CN216530551U

CN216530551U - 保护设备和电路保护组件

Info

Publication number: CN216530551U
Application number: CN202122622926.2U
Authority: CN
Inventors: 闵龙; 宋东健
Original assignee: Dongguan Littelfuse Electronic Co Ltd
Current assignee: Dongguan Littelfuse Electronic Co Ltd
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-05-13
Anticipated expiration: 2031-10-29

Abstract

本申请公开了一种保护设备和电路保护组件，所述保护设备包括：第一侧与第二侧相对的变阻器主体；气体放电管(GDT)，其被耦合到所述第一侧；以及通过可熔元件被连接到GDT的第一引线和被连接到所述第二侧的第二引线。

Description

保护设备和电路保护组件

技术领域

实施例涉及电路保护设备的领域，并且更具体地，涉及用于热保护金属氧化物变阻器的装置和方法。

背景技术

过电压保护设备被用于保护电子电路和组件免于因过电压故障状况而导致的损坏。这些过电压保护设备可以包括连接在要保护的电路和地线之间的金属氧化物变阻器(MOV)。MOV具有电流-电压特性，该特性允许他们被用于保护此类电路免受灾难性电压浪涌的影响。MOV通常由经常基于ZnO的陶瓷盘、充当电极(诸如Ag(银)电极)的电接触层以及分别在第一表面和第二表面处连接的第一金属引线和第二金属引线组成，其中，第二表面与第一表面相对。

热保护MOV(TMOV)可以仅在MOV在过电压条件下因灾难性过热而即将故障之前形成开路。在触发热熔断器(TCO)之前，从线路到中性点的连续电流泄漏增加了MOV损坏和MOV功耗。集成气体放电管(GDT)的MOV没有热熔断器，并因此在发生持续异常过电压时不能及时断开以防止燃烧。

本公开正是针对现有技术的这一缺陷和其他缺陷而提供的。

实用新型内容

提供该实用新型内容用于以简化形式引入以下详细描述中进一步描述的一些概念。该实用新型内容不旨在识别要求保护的主题的关键特征或基本特征，该实用新型内容也不旨在帮助确定要求保护的主题的范围。

在一种方法中，保护设备可以包括第一侧与第二侧相对的变阻器主体、耦合到第一侧的气体放电管(GDT)、以及通过可熔元件连接到GDT的第一引线和连接到第二侧的第二引线。

在另一种方法中，电路保护组件可以包括第一侧与第二侧相对的变阻器主体、耦合到第一侧的气体放电管(GDT)、以及通过可熔元件连接到GDT的第一引线和连接到第二侧的第二引线。电路保护组件还可以包括耦合到第一侧的绝缘部件，其中，可熔元件在绝缘部件上方延伸。

在又一种方法中，电路保护组件可以包括第一侧与第二侧相对的变阻器主体、沿第一侧被直接耦合到金属化层的气体放电管(GDT)、以及通过可熔元件连接到GDT的第一引线和连接到第二侧的第二引线，电路保护组件还可以包括耦合到第一侧的绝缘部件，其中，第一引线在绝缘部件上方终止。

附图说明

附图示出了迄今为止为其原理的实际应用而设计的所公开实施例的示例性方法，其中：

图1是根据本公开的实施例的组件的透视图；和

图2是根据本公开的实施例的图1的组件的后视图；

附图不一定按比例绘制。附图仅是表示，并不旨在描绘本公开的具体参数。附图旨在描绘本公开的示例性实施例，并且因此不应被认为是对范围的限制。在附图中，相同的编号代表相同的元件。

此外，为了说明清楚，一些图中的某些元件可以被省略，或未按比例示出。为了说明清楚，横截面视图可以是以“切片”或“近视”横截面视图的形式，省略了在“真实”横截面视图中在其他方面可见的某些背景线。此外，为了清楚起见，在某些附图中可以省略一些附图标记。

具体实施方式

下文将参考示出实施例的附图更全面地描述根据本公开的组件、设备和方法。组件、设备和方法可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将本公开的范围充分地传达给本领域技术人员。

如本文将更详细描述的，本公开的实施例提供具有延长寿命的热保护和无泄漏电流的金属氧化物变阻器(MOV)。通过提供与热MOV串联的气体放电管 (GDT)，几乎零泄漏电流将流过整个设备。在一些实施例中，平坦的圆形GDT 可以被附接到MOV的金属化层以形成串联连接。第一引线可以被焊接到MOV 的一侧。第二引线可以被连接到耦合到金属化层的隔离器部件。在一些实施例中，隔离器部件是氧化铝隔离器。第二引线可以被连接到低熔点焊丝的第一端。焊丝的第二端被连接到GDT。在一些实施例中，在GDT的电极上的小凹槽提供了在发生热切断事件时收集熔化焊丝的区域，从而防止MOV盘短路。

如本文将要描述的，本公开的实施例提供至少以下优点：(1)零待机能耗，无泄漏，并且服务寿命更长；(2)GDT将MOV与线电压隔离，使低额定值MOV 能够被应用于高于MOV的最大连续工作电压(MCOV)额定值的高压电路；(3) 通过允许使用较低额定的MOV盘来降低钳位电压；(4)较低的电容实现通信电路应用；(5)无泄漏电流特性实现DC电路应用；(6)如果MOV过热，低熔点焊丝将切断电路；(7)在GDT电极上的凹部或凹槽将阻止软焊料到达MOV的金属化层并且导致短路；(8)无泄漏电流特性实现DC电路应用；以及(9)如果GMOV过热，低熔点焊丝将切断电路。

转向图1-2，将描述根据本实施例的电路保护设备或组件100。组件100可以包括第一侧104与第二侧106相对的变阻器主体102。尽管是非限制性的，但是变阻器主体102可以是热金属氧化物变阻器的一部分，其包括沿第一侧104 的第一金属化层(例如，电极)108和沿第二侧106的第二金属化层(例如，电极)110。第一和第二金属化层108、110可以包括一层或多层银、铜、铝和/或铜加铝。

第一引线112可以沿第一侧104延伸并且第二引线114可以沿第二侧106 延伸。第一和第二引线112、114有助于在电路内的组件100的电连接。在各种非限制性实施例中，第二引线可以经由钎焊、焊接、导电粘合剂等被电连接到第二金属化层110。虽然未示出，但变阻器主体102可以被共形环氧树脂或其他高隔离材料包住或环绕。

变阻器主体102可以由本领域已知的任何MOV合成物形成，包括但不限于嵌入陶瓷中的氧化锌颗粒。变阻器主体102以及第一和第二金属化层108、110 被描绘为圆形，但这不是关键。设想的是，在不脱离本公开范围的情况下，变阻器主体102、第一金属化层108和第二金属化层110中的一个或多个可以具有不同的形状，诸如矩形、三角形、不规则形等。

如进一步所示，组件100可以包括沿第一侧104被耦合到第一金属化层108 的气体放电管(GDT)120。在一些实施例中，GDT 120可以包括被夹在第一电极122和第二电极124之间的中心管121。如图所示，第二电极124可以与第一金属化层108直接物理接触。在一些实施例中，GDT 120可以被焊接到第一金属化层108以提供在其间的串联电连接。

如图所示，第一电极122可以包括可操作为与可熔元件(例如，焊丝)130 连接的中心突出物126、外环132、以及在中心突出物126和外环132之间的凹部134。凹部134为可熔元件130提供一个一旦熔化(例如，在连续异常过电流事件期间)便可移动的腔或区域。在一些实施例中，凹部134呈圆柱形或环状形，并围绕中心突出物126延伸。在其他实施例中，凹部134可以呈现不同的形状和/或构造。如进一步所示，外环132围绕凹部134延伸。有利地，通过借助于凹部134和外环132防止来自可熔元件130的软焊料到达第二电极124和第一金属化层108而避免短路。在一些实施例中，由外环132的上表面限定的平面与中心突出物126的上表面共面。在其他实施例中，中心突出物126在由外环132的上表面限定的平面上方延伸。此外，由凹部134限定的平面可以与由中心突出物和/或外环132的上表面限定的平面不同。本文的实施例在该上下文中不受限制。

组件100还可以包括沿第一侧104被耦合到第一金属化层108的绝缘部件 140。在一些实施例中，绝缘部件140可以是包括上表面142和下表面144的氧化铝隔离器，其中，下表面144在与GDT 120直接相邻的区域中被直接连接到第一金属化层108。虽然示出为圆盘形，但是应当理解，绝缘部件140在替代实施例中可以呈现多种形状。此外，应当理解，绝缘部件140可以由多种不同的电绝缘材料形成，包括但不限于陶瓷材料。

如图所示，可熔元件130的第一端144可以被连接到GDT 120并且可熔元件130的第二端146可以被连接到第一引线112，例如，沿绝缘部件140的上表面142。更具体地，可熔元件130的第一端144可以与中心突出物直接物理接触，而可熔元件130的第二端146可以与第一引线112的自由端150直接物理接触。尽管不受限制，但在绝缘部件140的上表面142与中心突出物126和/或外环132 之间存在高度差的情况下，可熔元件130可以包括一个或多个弯曲部或种类 (bends or kinds)152。应当理解，在其他实施例中，绝缘部件140的上表面142 的高度可以与中心突出物126和/或外环132的高度相同。

总之，本公开的实施例提供了一种热保护GMOV，其中，平坦的圆形GDT 被焊接到MOV金属化层上以形成串联连接。一根引线被焊接在没有GDT的 MOV的一侧。另一根引线通过圆形氧化铝晶圆与MOV盘绝缘。该引线被连接到低熔点焊丝的一端。焊丝的相对端被连接到GDT。GDT电极上的一个小凹槽将包含软焊料，以防止MOV盘在发生连续异常过电压时短路。

如本文所用，以单数形式叙述并以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤被理解为不排除复数的元件或步骤，除非明确叙述了这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”的引用并不旨在解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。

本文中使用的“包含”、“包括”或“具有”及其变型是指包括下文列出的项目及其等价物以及附加项目。因此，术语“包含”、“包括”或“具有”及其变型是开放式的表达，并且可以在这里互换使用。

本文中使用的短语“至少一个”、“一个或多个”和“和/或”是开放式的表达，并且在操作中既是连接的又是分离的。例如，表达“A、B和C中的至少一个”、“A、B或C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”、“A、B或C 中的一个或多个”以及“A、B和/或C”是指单独的A、单独的B、单独的C、 A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A、B和C一起。

所有方向参考(例如，近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、纵向、前、后、顶部、底部、上方、下方、垂直、水平、径向、轴向、顺时针方向和逆时针方向)仅用于标识目的，以帮助读者理解本公开。方向参考不产生限制，尤其是关于位置、定向或本公开的用途。连接参考(例如，附接、耦合、连接和结合)应被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对运动，除非另有说明。因而，连接参考不一定推断两个元件是直接连接的，并且彼此之间处于固定的关系。

此外，标识参考(例如，主要的、次要的、第一、第二、第三、第四等) 并不旨在意味着重要性或优先级，而是用于将一个特征与另一个特征区分开来。附图仅作说明之用，并且在此所附附图所反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可能变化。

此外，术语“基本上”或“近似地”以及术语“近似的”或“近似地”可以在一些实施例中互换使用，并且可以使用本领域普通技术人员可接受的任何相对度量来描述。例如，这些术语可以用作与参考参数的比较，以指示能够提供预期功能的偏差。尽管是非限制性的，但是与参考参数的偏差可以例如在小于1％、小于3％、小于5％、小于10％、小于15％、小于20％等等的量内。

虽然本文已经描述了本公开的特定实施例，但是本公开不限于此，因为本公开的范围在本领域将允许的范围内，并且可以同样地阅读说明书。因此，以上描述不应被解释为限制性的。相反，以上描述仅仅作为特定实施例的示例。本领域技术人员将想到在所附权利要求书的范围和精神内的其他修改。

Claims

1.一种保护设备，其特征在于，包括：

第一侧与第二侧相对的变阻器主体；

气体放电管(GDT)，其被耦合到所述第一侧；以及

通过可熔元件被连接到GDT的第一引线和被连接到所述第二侧的第二引线。

2.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，还包括被耦合到所述第一侧的绝缘部件。

3.根据权利要求2所述的保护设备，其特征在于，所述第一引线沿所述绝缘部件的表面终止。

4.根据权利要求3所述的保护设备，其特征在于，所述可熔元件的第一端被连接到所述GDT，并且其中，所述可熔元件的第二端沿所述绝缘部件的表面被连接到所述第一引线。

5.根据权利要求2所述的保护设备，其特征在于，所述绝缘部件是氧化铝晶圆。

6.根据权利要求2所述的保护设备，其特征在于，所述绝缘部件与所述GDT直接相邻。

7.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，所述变阻器主体的第一侧包括金属化层，并且其中，所述GDT被焊接到所述金属化层。

8.根据权利要求7所述的保护设备，其特征在于，所述GDT包括与所述可熔元件直接接触的第一电极以及与所述金属化层直接接触的第二电极。

9.根据权利要求8所述的保护设备，其特征在于，所述第一电极包括：

围绕外周延伸的外环；和

邻近所述外环的凹部区域，其中，所述凹部区域可操作为在所述可熔元件熔化时收集所述可熔元件。

10.根据权利要求1所述的保护设备，其特征在于，所述变阻器主体是热金属氧化物变阻器主体，并且其中，所述可熔元件是焊丝。

11.一种电路保护组件，其特征在于，包括：

第一侧与第二侧相对的变阻器主体；

被耦合到所述第一侧的气体放电管(GDT)；

通过可熔元件被连接到GDT的第一引线以及被连接到所述第二侧的第二引线；以及

被耦合到所述第一侧的绝缘部件，其中，所述可熔元件在绝缘部件上延伸。

12.根据权利要求11所述的电路保护组件，其特征在于，所述第一引线沿所述绝缘部件的表面终止。

13.根据权利要求12所述的电路保护组件，其特征在于，所述可熔元件的第一端被连接到所述GDT，并且其中，所述可熔元件的第二端在所述绝缘部件上方的区域中被连接到所述第一引线。

14.根据权利要求11所述的电路保护组件，其特征在于，所述绝缘部件是氧化铝晶圆，并且其中，所述氧化铝晶圆沿所述变阻器主体的第一侧被直接耦合到金属化层。

15.根据权利要求14所述的电路保护组件，其特征在于，所述GDT被焊接到所述金属化层。

16.根据权利要求14所述的电路保护组件，其特征在于，所述GDT包括与所述可熔元件直接接触的第一电极以及与所述金属化层直接接触的第二电极。

17.根据权利要求16所述的电路保护组件，其特征在于，所述第一电极包括：

中心突出物；

围绕所述中心突出物的凹部区域，所述凹部区域可操作为在所述可熔元件熔化时收集所述可熔元件；以及

围绕所述凹部区域的外环，其中，所述凹部区域沿与所述外环和所述中心突出物不同的平面延伸。

18.一种电路保护组件，其特征在于，包括：

第一侧与第二侧相对的变阻器主体；

沿所述第一侧被直接耦合到金属化层的气体放电管(GDT)；

被耦合到所述第一侧的绝缘部件，其中，所述第一引线在所述绝缘部件上终止。

19.根据权利要求18所述的电路保护组件，其特征在于，所述可熔元件的第一端被连接到所述GDT，其中，所述可熔元件的第二端在所述绝缘部件上方的区域中被连接到所述第一引线，其中，所述绝缘部件是氧化铝晶圆，并且其中，所述氧化铝晶圆被直接耦合到所述金属化层。

20.根据权利要求18所述的电路保护组件，其特征在于，所述GDT包括与所述可熔元件直接接触的第一电极以及与所述金属化层直接接触的第二电极，并且其中，所述第一电极具有可操作为在所述可熔元件熔化时收集所述可熔元件的凹部区域。