CN2335259Y - 电路负载保护装置 - Google Patents

Abstract

一种电路负载保护装置,包括:一过温保护元件;一过电流保护元件,与过温保护元件串连连接,用以感测电流;以及一抵顶于过电流保护元件上的一弹性元件。以上元件封装在一包装体内,过温保护元件与过电流保护元件相分离的二端分别连接有可与外部电路连接的导线;于流过过电流保护元件的电流大于预设电流值或过温保护元件周围的温度大于预定温度时,保护装置即快速断路。过温保护元件可为一温度保险丝或感温接点,过电流保护元件可为一电流保险丝。

Description

电路负载保护装置

本实用新型有关于一种电路负载保护装置，特别是有关于一种具有过电流与过温双重保护功能的电路负载保护装置。

随着科技进步，电路的复杂度不断提高，电子元件也更加精密；因此，现今电路对于电源供应的要求也更加严格。在理想情况下，电源电压波型为正弦或余弦波形；但在实务应用中，几乎不可能有波型如此完美的电源。在一般情形下，电源电压并不十分稳定，有时甚至会有突波现象发生；由于现今所采用的电子元件非常精密，因突波常造成电子元件误动作甚至烧毁。因此，在电路上常会设有突波吸收元件，进而保障负载端的正常动作。

在实际应用中，常将金属氧化物变阻器(Metal Oxide Varistor，以下简称变阻器)与电源端并联，作为突波吸收元件。在某一设定电压(voltage level)以下，变阻器的阻抗相当高，因此几乎不会有电流流过，此时变阻器的存在并不会对负载造成影响；当电源电压高于设定值时，例如突波发生之时，变阻器阻值急遂降低，因此绝大部分电流均由变阻器旁路(bypass)，因此突波不会进入负载端，使负载端电压维持在设定电压准位以下。

请参照图1A，图1A为习知的一种变阻器与电路连接的示意图。由图中可看出，变阻器100与电源端并联，且电源端耦接至负载150。当突波发生时，变阻器100的阻值很快降低，因此绝大部分电流均由变阻器100旁路，所以突波成分不会进入负载150，因此，藉由变阻器100的作用可将突波旁路，并使电源电压维持在设定的电压准位以下。

一般而言，当电源电压不稳定时，变阻器吸收突波的动作便相当频繁，会使变阻器温度上升；当温度高至某一程度后，变阻器即会烧毁，因此，如何使电路得以在变阻器的保护下持续运作便成为相当重要的课题。除了温度过高会导致变阻器烧毁外，流经变阻器的电流过高亦会造成变阻器的损毁。当过电流将变阻器烧毁后，不一定会形成断路，变阻器的接脚有可能依然相连而造成短路，而引发大电流；再者，变阻器烧毁后会发生质变，使周围电路遭受波及而发生漏电等现象，甚至危害人身安全。由于变阻器直接与电源并联并肩负突波防治工作，因此变阻器的特性优良与否十分重要；有鉴于此，变阻器必须通过UL1449安全规范检验，方可确保产品的安全性。

但UL1449安全规范并不十分严谨，使得某些通过检验的产品在使用时，依然发生内部变阻器元件烧毁、爆炸等现象，由于变阻器烧毁后接脚短路所造成的电弧(arc)现象会影响周围元件，对电路的破坏性很大，因此经过评估，在重新检查UL1449安全规范疏漏之处后，又制定第2版的UL1449安全规范(2nd UL1449)作为新的检定标准。

在第2版的UL1449安全规范中包含两项不同性质的破坏性实验，其一是将大电流瞬间馈入变阻器使其爆炸，瞬间馈入的能量为240KVA(1000A,240V)，待变阻器爆破后，再观察其破坏情形；另一是对变阻器缓慢加载，以240V电压源分别供应0.125A、0.5A、2.5A及5A的电流，待经过一段时间之后，观察变阻器在馈人不同电流时的反应情形，并测量在不同的馈人电流之下，其漏电流的大小；此时漏电流被要求在0.5mA以下。

由于过电流或温度过高均可导致变阻器损毁，因此下文中，将针对习知电路为预防变阻器烧毁的防护工作，以及变阻器烧毁后的保护措施加以说明。

请参照图1B，图1B表示电流保险丝与变阻器串联的情形。如图所示，电流保险丝120与变阻器100串联，因此，电流可经由电流保险丝120馈入变阻器100。可依据实际需求，选择适当规格的电流保险丝120，作为变阻器100的过电流保护之用；当馈入电流保险丝120与变阻器100的电流高于预设电流值(电流保险丝120所能容忍的最大电流)时，变阻器100有可能因此而烧毁形成短路，此时由于电流保险丝120与变阻器100串联设置，所以当过电流发生时电流保险丝120可及时烧毁将电路断路，以避免电流持续馈入变阻器100中，即使大电流将变阻器烧成短路也不致产生短路电流，以避免短路电流对电路造成更大的危害。因此，电流保险丝120量大的功能，作为一快断保险丝，可于大电流产生瞬间即时断路，以避免短路电流的产生。

请参照图1C，图1C表示温度保险丝与变阻器串联的情形。如图所示，温度保险丝140与变阻器100串联，因此，电流可经由温度保险丝140馈入变阻器100。在印刷电路板布线(layout)时，可以将温度保险丝140与变阻器100以一距离相邻设置；由于温度保险丝140与变阻器100非常靠近，因此温度保险丝140可用以感测变阻器100的温度；此时，可依据实际需求，选择适当规格的温度保险丝140，作为变阻器100的过温保护之用；当温度保险丝140所感测的温度高于预设温度值(温度保险丝140所能容忍的最高温度)时，温度保险丝140随即烧毁造成断路，如此即可避免变阻器100的温度持续升高，达到保护变阻器100的目的。当然，温度保险丝140亦可与变阻器100接触，此时二者间距离为零，以直接感测变阻器100的温度。由于温度持续升高，不可能瞬间暴增，因此温度保险丝140最大的功能，是作为一慢断保险丝，可时时感测变阻器100的温度，当温度过高时温度保险丝140随即断路，以避免高温导致变阻器100烧毁。

如上文所述，在实际应用中通常会将变阻器与电流保险丝或温度保险丝串联，作为快断的过电流防护或慢断的过温防护。一般习知作法，除采用电流保险丝作为过电流防护外，亦可在电路板上利用一条较细的导线充当电流保险丝用，当电流过高时导线熔断，同样可达到过电流防护功能；但由于此种做法不易控制，因此常造成电路特性无法准确掌握，且导线熔断为永久的破坏，恢复不易，亦造成维修方面的困难。再者，一般习知的做法，仅采用电流保险丝或温度保险丝与变阻器串联起防护作用，但往往温度保险丝无法快速反应过电流所造成的变阻器损毁，而电流保险丝也无法反应由温度所造成的破坏，故常无法提供电路足够的保护；即使利用电流保险丝与温度保险丝两元件同时达到过电流与过温双重防护目的，但元件数增加又使得电路复杂度提高，且增加储存及管理成本。

综观上述，习知的做法存在以下缺点：

一、习知的装置仅单独针对过电流保护或过温保护其中之一加以处理，无法提供电路足够的保护。

二、利用电流保险丝与温度保险丝两元件达到双重防护目的，使电路复杂度提高，且增加成本，降低产品的商场竞争力。

三、利用电路板上一条较细的导线充当电流保险丝用，质量不易控制，使电路特性无法准确掌握，造成维修困难。

本实用新型的目的在于提供一种电路负载保护装置，该装置仅需使用一个元件即可同时提供电路过电流与过温的双重防护，可大大减少所需的管理及库存成本，提高产品竞争力。

本实用新型的另一目的在于提供一种电路负载保护装置，可吸收电压源所产生的突波，使负载端得以正常运作；并具有过电流与过温双重防护，提供电路双重保障。

为达成上述目的，本实用新型采取如下方案：

本实用新型将过电流保护元件与过温保护元件串联并加以封装，制成一独立元件，当流经过电流保护元件的电流过大或过温保护元件所感测的温度过高时，保护装置随即断路，因此可同时提供电路过电流与过温的防护，使电路具有双重保障，并能有效降低储存及管理成本。

本实用新型采取的具体结构如下：

本实用新型的一种电路负载保护装置，包括：

一过温保护元件，用以感测过温保护元件周围的温度；

其特征在于，还包括：

一过电流保护元件，与过温保护元件串连连接，用以感测流经过电流保护元件的电流；

过温保护元件与过电流保护元件封装在一包装体内，由二元件相分离的二端分别连接有可与外部电路连接的连接线；于流过过电流保护元件的电流大于一预设电流值或过温保护元件周围的温度大于一预定温度时，保护装置即断路。

所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述过温保护元件为一温度保险丝，所述过电流保护元件为一电流保险丝。

所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述过温保护元件为一感温接点。

所述的电路负载保护装置，其特征在于，更包括一弹性元件，其与所述过电流保护装置接触并持续对过电流保护装置施加一弹力，当流过过电流保护元件的电流高于预设电流值时，过电流保护装置即断路；当感温接点周围的温度高于预设温度时，感温接点即熔融，藉所述弹力作用，过温保护元件与所述第一连线分离。

所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述弹性元件为一个一端抵顶所述过电流保护元件，另一端固定的螺旋弹簧，螺旋弹簧呈压缩状。

所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述弹性元件为一个一端固定另一端抵顶所述过电流保护元件的弹片。

结合附图及较佳实施例对本实用新型装置详细说明如下：

附图说明：

图1A：习知装置的一种变阻器与电路连接的示意图；

图1B：习知装置的电流保险丝与变阻器串联的示意图；

图1C：习知装置的温度保险丝与变阻嚣串联的示意图；

图2：本实用新型的电路负载保护装置的一实施例示意图；

图3：本实用新型的电路负载保护装置一较佳实施例示意图；

图4：本实用新型电路负载保护装置一较佳实施例示意图。

请参照图2，其表示本实用新型的电路负载保护装置的一实施例示意图。保护装置200由过电流保护装置210与过温保护装置220串联而成，第一连线230及第二连线240用以连接至保护装置200外部的电路，其中过电流保护装置210可以是电流保险丝，而过温保护装置220可以是温度保险丝，电流保险丝与温度保险丝的功能性描述与习知技术类似，因此不再赘述。当流经过电流保护装置210的电流过大或过温保护装置220所感测的温度过高时，保护装置200随即断路，因此可同时提供电路过电流与过温的防护，使电路具有双重保障。需要注意的是，保护装置200是一独立元件，由过电流保护装置210与过温保护装置220串联后封装而成，以一独立元件实现过电流与过温双重防护，可大大降低仓储、管理及组装成本，提高产品竞争力；而封装方式可由热缩套管或其他可达此功能的方法加以实现。保护装置由过电流保护装置与过温保护装置串联后封装而成一独立元件。

请参照图3，其表示本实用新型的一较佳实施例的保护装置360，其具有第一连线330及第二连线340，用以与外部电路耦接。第一连线330藉由感温接点320与电流保险丝310耦接，而第二连线340则藉由连接点320a与电流保险丝310耦接，使第一连线330与第二连线340之间形成通路状态。弹性元件350则与电流保险丝310接触并持续对电流保险丝310施加弹力，而弹性元件350则可选用适当尺寸的弹簧或簧片以达到上述功能。同样，电路保护装置360可与突波吸收元件，例如变阻器相串联，以避免突波吸收元件因过电流或过温造成损毁。

当电路保护装置360与变阻器串联时，电流可经由电流保险丝310馈入变阻器。可依据实际需求，选择适当规格的电流保险丝310，作为变阻器的过电流保护之用；当流经电流保险丝310的电流高于预设电流值(电流保险丝310所能容许的最大电流)时，电流保险丝310随即烧毁造成断路，如此即可避免电持续馈入变阻器，以有效遏止短路电流的产生。

另一方面，在电路板布线时，可以将路保护装置360与变阻器以一距离相邻设置；由于保护装置360与变阻器非常靠近，因此感温接点320可用以感测变阻器的温度；此时，可依据实际需求，选择适当材料的感温接点320，作为变阻器的过温保护用；当感温接点320所感测的温度高于预设温度值(感温接点320所能容许的最高温度)时，感温接点320即熔融，由于弹性元件350持续对电流保险丝310施加弹力，因此当感温接点320熔融时藉弹力作用可将电流保险丝310与第一连线330快速分离，造成保护装置360断路，如此即可避免电流持续馈入变阻器中造成变阻器的温度持续升高，达到保护变阻器的目的。当然，保护装置360亦可与变阻器接触，以直接感测变阻器的温度。再者，连接点320a可采用与感温接点320类似的材料，或采用一般的焊接材料。

请参照图4，其表示本实用新型的电路保护装置的另一较佳实施例示意图。电路负载保护装置430由保护装置410与突波吸收元件420串联而成；其中保护装置410可以是图2中的保护装置200或图3中的360或其他可达此类功能的装置，而突波吸收元件420可以是变阻器。由图中可轻易看出，电路负载保护装置430与电源端并联，且电源端耦接至负载440。当突波发生时，保护装置430的阻值急遂降低，因此绝大部分电流均由保护装置430旁路，因此突波部分不会进入负载440，使负载端电压维持在设定的电压准位以下。又由于负载保护装置430是由保护装置410与突波吸收元件420串联而成，因此保护装置410可提供电路过电流与过温双重防护。需要注意的是，保护装置410可与突波吸收元件420相邻设置，或将保护装置410与突波吸收元件420封装为一独立元件，以降低电路复杂度，并缩减仓管及库存成本；而封装方式可由热缩套管或其他可达此类似功能的方法加以实现。当过电流将突波吸收元件420烧毁时，保护装置410亦同时断路，以避免电流持续馈入突波吸收元件420后对电路造成更大的危害。突波吸收元件烧毁时可确保电流不再馈入突波保护装置。

综上所述，本实用新型与现有技术相比具有如下效果：

由于本实用新型中包括有过电流与过温保护装置，因此其具有双重保护功能，由于本实用新型为一独立的元件，其便于储存及管理，维修方便，产品成本低。

Claims (6)

1．一种电路负载保护装置，包括：

一过温保护元件，用以感测过温保护元件周围的温度；

其特征在于，还包括：

一过电流保护元件，与过温保护元件串连连接，用以感测流经过电流保护元件的电流；

过温保护元件与过电流保护元件封装在一包装体内，由二元件相分离的二端分别连接有可与外部电路连接的连接线；于流过过电流保护元件的电流大于一预设电流值或过温保护元件周围的温度大于一预定温度时，保护装置即断路。

2．根据权利要求1所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述过温保护元件为一温度保险丝，所述过电流保护元件为一电流保险丝。

3．根据权利要求1所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述过温保护元件为一感温接点。

4．根据权利要求3所述的电路负载保护装置，其特征在于，更包括一弹性元件，其与所述过电流保护装置接触并持续对过电流保护装置施加一弹力，当流过过电流保护元件的电流高于预设电流值时，过电流保护装置即断路；当感温接点周围的温度高于预设温度时，感温接点即熔融，藉所述弹力作用，过温保护元件与所述第一连线分离。

5．根据权利要求4所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述弹性元件为一个一端抵顶所述过电流保护元件，另一端固定的螺旋弹簧，螺旋弹簧呈压缩状。

6．根据权利要求4所述的电路负载保护装置，其特征在于，所述弹性元件为一个一端固定另一端抵顶所述过电流保护元件的弹片。

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