JP3204027U

JP3204027U - 過熱過電流保護装置

Info

Publication number: JP3204027U
Application number: JP2016000679U
Authority: JP
Inventors: 哲治小原
Original assignee: エスエス電子株式会社
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2026-02-15
Also published as: CN205452705U

Abstract

【課題】温度が安全限界を超える場合、自動的に電源をオフにする加熱過電流保護装置を提供する。【解決手段】過熱過電流保護装置は、Ｔｙｐｅ−Ｃ端子及びＴｙｐｅ−Ｃ端子に連接されるワイヤー１を備える。そして、上記Ｔｙｐｅ−Ｃ端子は外型２、内型３、上下金属シェル４、Ｔｙｐｅ−Ｃコネクタ５、熱伝導金属板９、熱伝導シート８、ＰＣＢＡ６を備え、ＰＣＢとリセッタブルヒューズ７がＰＣＢＡ６上に設けられる。さらに、ＰＣＢＡ６の一方がＴｙｐｅ−Ｃコネクタ５に溶接され、ＰＣＢＡ６の他方にワイヤー１が溶接され、熱伝導金属板９がＰＣＢＡ６と一体に接続され、熱伝導金属板９とリセッタブルヒューズ７との間に熱伝導シート８が設けられる。【選択図】図１

Description

本考案は過熱過電流保護装置に関する。

USB協会（ＵＳＢＩｍｐｌｅｍｅｎｔｅｒｓＦｏｒｕｍ：ＵＳＢ−ＩＦ）により推薦されたType-C端子とは、リバーシブル構造で、ケーブルの表裏、どちらの面に接続しても動作するコネクタとなっている。このため、従来のUSBデータ転送機能に加え、高電流電源供給ができ、HDMI及びVGA通信のいずれも可能となる。このように高電流により電源供給するなどの機能を有する装置としては、Type-C端子以外にも多くの製品が既に市場で使用されているが代表例としてType-C端子を用いて説明する。
これらは高出力で急速充電でき、データ通信も可能であるが、ユーザーは、これらの製品を正しく使えるとは限らない。例えば、適応するインターフェースさえあれば、充電にもデータ通信にも係わらず、同じケーブルを使用することが多い。しかし、低出力充電機能のデータ通信装置が高出力充電電源に長期間に渡って使用される場合には、発熱、過熱、高損失など一連の問題の原因となり、さらには爆発、火災などの恐れもあり、ユーザーの財産と健康に及ぼす可能性もある。

本考案では、上記の問題を根本的に解決するために、温度の変化が安全限界を超える場合、自動的に電源をオフにするデータ通信及び充電装置を提供し、ユーザー自身及び財産の安全の保護を実現できる。

本考案の過熱過電流保護装置は、過熱・過電流の検知例としてＵＳＢ Type-Cの端子、及びワイヤーを備え、端子の内部に設置されるプリント板ユニット（PCBA：ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄＡｓｓｅｍｂｌｙ）上にリセッタブルヒューズ（PPTC：ＰｏｌｙｍｅｒＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子（以下「PPTC素子」と呼ぶ）が設けられ、PPTC素子が検知した電流値及び温度値により、過熱や過電流から保護できることを特徴とする。
具体的な事例としては、上記Type-C端子が外型、内型、上下金属シェル、Type-Cコネクタ、熱伝導金属板、熱伝導シート、PCBA板を備え、PCBA板の一方がType-Cコネクタに溶接され、PCBA板の他方にワイヤーが溶接され、熱伝導金属板がPCBA板と一体に接続され、熱伝導金属板とリセッタブルヒューズとの間に熱伝導シートが設けられ、上下金属シェルによりType-Cコネクタ、熱伝導金属板、PCBA板及びワイヤーが固定され、内型によりワイヤー及び上下金属シェルの固定部が保護される。

プリント基板（PCB：ＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ、以下、「PCB」という。）とリセッタブルヒューズがPCBA板に設けられ、リセッタブルヒューズがPCBのVBUS中に直列接続されていることが好ましい。PPTC素子が検知した各部品の電流値及び温度値により、過熱や過電流から保護できる。
さらに上記リセッタブルヒューズの定格抵抗値は充電動作に影響が出ないように極力小さい値であることが好ましい。
上記PCBA板は、PPTC素子の敏感度を向上させるため、金属板材及び高熱伝導材料からなる複合板材であることが好ましい。

本考案により以下の技術効果が期待できる。
１．外部環境の温度が高すぎる場合、リセッタブルヒューズが高温を検知し、熱が熱伝導金属板から熱伝導シートに伝導し、更に熱伝導シートによりリセッタブルヒューズに伝導するため、リセッタブルヒューズの内部抵抗値が増加することにより、電路を切断することができる。
２．異常に大きい電流が流れる場合、PCBA上のリセッタブルヒューズの内部抵抗値が増えることにより、当該電路を切断して、電路全体の安全性を守ることができ、ユーザーの財産と健康を保護できる。

本考案の一実施形態における過熱過電流保護装置の分解模式図である。本考案の一実施形態における過熱過電流保護装置の機能ブロック図である。

図1に示すように、本実施例に係る過熱過電流保護装置は、Type-C端子及びType-C端子に連接されるワイヤー（１）を備える。そして、上記Type-C端子は外型（２）、内型（３）、上下金属シェル（４）、Type-Cコネクタ（５）、熱伝導金属板（９）、熱伝導シート（８）、PCBA（６）を備え、PCB(図1中に図示せず)とリセッタブルヒューズ（７）がPCBA（６）上に設けられる。さらに、PCBA（６）の一方がType-Cコネクタ（５）に溶接され、PCBA（６）の他方にワイヤー（１）が溶接され、熱伝導金属板（９）がPCBA（６）と一体に接続され、熱伝導金属板（９）とリセッタブルヒューズ（７）との間に熱伝導シート（８）が設けられ、上下金属シェル（４）によりType-Cコネクタ（５）、熱伝導金属板（９）、PCBA（６）及びワイヤー（１）が固定され、内型（３）によりワイヤー（１）及び上下金属シェル（４）の固定部が保護され、外型（２）を被覆して形成される。
本考案の重要な構成は、図2に示されている。PCBとは、プリント配線である。リセッタブルヒューズ（7）は、VBUS中に直列接続されて、当該リセッタブルヒューズ（7）の定格抵抗値は充電動作に影響が出ないように極力小さい値である。電流経路の温度が一定値（例として120度）以上に上昇した場合、抵抗値は絶縁レベルに近い20メガオーム以上になるため、電流が遮断され、電気的な切断保護を行うことを判定する。

符号説明

１．ワイヤー
２．外型
３．内型
４．上下金属シェル
５．Type-Cコネクタ
６．PCBA
７．リセッタブルヒューズ
８．熱伝導シート
９．熱伝導金属板

Claims

コネクタ端子及びワイヤーを備え、前記Type-C端子の内部に設置されるプリント板ユニットにリセッタブルヒューズが設けられることを特徴とする過熱過電流保護装置。
前記プリント板ユニット上には、さらに、プリント基板が設けられ、前記リセッタブルヒューズが、VBUS中に直列接続されることを特徴とする請求項1に記載の過熱過電流保護装置。
前記コネクタ端子が外型、内型、上下金属シェル、コネクタ金属シェル、熱伝導金属板、熱伝導シート、プリント板ユニットを備え、プリント板ユニットの一方がコネクタ金属部に溶接され、プリント板ユニットの他方にワイヤーが溶接され、熱伝導金属板がプリント板ユニットと一体に接続され、熱伝導金属板とリセッタブルヒューズとの間に熱伝導シートが設けられ、上下金属シェルによりコネクタ金属シェル、熱伝導金属板、プリント板ユニット及びワイヤーが固定され、内型によりワイヤー及び上下金属シェルの固定部が保護され、外型により被覆して形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の過熱過電流保護装置。
前記リセッタブルヒューズの定格抵抗値が充電動作に影響が出ないように微小値であることを特徴とする請求項3に記載の過熱過電流保護装置。
前記プリント板ユニットは、金属板材及び高熱伝導材料からなる複合板材を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の過熱過電流保護装置。