CN209982055U - 一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器,包括第一TVS芯片、第二TVS芯片、第一开关、第二开关、第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；第一端口和第三端口为线路输入端口，第二端口和第四端口为控制输出端口；第一开关连接于第一端口和第二端口之间，第一TVS芯片连接于第二端口和第三端口之间，第二开关连接于第三端口和第四端口之间，第二TVS芯片连接于第三端口和第四端口之间；第一开关和第二开关为热脱扣开关。本实用新型通过设置双组的TVS芯片，以提升抑制更大浪涌电源的能力；在TVS保护电路中串联有热脱扣装置，在TVS过载时及时断开TVS芯片和线路的连接，防止TVS过载时的短路失效模式可能造成的潜在火灾隐患。

Description

一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器

技术领域

本实用新型涉及过电压保护技术领域，尤其涉及一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器。

背景技术

TVS(瞬态电压抑制器，Transient Voltage Suppressor)装置是一种连接在电信和网络设备中的过电压保护装置，其主要用于泄放浪涌电流和准确钳制电压。

近年来，随着5G通信技术的发展，通信基站的电源功率上升，基站设备体积减小，对元器件的集成程度要求更高，导致一些开关管和芯片的耐压水平降低，将能够承受20kA的浪涌电流的TVS，其峰值功率高达2000kW，用在电源的输入端口作为钳位防护，充分的利用其钳位电压低的特点。但是，有两个技术难题需要解决：一，由于目前的TVS芯片加工能力的限制，性价比高的能满足20kA浪涌电流的TVS芯片少见；二，TVS过载时的短路失效模式可能造成潜在火灾隐患，对人员以及设备的安全性影响很大。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种瞬态电压抑制器，提高浪涌电流的防护等级，能满足大浪涌电流要求，同时又具有过热保护功能。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，包括第一TVS芯片、第二TVS芯片、第一开关、第二开关、第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；第一端口和第三端口为线路输入端口，第二端口和第四端口为控制输出端口；第一开关连接于第一端口和第二端口之间，第一TVS芯片连接于第二端口和第三端口之间，第二开关连接于第三端口和第四端口之间，第二TVS芯片连接于第三端口和第四端口之间；第一开关和第二开关为热脱扣开关。

一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，包括壳体、第一TVS组件、第二TVS组件、第一引脚电极、第二引脚电极、第三引脚电极和第四引脚电极；

所述第一TVS组件和第二TVS组件均包括一组TVS组件；所述TVS组件包括框架、TVS芯片和簧片电极，所述框架的一侧设有TVS芯片容置槽，所述TVS芯片容置于TVS芯片容置槽内，所述TVS芯片的第一电极朝向TVS芯片容置槽内侧，并从TVS芯片容置槽的侧壁引出，所述TVS芯片的第二电极朝向TVS芯片容置槽外侧，在所述框架的另一侧设有脱扣簧片容置槽，在所述框架的TVS芯片容置槽和所述脱扣簧片容置槽之间的隔板上设有电极开口，在所述电极开口中，所述TVS芯片的第一电极和所述簧片电极的第一端通过易熔合金焊接；所述TVS芯片的第一电极从所述TVS芯片容置槽的侧壁引出；

所述第一TVS组件和所述第二TVS组件相对层叠设置，所述第一TVS组件的TVS芯片的第二电极、第二TVS组件的簧片电极和第一引脚电极连接；所述第二TVS组件的TVS芯片的第二电极、第一TVS组件的簧片电极和第二引脚电极连接；所述第一TVS组件的TVS芯片的第一电极和第三引脚电极连接；所述第二TVS组件的TVS芯片的第一电极和第四引脚电极连接；

所述第一TVS组件的框架和所述第二TVS组件的框架结合形成框架结合体，所述第一引脚电极和第二引脚电极设于框架结合体的第一侧壁，所述第三引脚电极和所述第四引脚电极设于框架结合体的第二侧壁，所述第二侧壁和第一侧壁相对设置。

进一步的，所述框架相对的侧壁分别设有卡扣和卡槽，所述第一TVS组件的框架的卡扣和卡槽分别与所述第二TVS组件的框架的卡槽和卡扣卡接。

进一步的，所述簧片电极容置槽的宽度为框架宽度的一半或小于一半，所述第一TVS组件和第二TVS组件的两簧片电极容置槽并排设置于组合体的内部，TVS芯片容置槽分设于组合体的外侧。

进一步的，所述易熔合金的熔点为90-221℃。

进一步的，在壳体的内腔中，除脱扣簧片容置槽外，填充有绝缘介质。

进一步的，所述绝缘介质是环氧树脂或硅橡胶。

本实用新型的具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，通过设置双组的TVS芯片，以提升抑制更大浪涌电源的能力；在TVS保护电路中串联有热脱扣装置，在TVS过载时及时断开TVS芯片和线路的连接，防止TVS过载时的短路失效模式可能造成的潜在火灾隐患。

同时，本装置还设有遥信引脚输出，当装置失效时，能及时发出遥信告警，提醒设备更换。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型的较佳实施例的结构展开图；

图3A、图3B是图2的框架的示意图；

图4是图2的TVS芯片的示意图；

图5是图2的簧片电极的结构示意图；

图6是图2的装配结构示意图(无框架)；

图7是图2的装配结构示意图(含框架)。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

实施例一

如图1所示，本实用新型公开了一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器的电路原理图，包括开关Q1、Q2、瞬态电压抑制器TVS1、TVS2，该电路包括4个输入输出端，其中，端口P1和端口P2为保护输入端，端口P3和端口P4为遥信输出端。

开关Q1和瞬态电压抑制器TVS1串联，开关Q2和瞬态电压抑制器TVS2串联，而后两串联电路并联，具体的，开关Q1设置在端口P1和端口P2之间，瞬态电压抑制器TVS1设置在端口P2和端口P3之间，开关Q2设置在端口P2和端口P3之间，瞬态电压抑制器TVS2设置在端口P1和端口P4间连接。

当开关Q1处于导通状态时，端口P2的输出电压等于端口P1的电压，当开关Q1处于断开状态时，端口P2处于高阻状态，端口P2电压由外部的偏置电压决定；

同理，当开关Q2处于导通状态时，端口P4的输出电压等于端口P3的电压，当开关Q2处于断开状态时，端口P4处于高阻状态。

通过检测端口P2和端口4的电压，可获得开关Q1和开关Q2的导通或断开状态。同时，当本装置所要保护的线路处于正常供电状态，当端口P2和端口P4有任何一端口检测到高电平状态时，表示本装置所连接的保护线路处于供电状态。

实施例二

如图2-图7所示，本实用新型公开了一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器的产品结构，包括外壳11、第一框架12、第一簧片电极13、第一TVS芯片14、第二TVS芯片15、第二簧片电极16、第二框架17、第一引脚电极18、第二引脚电极19、盖板20，第三引脚电极21和第四引脚电极22。其中，第一框架12、第一簧片电极13、第一TVS芯片14构成第一TVS组件，第二TVS芯片15、第二簧片电极16、第二框架17构成第二TVS组件。本实施例的电路采用如图1所示的电路原理图，其中，第一引脚电极18和第二引脚电极19对应图1中的端口P1和端口P3，第三引脚电极21和第四引脚电极22对应图1中的端口P2和端口P4，为遥信引脚电极；第一簧片电极13及第一TVS芯片14之间形成的热脱扣装置和第二簧片电极16及第二TVS芯片15之间形成的热脱扣装置对应图1中的开关Q1和开关Q2。

在本实施例中，第一TVS组件和第二TVS组件采用相同的结构，以第一TVS组件进行说明：第一框架12的一侧设有TVS芯片容置槽121，第一TVS芯片14容置于TVS芯片容置槽121内，第一TVS芯片14的第一电极142朝向TVS芯片容置槽121内侧，并从TVS芯片容置槽121的侧壁引出，第一TVS芯片14的第二电极141朝向TVS芯片容置槽121外侧，并从TVS芯片容置槽121的侧壁引出，在第一框架12的另一侧设有簧片电极容置槽，在框架的TVS芯片容置槽121和簧片电极容置槽122之间的隔板上设有电极开口123，在电极开口123中，第一TVS芯片14的第一电极142和第一簧片电极13的第一端131通过易熔合金焊接，形成第一热脱扣装置；第一簧片电极13的第二端132从簧片电极容置槽122的侧壁伸出，并卡在第一框架12侧壁的电极固定槽128中，这样就形成了第一TVS组件，在TVS芯片容置槽121的两个相对的侧壁分别引出了第一TVS芯片14的第一电极142和第二电极141。通过同样的方式，第二TVS芯片15、第二簧片电极16、第二框架17构成第二TVS组件，第二TVS芯片15的第一电极和第二簧片电极16的第一端通过易熔合金焊接，形成第二热脱扣装置。

在本应用中，易熔合金的熔点为90-221℃,在本实施例中，易熔合金的型号为HC187-T3，其熔断温度为180℃左右，该熔断温度保证TVS芯片在允许工作温度下不会从电路脱离，在短路失效时及时从电路脱离，防止发生起火的风险。

在本实施例中，第一TVS组件和第二TVS组件相对层叠设置形成组合体，由于簧片电极尺寸较小，簧片电极容置槽的宽度为框架的一半或小于一半，两簧片电极容置槽并排设置于组合体的内部，TVS芯片容置槽分设于组合体的外侧，这种结构可合理利用空间，减少组合体的尺寸。

同时，第二框架17的簧片电极容置槽的和第一框架12的平面124贴合形成封闭的腔体，同样，第一框架12的簧片电极容置槽122和第二框架17的平面贴合形成封闭的腔体，形成二个独立腔体，不会相互干扰。

在第一框架12的未设有引脚电极的两个相对的侧壁分别设置有卡扣125和卡槽126，通过第一框架12的卡扣125和卡槽126分别与第二框架17的卡槽和卡扣相对并卡接固定，将第一TVS组件和第二TVS组件组成一个组合体，便于后续的引脚电极的装配。

在本实施例中，在第一框架12和第二框架17引出引脚电极的两个侧壁，在第一侧壁，第一引脚电极18和第一TVS芯片14的第二电极141、第二簧片电极16的第二端连接；第二引脚电极19和第二TVS芯片15的第二电极、第一簧片电极13的第二端132连接；在第二侧壁，第三引脚电极21和第一TVS芯片14的第一电极142连接，第四引脚电极22和第二TVS芯片15的第一电极连接。各引脚电极和TVS芯片的电极、簧片电极的连接通过焊接连接。

在第一框架12和第二框架17的侧壁设置有如结构129等限位结构，用于辅助定位和固定各引脚电极，这属于本领域技术人员的常规技术手段，在此不做进一步阐述。

将第一TVS组件和第二TVS组件所形成的整体进一步容置于外壳11和盖板20所形成的腔体内，完成产品的组装。

为了增强本产品的绝缘性能，优选的，在外壳11和盖板20形成的空腔内(除簧片电极容置槽)填充有绝缘介质，该绝缘介质为环氧树脂、硅橡胶等高分子材料。填充绝缘介质，还增强了本产品的抗机械冲击能力和散热能力，对产品性能起到积极作用。

工作原理：

以第一TVS组件为例，当第一TVS芯片14过热时，第一TVS芯片14的热量快速传递到其第一电极142和第一簧片电极13的连接点，使连接点的易熔合金融化，第一簧片电极13断开和第一TVS芯片14的连接，以避免第一TVS芯片14因持续的过流、过热而出现燃烧的风险。

当第一簧片电极13和第一TVS芯片14连接时，第三引脚电极21的输出电平和第一引脚电极18一致，第一簧片电极13断开和第一TVS芯片14的连接时，第三引脚电极21呈高阻态，通过外部的电压偏置，第三引脚电极21的输出电平出现翻转，提示本设备已损坏，需要更换。

同理，在第二TVS组件中，当第二簧片电极16和第二TVS芯片15连接时，第四引脚电极22的输出电平和第二引脚电极19一致，第二簧片电极16断开和第二TVS芯片15的连接时，第四引脚电极22呈高阻态，通过外部的电压偏置，第四引脚电极22的输出电平出现翻转，提示本设备已损坏，需要更换。

本实用新型的具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，通过设置双组的TVS芯片，以提升抑制更大浪涌电源的能力；在TVS保护电路中串联有热脱扣装置，在TVS过载时及时断开TVS芯片和线路的连接，防止TVS过载时的短路失效模式可能造成的潜在火灾隐患。

同时，本装置还设有遥信引脚输出，当装置失效时，能及时发出遥信告警，提醒设备更换。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，其特征在于：包括第一TVS芯片、第二TVS芯片、第一开关、第二开关、第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；

第一端口和第三端口为线路输入端口，第二端口和第四端口为控制输出端口；

第一开关连接于第一端口和第二端口之间，第一TVS芯片连接于第二端口和第三端口之间，第二开关连接于第三端口和第四端口之间，第二TVS芯片连接于第三端口和第四端口之间；第一开关和第二开关为热脱扣开关。

2.一种具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，其特征在于：包括壳体、第一TVS组件、第二TVS组件、第一引脚电极、第二引脚电极、第三引脚电极和第四引脚电极；

所述第一TVS组件和第二TVS组件均包括一组TVS组件；所述TVS组件包括框架、TVS芯片和簧片电极，所述框架的一侧设有TVS芯片容置槽，所述TVS芯片容置于TVS芯片容置槽内，所述TVS芯片的第一电极朝向TVS芯片容置槽内侧，并从TVS芯片容置槽的侧壁引出，所述TVS芯片的第二电极朝向TVS芯片容置槽外侧，在所述框架的另一侧设有脱扣簧片容置槽，在所述框架的TVS芯片容置槽和所述脱扣簧片容置槽之间的隔板上设有电极开口，在所述电极开口中，所述TVS芯片的第一电极和所述簧片电极的第一端通过易熔合金焊接；所述TVS芯片的第一电极从所述TVS芯片容置槽的侧壁引出；

所述第一TVS组件和所述第二TVS组件层叠设置，所述第一TVS组件的TVS芯片的第二电极、第二TVS组件的簧片电极和第一引脚电极连接；所述第二TVS组件的TVS芯片的第二电极、第一TVS组件的簧片电极和第二引脚电极连接；所述第一TVS组件的TVS芯片的第一电极和第三引脚电极连接；所述第二TVS组件的TVS芯片的第一电极和第四引脚电极连接；

所述第一TVS组件的框架和所述第二TVS组件的框架结合形成框架结合体，所述第一引脚电极和第二引脚电极设于框架结合体的第一侧壁，所述第三引脚电极和所述第四引脚电极设于框架结合体的第二侧壁，所述第二侧壁和第一侧壁相对设置。

3.如权利要求2所述的具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，其特征在于：所述框架相对的侧壁分别设有卡扣和卡槽，所述第一TVS组件的框架的卡扣和卡槽分别与所述第二TVS组件的框架的卡槽和卡扣卡接。

4.如权利要求2所述的具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，其特征在于：所述簧片电极容置槽的宽度为框架宽度的一半或小于一半，所述第一TVS组件和第二TVS组件的两簧片电极容置槽并排设置于组合体的内部，TVS芯片容置槽分设于组合体的外侧。

5.如权利要求2所述的具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，其特征在于：所述易熔合金的熔点为90-221℃。

6.如权利要求2所述的具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，其特征在于：在壳体的内腔中，除脱扣簧片容置槽外，填充有绝缘介质。

7.如权利要求6所述的具有过热保护功能的瞬态电压抑制器，其特征在于：所述绝缘介质是环氧树脂或硅橡胶。

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