电路保护装置的结构,所述通断控制元件可在自身温度在安全温度以上时收缩,并可在自身温度低于安全温度时伸长。
本实用新型中,所述通断控制元件在外壳内的具体设置方式可以为所述通断控制元件的一端固定电连接于所述第二引出片上,所述通断控制元件的另一端随通断控制元件的伸长或收缩而与所述第一引出片接触或分离。
为实现更好的电接触,在所述通断控制元件朝向第一引出片的端部设置有触点。如本领域技术人员所公知的,所述触点的形状可以为半球形、方形或插槽形。所述触点的材质可以为Pt、Au、Ag、Cu、Ni或Sn中的一种或几种。
根据本实用新型,对于上述通断控制单元,具体可采用现有的各种在不同温度下产生形变的元件,例如可采用现有的载流型安装的高温收缩低温回复的双金属元件。或者通断控制元件可采用现有的双程记忆合金引片。如本领域技术人员所公知的,所述双程记忆合金引片可选自TiNi合金、TiNiNb合金或TiNiFe合金中的一种或几种。上述双金属片和双程记忆合金引片均可通过商购得到。
对于上述通断控制单元,其形状没有特殊限制,例如所述通断控制元件可以为直螺旋形或U型。
对于本实用新型中所采用的加热元件,具体可采用现有的各种电加热元件,例如所述加热元件为厚膜电阻元件或陶瓷型PTC元件。对于上述厚膜电阻元件,具体可选自金属膜厚膜电阻、氧化膜厚膜电阻、合成膜厚膜电阻中的一种。
根据本实用新型,为了进一步提高电路保护装置的可靠性,避免在通断控制元件的断路动作失效等极端情况下出现安全事故,优选情况下,从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路上设置有可熔断的熔断保护元件。
本实用新型中,熔断保护元件将从第一引出片经所述通断控制元件至第二引出片的回路断开即刻起到断路保护作用。此时,其具体连接结构可以为:熔断保护元件与所述通断控制元件串联,并与所述通断控制元件同时相对所述加热元件并联。
可以理解的,当熔断保护元件起作用时,电路保护元件已处于不可逆的损伤性保护状态,为彻底的断开第一引出片和第二引出片之间的电路,优选情况下,所述熔断保护元件与所述通断控制元件和所述加热元件构成的并联结构串联。
根据本实用新型,对于不同的电路或不同的使用环境,电路保护装置中的通断控制元件的安全温度不尽相同,而熔断保护元件需在通断控制元件断路作用失效的情况下起到保护作用,因此,熔断保护元件不可在通断控制元件正常工作温度范围内起效,优选情况下,所述熔断保护元件的熔断温度比所述安全温度高10-20℃。
如本领域技术人员所公知的,上述熔断保护元件可以采用现有的低熔点合金(即常规的保险丝),具体可通过商购得到。
下面结合图1-图3对本实用新型优选实施方式提供的电路保护装置结构进行进一步详细说明。
图1示出了该电路保护装置正常工作状态的结构。
具体的,聚苯硫醚材质的绝缘方形外壳1内平行设置有第一引出片2和第二引出片3。第一引出片2和第二引出片3均延伸至外壳1外部,用于与外部电路电连接。第二引出片3位于第一引出片2下方。
作为通断控制元件5的直螺旋形双金属元件下端固定电连接于第二引出片3位于外壳1内的端部,通断控制元件5的上端固定有银质触点6。
触点6在通断控制元件5支撑力作用下抵靠于第一引出片2位于外壳1内的端部的下表面,并与第一引出片2电连接。
外壳1内同时设置有作为加热元件4的金属膜厚膜电阻。加热元件4在第一引出片2和第二引出片3中间部位同时与第一引出片2和第二引出片3电连接。
在加热元件4和通断控制元件5之间的第一引出片2上还设置有熔断保护元件7。该熔断保护元件7将第一引出片2分离为两个子引出片,两个子引出片之间通过该熔断保护元件7电连接。
此时,在正常工作状态下,通断控制元件5的温度低于安全温度,触点6抵靠于第一引出片2底部,加热元件4近似被短路,熔断保护元件7的熔断温度高于安全温度,熔断保护元件7处于正常导通状态。
图2示出了该电路保护装置处于异常状态时(以短路为例)的结构。
具体的,短路状态下,第一引出片2经触点6、通断控制元件5至第二引出片3的回路上产生巨大电流,通断控制元件5温度急剧升高至安全温度以上,通断控制元件5立刻产生收缩,使触点6从第一引出片2底部分离,从而切断第一引出片2经触点6、通断控制元件5至第二引出片3的回路。由于熔断保护元件7的熔断温度高于安全温度,此时熔断保护元件7未熔断。
当通断控制元件5收缩,切断电路后,通断控制元件5温度会下降。由于加热元件4仍与第一引出片2和第二引出片3电连接,并且由于通断控制元件5所在回路处于断路状态,加热元件4正常工作。加热元件4产生的热量传递至通断控制元件5,延缓了通断控制元件5温度下降的速度,使通断控制元件5的温度经过较长时间方可下降至安全温度以下,为检查异常原因提供了充足时间。
当故障排除,且通断控制元件5的温度低于安全温度之后,通断控制元件5伸长,将触点6顶起,使触点6重新抵靠于第一引出片2下表面,使电路保护装置重新正常工作,此时,加热元件4再次被短路而不再发热。
图3示出了该电路保护装置处于极端状态时(以短路且通断控制元件5无法收缩为例)的结构。
具体的,由于通断控制元件5无法收缩,第一引出片2经触点6、通断控制元件5至第二引出片3的回路始终处于通路状态,同时由于电路短路,上述回路内持续产生巨大电流,温度持续升高至熔断保护元件7的熔断温度。此时,熔断保护元件7熔断,将第一引出片2经触点6、通断控制元件5至第二引出片3的回路断开,从而对电路保护元件产生保护。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路保护装置,其特征在于,包括外壳(1)、第一引出片(2)、第二引出片(3)、以及位于所述外壳(1)内的加热元件(4)和通断控制元件(5);
所述第一引出片(2)和第二引出片(3)均从所述外壳(1)内引出;所述加热元件(4)同时电连接至所述第一引出片(2)和第二引出片(3),用于对所述通断控制元件(5)进行加热;
所述通断控制元件(5)相对所述加热元件(4)并联的电连接至所述第一引出片(2)和第二引出片(3);同时,所述通断控制元件(5)可在自身温度在安全温度以上时发生断路动作,以将从第一引出片(2)经所述通断控制元件(5)至第二引出片(3)的回路断开,并且所述通断控制元件(5)可在自身温度低于安全温度时发生通路动作,以将从第一引出片(2)经所述通断控制元件(5)至第二引出片(3)的回路导通。
2.根据权利要求1所述的电路保护装置,其特征在于,所述通断控制元件(5)可在自身温度在安全温度以上时收缩,并可在自身温度低于安全温度时伸长;
所述通断控制元件(5)的一端固定电连接于所述第二引出片(3)上,所述通断控制元件(5)的另一端形成有随通断控制元件(5)的伸长或收缩而与所述第一引出片(2)接触或分离的触点(6)。
3.根据权利要求2所述的电路保护装置,其特征在于,所述通断控制元件(5)为双金属片或双程记忆合金引片。
4.根据权利要求3所述的电路保护装置,其特征在于,所述通断控制元件(5)为直螺旋形或U型。
5.根据权利要求1所述的电路保护装置,其特征在于,所述加热元件(4)为厚膜电阻元件或陶瓷型PTC元件。
6.根据权利要求5所述的电路保护装置,其特征在于,所述厚膜电阻元件选自金属膜厚膜电阻、氧化膜厚膜电阻、合成膜厚膜电阻中的一种。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电路保护装置,其特征在于,从所述第一引出片(2)经所述通断控制元件(5)至第二引出片(3)的回路上设置有可熔断的熔断保护元件(7)。
8.根据权利要求7所述的电路保护装置,其特征在于,所述熔断保护元件(7)与所述通断控制元件(5)串联,并与所述通断控制元件(5)同时相对所述加热元件(4)并联。
9.根据权利要求7所述的电路保护装置,其特征在于,所述熔断保护元件(7)与所述通断控制元件(5)和所述加热元件(4)构成的并联结构串联。
10.根据权利要求8或9所述的电路保护装置,其特征在于,所述熔断保护元件(7)的熔断温度比所述安全温度高10-20℃。
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