KR20060093628A - Ptc device having varistor therin - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자는, PTC 특성을 갖는 PTC부; 상기 PTC부의 일면과 전기적으로 연결된 제 1전극; 상기 PTC부의 타면과 전기적으로 연결된 제 2전극; 상기 제 1전극과 제 2전극을 전기적으로 연결하는 바리스터부;및 상기 PTC부와 상기 바리스터부 사이에 개재된 절연부;를 포함하며, 상기 PTC부의 양단에 과전압 인가시, 제 1전극-바리스터부-제 2전극으로 전류가 흐르는 전기전도로가 형성되도록 상기 바리스터부는 상기 PTC부와 전기적으로 병렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.Varistor integrated PTC device according to the present invention, the PTC portion having a PTC characteristic; A first electrode electrically connected to one surface of the PTC unit; A second electrode electrically connected to the other surface of the PTC unit; And a varistor part electrically connecting the first electrode and the second electrode; and an insulating part interposed between the PTC part and the varistor part. The first electrode-varistor part when an overvoltage is applied to both ends of the PTC part. The varistor part is arranged in parallel with the PTC part so that an electric conduction through which current flows to the second electrode is formed.

본 발명에 따르면, PTC 소자와 바리스터 소자를 하나의 소자로 구현함으로써 과전압 및 과전류가 발생하더라도 하나의 소자를 사용하여 회로를 보호할 수 있다. According to the present invention, the PTC device and the varistor device are implemented as one device so that the circuit can be protected by using one device even when overvoltage and overcurrent occur.

Description

바리스터 일체형 PTC 소자{PTC device having varistor therin}Varistor integrated PTC device {PTC device having varistor therin}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings attached to this specification are illustrative of preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention to serve to further understand the technical spirit of the present invention, the present invention is a matter described in such drawings It should not be construed as limited to

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 PTC 소자와 바리스터가 함께 사용된 회로 구성도이다.1 and 2 are circuit configuration diagrams using a PTC device and a varistor according to the prior art.

도 3은 종래의 바리스터 일체형 PTC 소자의 단면 구성도이다.3 is a cross-sectional configuration diagram of a conventional varistor integrated PTC device.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자의 단면 구성도이다.4 is a cross-sectional configuration diagram of a varistor integrated PTC device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자의 단면 구성도이다.5 is a cross-sectional configuration diagram of a varistor integrated PTC device according to another embodiment of the present invention.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자의 동작을 설명하기 위한 도면이다.6 to 8 are views for explaining the operation of the varistor integrated PTC device according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 회로 보호 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기회로에 과전류가 흐르거나 또는 과전압이 인가될 때 회로를 보호하는 바리스터 일체형 PTC(Positive Temperature Coefficient: 이하, PTC라 한다) 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit protection device, and more particularly, to a varistor integrated PTC (Positive Temperature Coefficient) device which protects a circuit when an overcurrent flows or an overvoltage is applied to an electric circuit.

PTC 소자는 허용전류 이상의 과전류가 유입되면 온도가 상승하여 소자의 저항이 급격히 증가하고, 그에 따라 전기적으로 연결된 회로를 차단시켜 과전류로부터 회로를 보호하는 소자이다.The PTC device is a device that protects the circuit from overcurrent by breaking the electrically connected circuit by increasing the temperature when the overcurrent of the allowable current is increased, thereby increasing the resistance of the device.

즉, PTC 소자는 정상 작동시에는 일정 전류가 흐르는 정전류 소자이지만, 허용전류 이상의 전류가 유입되면 회로를 차단시키는 정전압 소자로서 기능을 한다. 하지만, 허용전압 이상의 전압이 PTC 소자에 인가되면 PTC 소자가 파괴 또는 손상되므로 이를 방지하기 위해, 일정 전압 이하에서는 전류가 흐르지 않다가 과전압 상태에서는 전류를 통하게 하는 특성이 있는 바리스터(Varistor)를 PTC 소자와 함께 사용하여 회로를 보호하는 기술이 제안되고 있다.In other words, the PTC element is a constant current element through which a constant current flows during normal operation, but functions as a constant voltage element that cuts off the circuit when a current exceeding the allowable current flows. However, when a voltage exceeding the allowable voltage is applied to the PTC device, the PTC device is destroyed or damaged. To prevent this, a varistor having a characteristic that a current does not flow below a predetermined voltage and allows a current to flow through an overvoltage state is prevented. Techniques for protecting circuits in conjunction with

바리스터와 PTC 소자가 함께 사용된 보호 회로의 예는 미국 특허 제 5,737,160호, 제 5,745,322호, 및 제 5,313,184호에 개시되고 있다.Examples of protection circuits in which varistors and PTC devices are used together are disclosed in US Pat. Nos. 5,737,160, 5,745,322, and 5,313,184.

도 1은 미국 특허 제 5,737,160호에 개시된 PTC 소자와 바리스터가 함께 사용된 회로 구성도이다. 도 1을 참조하면, PTC 소자(2)에 병렬로 연결된 바리스터(3)는 PTC 소자(2)에 허용전압 이상의 이상전압이 인가되는 경우에, 이상전압에 따른 전류를 우회(by-pass)시킴으로써 PTC 소자(2)의 손상을 방지한다.1 is a circuit diagram illustrating a PTC device and a varistor disclosed in US Pat. No. 5,737,160. Referring to FIG. 1, the varistor 3 connected to the PTC element 2 in parallel bypasses the current according to the abnormal voltage when an abnormal voltage equal to or higher than the allowable voltage is applied to the PTC element 2. Damage to the PTC element 2 is prevented.

도 2는 미국 특허 제 5,745,322호에 개시된 PTC 소자와 바리스터가 함께 사용된 회로 구성도이다. 도 2를 참조하면, PTC 소자(2)와 바리스터(3)가 병렬로 연 결된 회로에 바이메탈 스위치(4)가 병렬로 연결되어 있다. 상기 바이메탈 스위치(4)는 정상 조건에서는 두 개의 금속소자가 붙어 있지만, 이상 전류로 인하여 과열이 되면 연결된 두 금속이 떨어져 전류를 차단하여 회로를 보호하는 기능을 갖는다. 따라서, 바이메탈 스위치(4)는 그 기능면에서 PTC 소자(2)와 유사하여 PTC 소자(2)에 의해 차단되지 않는 과전류를 보조적으로 차단한다.2 is a circuit diagram of a PTC device and a varistor disclosed in US Pat. No. 5,745,322 used together. Referring to FIG. 2, the bimetal switch 4 is connected in parallel to a circuit in which the PTC element 2 and the varistor 3 are connected in parallel. The bimetal switch 4 is attached to two metal elements in a normal condition, but when overheated due to an abnormal current, the two metals connected to each other fall and cut off the current to protect the circuit. Thus, the bimetal switch 4 is similar in function to the PTC element 2 to assist in blocking overcurrent that is not blocked by the PTC element 2.

그러나, 종래의 이러한 과전류 보호 회로들은 PTC 소자, 바리스터, 바이메탈 등을 별도로 구성해야 하는 문제가 있었다.However, the conventional overcurrent protection circuits have a problem in that PTC components, varistors, bimetals, and the like must be separately configured.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 미국 특허 제 5,313,184호의 PTC 소자와 바리스터가 일체형으로 구현된 소자가 제안되었고, 상기 소자가 도 3에 도시되어 있다. 상기 소자는 PTC 소자(2)와 바리스터(3)를 일체화한 소자로서, 소자 양단에 구비된 전극(6)을 통해 보호하고자 하는 회로와 연결된다.Therefore, in order to solve such a problem, a device in which a PTC device and a varistor of US Patent No. 5,313,184 are integrally implemented has been proposed, and the device is shown in FIG. 3. The device is a device integrating the PTC device 2 and the varistor 3, and is connected to a circuit to be protected through the electrodes 6 provided at both ends of the device.

하지만, 상기 소자는 PTC 소자(2)가 외부로 노출되어 있어 섬락현상(전극사이에 높은 전압이 인가되어 공기를 통해 아크 방전이 일어나는 현상)이 발생하여 절연이 파괴되는 문제가 있고, PTC 소자(2)와 바리스터(3)가 전기적으로 연결되어 상호간에 간섭을 일으키는 문제가 있다.However, the device has a problem in that the PTC device 2 is exposed to the outside, causing flashover phenomenon (a phenomenon in which a high voltage is applied between the electrodes, which causes arc discharge through air), resulting in breakdown of the insulation. 2) and the varistor (3) is electrically connected there is a problem causing mutual interference.

또한, 상기 소자는 PTC 소자(2)와 바리스터(3)가 접하고 있어, PTC 소자(2)로 과전류가 유입되면 PTC 소자(2)의 부피가 팽창하여 바리스터(3)에 기계적 스트레스를 가하여 세라믹 재질의 바리스터(3)를 파손 또는 손상시키는 문제가 있다.In addition, since the PTC element 2 and the varistor 3 are in contact with each other, and an overcurrent flows into the PTC element 2, the volume of the PTC element 2 expands and mechanical stress is applied to the varistor 3 to make the ceramic material. There is a problem of damaging or damaging the varistor 3.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, PTC 소자와 바리 스터를 하나의 컴팩트한 소자로 구현하여 과전류 및 과전압 발생시에 회로를 보호하고, PTC 소자에서 발생되는 섬락현상의 방지 및 PTC 소자의 열적 팽창에 의한 바리스터의 손상을 방지할 수 있는 바리스터 일체형 PTC 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by implementing a PTC device and varistor as a single compact device to protect the circuit in the event of overcurrent and overvoltage, to prevent the flashover phenomenon generated in the PTC device and the It is an object of the present invention to provide a varistor integrated PTC device capable of preventing damage to the varistor due to thermal expansion.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자는, PTC 특성을 갖는 PTC부; 상기 PTC부의 일면과 전기적으로 연결된 제 1전극;상기 PTC부의 타면과 전기적으로 연결된 제 2전극; 상기 제 1전극과 제 2전극을 전기적으로 연결하는 바리스터부;및 상기 PTC부와 상기 바리스터부 사이에 개재된 절연부;를 포함하며, 상기 PTC부의 양단에 과전압 인가시, 제 1전극-바리스터부-제 2전극으로 전류가 흐르는 전기전도로가 형성되도록 상기 바리스터부는 상기 PTC부와 전기적으로 병렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.Varistor integrated PTC device according to the present invention for achieving the above technical problem, PTC unit having a PTC characteristic; A first electrode electrically connected to one surface of the PTC unit; a second electrode electrically connected to the other surface of the PTC unit; And a varistor part electrically connecting the first electrode and the second electrode; and an insulating part interposed between the PTC part and the varistor part. The first electrode-varistor part when an overvoltage is applied to both ends of the PTC part. The varistor part is arranged in parallel with the PTC part so that an electric conduction through which current flows to the second electrode is formed.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 PTC부는,In the varistor integrated PTC device according to the present invention, the PTC unit is

PTC 물질로 이루어진 PTC 물질층;및 상기 PTC 물질층의 대향되는 양표면에 접합되어 상기 제 1전극 및 상기 제 2전극과 연결되는 금속박막 전극;을 포함하는 것이 바람직하다.PTC material layer made of a PTC material; and a metal thin film electrode bonded to opposite surfaces of the PTC material layer and connected to the first electrode and the second electrode.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 절연층은 열가소성 고분자 물질 또는 열경화성 고분자 물질인 것이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, the insulating layer is preferably a thermoplastic polymer material or a thermosetting polymer material.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 절연층은 전기 절연 특성이 1~100kV/mm인 것이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, it is preferable that the insulating layer has an electrical insulating property of 1 to 100 kV / mm.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 절연층은 인장강도가 50~1000Kg/㎠인 것이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, it is preferable that the insulating layer has a tensile strength of 50 to 1000 Kg / cm 2.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 PTC 물질은 고분자 수지와 전도성 물질의 혼합물로 이루어진 것이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, the PTC material is preferably made of a mixture of a polymer resin and a conductive material.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 고분자 수지의 조성은 전체 상기 PTC 물질의 30~70wt%인 것이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, the composition of the polymer resin is preferably 30 to 70 wt% of the total PTC material.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 PTC부는 상온에서 비저항이 0.01 ~ 10Ω/cm인 것이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, the PTC portion preferably has a specific resistance of 0.01 to 10? / Cm at room temperature.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 PTC부는 녹는점이 60~180℃인 것이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, it is preferable that the PTC part has a melting point of 60 to 180 ° C.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 고분자 수지는 용융열의 값이 적어도 30 J/g이상이 바람직하다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, the polymer resin preferably has a heat of fusion of at least 30 J / g or more.

본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자에 있어서, 상기 바리스터부는 적어도 80wt% 이상의 조성을 갖는 아연 산화물 또는 탄화 규소물;및 망간(Mn) 산화물, 크롬(Cr) 산화물, 코발트(Co) 산화물, 비스무스(Bi) 산화물, 안티몬(Sb) 산화물 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 첨가물질;을 포함한다.In the varistor integrated PTC device according to the present invention, the varistor portion has a composition of zinc oxide or silicon carbide having a composition of at least 80 wt% or more; and manganese (Mn) oxide, chromium (Cr) oxide, cobalt (Co) oxide, bismuth (Bi) And one or more additives selected from the group consisting of oxides, antimony (Sb) oxides, and mixtures thereof.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자의 단면 구성도로서, 원반 형태를 가진 바리스터 일체형 PTC 소자의 단면 구성도이다.4 is a cross-sectional configuration diagram of a varistor integrated PTC device according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional configuration diagram of a varistor integrated PTC device having a disk shape.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자는 PTC부(10), 바리스터부(12), PTC부(10) 및 바리스터부(12) 사이에 개재되어 PTC부(10)를 둘러싸는 절연층(13), 및 보호하려는 회로에 연결되도록 소자의 양단에 설치된 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)을 포함한다.Referring to FIG. 4, the varistor integrated PTC device according to the present invention is interposed between the PTC unit 10, the varistor unit 12, the PTC unit 10, and the varistor unit 12 to surround the PTC unit 10. An insulating layer 13 and a first electrode 14 and a second electrode 15 provided at both ends of the device to be connected to the circuit to be protected.

상기 PTC부(10)는 PTC 물질층(11)과 PTC 물질층(11)의 대향하는 양표면에 접합되어 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)과 각각 연결되는 금속박막 전극(16)을 구비한다. 상기 PTC 물질층(11)을 구성하는 PTC 물질은 상온에서는 비저항이 0.01 ~ 10Ω-㎝ 으로 낮은 저항값을 갖지만, 회로에 연결되어 일정크기 이상의 전류가 흐르게 되면 온도가 상승하여 초기 저항의 수 백배 이상으로 저항이 상승하는 특징을 갖는다. 이러한 특성을 나타내는 물질은 열가소성 수지, 열경화성 수지 등의 고분자 수지와 카본 등의 전도성 물질의 혼합물이다. 바람직하게는, 고분자 수지는 전체 PTC 물질의 30~70wt%를 차지한다. 그리고, 상기 고분자 수지는 용융열이 적어도 30 J/g이상이며, 녹는점은 60~180℃인 것이 바람직하고, 상기 전도성 물질은 카본류의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 금속박막 전극(16)은 PTC 물질층(11)의 저항을 낮추기 위해 PTC 물질층(11)에 접합되고, 구리, 납, 금, 은 등의 전도성 금속으로 이루어진다.The PTC unit 10 is bonded to both surfaces of the PTC material layer 11 and the PTC material layer 11 to be connected to the first electrode 14 and the second electrode 15, respectively. ). The PTC material constituting the PTC material layer 11 has a low resistance value of 0.01 to 10Ω-cm at room temperature, but when connected to a circuit and a current of a predetermined size or more flows, the temperature rises to be several hundred times higher than the initial resistance. As a result, the resistance rises. A substance exhibiting such characteristics is a mixture of a polymer resin such as a thermoplastic resin and a thermosetting resin and a conductive material such as carbon. Preferably, the polymer resin accounts for 30 to 70 wt% of the total PTC material. The polymer resin preferably has a heat of fusion of at least 30 J / g or more, a melting point of 60 ° C. to 180 ° C., and a conductive material of carbon. In addition, the metal thin film electrode 16 is bonded to the PTC material layer 11 to lower the resistance of the PTC material layer 11, and is made of a conductive metal such as copper, lead, gold, or silver.

상기 바리스터부(12)를 구성하는 바리스터 물질은 인가되는 전압에 따라 저항이 변하는 물질로서, 적어도 80wt% 이상의 조성을 갖는 아연 산화물 또는 탄화 규소물과, 망간(Mn) 산화물, 크롬(Cr) 산화물, 코발트(Co) 산화물, 비스무스(Bi) 산화물, 안티몬(Sb) 산화물 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 첨가물질로 구성된다. 그리고, 바리스터부(12)의 대향하는 양표면에는 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)이 각각 접합된다. 따라서, PTC부(10)와 바리스터부(12)는 회로적으로 병렬로 연결되어 있다.The varistor material constituting the varistor part 12 is a material whose resistance changes according to an applied voltage, and includes zinc oxide or silicon carbide having a composition of at least 80 wt%, manganese (Mn) oxide, chromium (Cr) oxide, and cobalt. (Co) oxide, bismuth (Bi) oxide, antimony (Sb) oxide and a mixture of any one selected from the group consisting of these. The first electrode 14 and the second electrode 15 are respectively joined to opposing surfaces of the varistor part 12. Therefore, the PTC section 10 and the varistor section 12 are connected in parallel in a circuit.

상기 절연층(13)은 PTC부(10)와 바리스터부(12) 사이에 개재되어 PTC부(10)와 바리스터부(12)를 전기적으로 절연시키고, PTC부(10)의 측벽을 둘러쌈으로써 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)사이에서 섬락 현상이 일어나는 것을 방지한다. 상기 절연층(13)은 열가소성 고분자 물질 또는 열경화성 고분자 물질로서, 전기 절연 특성이 1~100kV/mm인 것이 바람직하다. 한편, 과전류가 인가될 때 PTC부(10)는 팽창하게 되는데, 만일 상기 절연층(13)의 개재없이 경도가 높은 세라믹 재질의 바리스터부(12)가 PTC부(10)의 주위를 감싼다면, 상기 바리스터부(12)는 파손될 수 있다. 따라서, 절연층(13)의 재질은 탄성이 있는 물질이 사용되고, 인장강도가 50~1000Kg/㎠인 것이 바람직하다.The insulating layer 13 is interposed between the PTC section 10 and the varistor section 12 to electrically insulate the PTC section 10 and the varistor section 12 and surround the sidewalls of the PTC section 10. Flashover is prevented from occurring between the first electrode 14 and the second electrode 15. The insulating layer 13 is a thermoplastic polymer material or a thermosetting polymer material, and the electrical insulating property is preferably 1 to 100 kV / mm. On the other hand, the PTC unit 10 is expanded when an overcurrent is applied, if the varistor portion 12 of a ceramic material of high hardness wraps around the PTC unit 10 without interposing the insulating layer 13, The varistor part 12 may be broken. Therefore, the material of the insulating layer 13 is an elastic material is used, the tensile strength is preferably 50 ~ 1000Kg / ㎠.

상기와 같이 구성된 소자의 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)사이에 과전류가 인가되면 PTC부(10)의 저항 상승에 의해 회로는 트립된다. 그리고, PTC부(11)에 허용전압 이상이 인가되면 상기 PTC부(10)와 병렬로 연결된 바리스터(12)가 동작하여 전류를 우회시킴으로써 과전압에 의해 PTC부(10)가 손상되는 것을 방지한다. 소자의 자세한 동작과정은 후술한다.When an overcurrent is applied between the first electrode 14 and the second electrode 15 of the device configured as described above, the circuit is tripped by the resistance increase of the PTC unit 10. When the allowable voltage or more is applied to the PTC unit 11, the varistor 12 connected in parallel with the PTC unit 10 operates to bypass the current, thereby preventing the PTC unit 10 from being damaged by the overvoltage. Detailed operation of the device will be described later.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자의 단면 구성도로서, 원반 형태를 가진 바리스터 일체형 PTC 소자의 단면 구성도이다.5 is a cross-sectional configuration diagram of a varistor integrated PTC device according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional configuration diagram of a varistor integrated PTC device having a disk shape.

도 5를 참조하면, 도 4의 실시예와 달리 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)은 PTC부(10)의 대향하는 양표면의 일부에만 접합되어 있다. 그리고, 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)의 양단부를 제외한, PTC부(10)의 측벽과 제 1전극(14) 및 제 2전극(15)의 측벽을 절연층(13) 및 바리스터부(12)가 순차적으로 둘러싸고 있다.Referring to FIG. 5, unlike the embodiment of FIG. 4, the first electrode 14 and the second electrode 15 are joined to only part of opposing surfaces of the PTC unit 10. The insulating layer 13 and the sidewall of the PTC unit 10 and the sidewalls of the first electrode 14 and the second electrode 15 except for both ends of the first electrode 14 and the second electrode 15 are formed. The varistor portions 12 are sequentially surrounded.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 바리스터 일체형 PTC 소자의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the varistor integrated PTC device according to an embodiment of the present invention configured as described above are as follows.

도 6을 참조하면, 회로에 바리스터부(12)의 작동 이하의 전압이 인가되면 바리스터부(12)는 전류를 통과시키지 않게 되고, PTC부(10)는 저항이 작아 정상적으로 동작하여 회로의 전류는 PTC부(10)를 통해서만 흐르게 된다.Referring to FIG. 6, when a voltage below the operation of the varistor part 12 is applied to the circuit, the varistor part 12 does not allow a current to pass through, and the PTC unit 10 has a small resistance and operates normally so that the current in the circuit is reduced. It flows only through the PTC unit 10.

도 7을 참조하면, 회로에 이상이 생겨 이상 과전류가 PTC부(10)에 유입되면 PTC부(10)의 저항이 상승하여 회로가 트립된다. 이때, 바리스터부(12)의 양단에는 바리스터부(12)를 구동할 정도의 전압이 인가되지 않았으므로, PTC부(10) 뿐만 아니라 바리스터부(12)로도 전류가 흐르지 않게 된다.Referring to FIG. 7, when an abnormality occurs in the circuit and an abnormal overcurrent flows into the PTC unit 10, the resistance of the PTC unit 10 rises and the circuit trips. At this time, since a voltage enough to drive the varistor part 12 is not applied to both ends of the varistor part 12, current does not flow not only in the PTC part 10 but also in the varistor part 12.

도 8을 참조하면, 과전류가 인가되어 회로가 차단된 후에 PTC부(10)의 온도가 내려가면, PTC부(10)가 정상적으로 동작하여 일정 전류가 PTC부(10)로 유입되게 된다. 이때, 높은 인덕턴스가 발생되어 제 1전극(14)과 제 2전극(15) 사이에 과전압이 걸리게 된다.Referring to FIG. 8, when the temperature of the PTC unit 10 decreases after the overcurrent is applied and the circuit is cut off, the PTC unit 10 operates normally and a constant current flows into the PTC unit 10. At this time, a high inductance is generated and an overvoltage is applied between the first electrode 14 and the second electrode 15.

여기서, 인덕턴스는 전류 변화에 따른 전압을 변화시켜주는 인자로써 전류값이 변하게 되면 전압을 증가 시키거나 감소시키는 역할을 한다. 따라서, 도 8에서와 같이, 차단된 전류가 갑자기 흐르게되면 인덕턴스에 의해 이상적인 전압 상승이 예상된다.Here, the inductance is a factor that changes the voltage according to the current change, and increases or decreases the voltage when the current value changes. Therefore, as shown in FIG. 8, when the interrupted current flows suddenly, an ideal voltage rise is expected by the inductance.

갑작스런 인덕턴스에 의해 발생되는 이상 과전압은 바리스터부(12)를 구동시켜 바리스터부(12)로 전류를 통과시킴으로써 PTC부(10)를 보호하게 된다. 도면에는 바리스터부(12)와 PTC부(10)의 출력단자가 동일하게 도시되어 있지만, 바리스터부(12)를 접지시켜 바리스터부(12)를 통과하는 전류를 대지로 흘려버리도록 하는 것이 바람직하다.The abnormal overvoltage generated by the sudden inductance protects the PTC unit 10 by driving the varistor unit 12 to pass a current through the varistor unit 12. Although the output terminals of the varistor part 12 and the PTC part 10 are shown in the same figure, it is preferable to ground the varistor part 12 so that a current passing through the varistor part 12 flows to the ground.

이상 과전압에 의해 바리스터부(12)로 전류가 흐른 이후에, 제 1전극(14)과 제 2전극(15) 사이의 전압이 낮아져 정상 전압이 걸리게 되면, 바리스터부(12)는 구동되지 않고 PTC부(10)만 동작하여 회로의 전류는 다시 PTC부(10)로만 흐르게 된다.After the current flows into the varistor part 12 due to the abnormal overvoltage, when the voltage between the first electrode 14 and the second electrode 15 becomes low and the normal voltage is applied, the varistor part 12 is not driven and the PTC is not driven. Only the unit 10 is operated so that the current of the circuit flows back only to the PTC unit 10.

이상과 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제는 달성되며, 본 발명이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.The technical problem of the present invention is achieved by the above technical configuration, and although the present invention has been described by the limited embodiments and the drawings, the present invention is not limited by this and the general knowledge in the technical field to which the present invention belongs. It is apparent that various modifications and variations can be made by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention and the claims to be described below.

본 발명에 따르면, PTC 소자와 바리스터 소자를 하나의 소자로 구현함으로써 과전압 및 과전류가 발생하더라도 하나의 소자를 사용하여 회로를 보호할 수 있다. According to the present invention, the PTC device and the varistor device are implemented as one device so that the circuit can be protected by using one device even when overvoltage and overcurrent occur.

본 발명의 다른 측면에 따르면, PTC 소자의 섬락현상을 방지함으로써 안정적인 환경에서 PTC 소자가 동작할 수 있고, 병렬로 연결된 PTC 소자와 바리스터 소자사이에 절연층을 개재시켜 전기적인 간섭의 방지는 물론, PTC 소자로 과전류 유입시 PTC 소자의 열적 팽창에 의한 바리스터의 손상을 방지할 수 있다.According to another aspect of the present invention, by preventing the flashover phenomenon of the PTC device, the PTC device can operate in a stable environment, through the insulating layer between the PTC device and the varistor device connected in parallel to prevent electrical interference, Damage to the varistor due to thermal expansion of the PTC device can be prevented when an overcurrent flows into the PTC device.

Claims (11)

PTC 특성을 갖는 PTC부;A PTC unit having a PTC characteristic; 상기 PTC부의 일면과 전기적으로 연결된 제 1전극;A first electrode electrically connected to one surface of the PTC unit; 상기 PTC부의 타면과 전기적으로 연결된 제 2전극;A second electrode electrically connected to the other surface of the PTC unit; 상기 제 1전극과 제 2전극을 전기적으로 연결하는 바리스터부;및A varistor unit electrically connecting the first electrode and the second electrode; and 상기 PTC부와 상기 바리스터부 사이에 개재된 절연부;를 포함하며,And an insulation part interposed between the PTC part and the varistor part. 상기 PTC부의 양단에 과전압 인가시, 제 1전극-바리스터부-제 2전극으로 전류가 흐르는 전기전도로가 형성되도록 상기 바리스터부는 상기 PTC부와 전기적으로 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.When the overvoltage is applied to both ends of the PTC unit, the varistor unit PTC element is disposed in parallel with the PTC unit such that an electrical conduction current flows to the first electrode, the varistor unit, and the second electrode. . 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PTC부는,The PTC unit, PTC 물질로 이루어진 PTC 물질층;및A PTC material layer made of a PTC material; and 상기 PTC 물질층의 대향되는 양표면에 접합되어 상기 제 1전극 및 상기 제 2전극과 연결되는 금속박막 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.And a metal thin film electrode bonded to opposite surfaces of the PTC material layer and connected to the first electrode and the second electrode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연층은 열가소성 고분자 물질 또는 열경화성 고분자 물질인 것을 특 징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.The insulating layer is a varistor integrated PTC device, characterized in that the thermoplastic polymer material or thermosetting polymer material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연층은 전기 절연 특성이 1~100kV/mm인 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.The insulation layer has a varistor integrated PTC device, characterized in that the electrical insulation properties 1 ~ 100kV / mm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연층은 인장강도가 50~1000Kg/㎠인 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.Varistor integrated PTC device, characterized in that the insulating layer has a tensile strength of 50 ~ 1000Kg / ㎠. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 PTC 물질은 고분자 수지와 전도성 물질의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.The PTC material is a varistor integrated PTC device, characterized in that made of a mixture of a polymer resin and a conductive material. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 고분자 수지의 조성은 전체 상기 PTC 물질의 30~70wt%인 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.The composition of the polymer resin is varistor integrated PTC device, characterized in that 30 to 70wt% of the total PTC material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PTC부는 상온에서 비저항이 0.01 ~ 10Ω/cm인 것을 특징으로 하는 바리 스터 일체형 PTC 소자.The PTC unit has a varistor integrated PTC device, characterized in that the specific resistance is 0.01 ~ 10Ω / cm at room temperature. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PTC부는 녹는점이 60~180℃인 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.Varistor integrated PTC device, characterized in that the melting point of the PTC portion 60 ~ 180 ℃. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 고분자 수지는 용융열의 값이 적어도 30 J/g이상인 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.The polymer resin has a varistor integrated PTC device, characterized in that the value of the heat of fusion is at least 30 J / g or more. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 바리스터부는,The varistor unit, 적어도 80wt% 이상의 조성을 갖는 아연 산화물 또는 탄화 규소물;및Zinc oxide or silicon carbide having a composition of at least 80 wt% or more; and 망간(Mn) 산화물, 크롬(Cr) 산화물, 코발트(Co) 산화물, 비스무스(Bi) 산화물, 안티몬(Sb) 산화물 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 첨가물질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바리스터 일체형 PTC 소자.And an additive material selected from the group consisting of manganese (Mn) oxide, chromium (Cr) oxide, cobalt (Co) oxide, bismuth (Bi) oxide, antimony (Sb) oxide, and mixtures thereof. Varistor integrated PTC element.
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