TW202401940A - 混合式電路保護裝置 - Google Patents

混合式電路保護裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW202401940A
TW202401940A TW111122667A TW111122667A TW202401940A TW 202401940 A TW202401940 A TW 202401940A TW 111122667 A TW111122667 A TW 111122667A TW 111122667 A TW111122667 A TW 111122667A TW 202401940 A TW202401940 A TW 202401940A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
varistor
electrode layer
gas discharge
discharge tube
circuit protection
Prior art date
Application number
TW111122667A
Other languages
English (en)
Inventor
陳繼聖
江長鴻
Original Assignee
富致科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富致科技股份有限公司 filed Critical 富致科技股份有限公司
Priority to TW111122667A priority Critical patent/TW202401940A/zh
Publication of TW202401940A publication Critical patent/TW202401940A/zh

Links

Images

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

一種混合式電路保護裝置包含一正溫度係數元件、一壓敏電阻器、一氣體放電管、第一導電引線及第二導電引線。該第一導電引線及該第二導電引線分別連接於該氣體放電管及該PTC元件。該壓敏電阻器與該PTC元件以串聯方式電連接；該氣體放電管與該壓敏電阻器、該PTC元件電連接，且該氣體放電管在1 mA下量測的崩潰電壓大於該壓敏電阻器在1 mA下量測的壓敏電壓。本發明混合式電路保護裝置具有優異的耐受性及可靠性，可保護該氣體放電管及該壓敏電阻器免於燒燬。

Description

混合式電路保護裝置
本發明是有關於一種電路保護裝置，特別是指一種混合式電路保護裝置。
美國專利US 8,508,328 B1記載一種插入式的聚合物正溫度係數(polymer positive temperature coefficient, PPTC)過電流(over-current)保護裝置，該PPTC過電流保護裝置包含第一電極、第二電極、焊料(solder material)、連結該等電極的導電引線及層壓在該等電極間的PTC聚合物基材。該PTC聚合物基材形成至少一孔洞，該孔洞具有能容納該PTC聚合物基材在溫度升高時之熱膨脹的有效體積。
電氣特性[例如工作電流(operating current)和高壓突波耐受性(high-voltage surge endurability)]是影響在PPTC過電流保護裝置中發生電力突波(power surge)的重要因素。當增加該PTC聚合物基材的面積以增加該PPTC過電流保護裝置的工作電流時，其更容易受到電力突波的損害。
雖然一壓敏電阻器(voltage-dependent resistor)可與該PPTC過電流保護裝置結合以對於組合得到的複合式電路保護裝置賦予過電流及過電壓(over-voltage)保護，但是壓敏電阻器仍只能短暫承受電力突波(例如0.001秒)。也就是說，若突波時間區間超過一截止時間區間，壓敏電阻器即會因為過電流及過電壓而燒燬或損壞，造成複合式電路保護裝置永久喪失功能。
因此，本發明之目的，即在提供一種混合式電路保護裝置，可以克服上述先前技術的至少一個缺點。
於是，本發明的混合式電路保護裝置包含一正溫度係數(positive temperature coefficient, PTC)元件、一壓敏電阻器、一氣體放電管(gas discharge tube, GDT)、第一導電引線及第二導電引線。該第一導電引線及該第二導電引線分別連接於該氣體放電管及該PTC元件。該壓敏電阻器與該PTC元件以串聯方式電連接；該氣體放電管與該壓敏電阻器、該PTC元件電連接，且該氣體放電管在1 mA下量測的崩潰電壓(breakdown voltage)大於該壓敏電阻器在1 mA下量測的壓敏電壓(varistor voltage)。
本發明之功效在於：本發明混合式電路保護裝置具有優異的耐受性及可靠性，可保護該氣體放電管及該壓敏電阻器免於燒燬。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1及圖2，本發明用於保護一電路裝置A的混合式電路保護裝置之第一實施例包含一正溫度係數(PTC)元件1、一氣體放電管2、一壓敏電阻器3、一第一導電引線81及一第二導電引線82。該第一導電引線81及該第二導電引線82分別連接於該氣體放電管2及該PTC元件1。該壓敏電阻器3與該PTC元件1以串聯方式電連接；該氣體放電管2與該壓敏電阻器3、該PTC元件1電連接。該氣體放電管2在1 mA下量測的崩潰電壓大於該壓敏電阻器3在1 mA下量測的壓敏電壓。
在本發明的某些具體實施例中，該PTC元件1包括一具有兩個相反表面101, 102的PTC層10，及分別設置在該PTC層10的兩個相反表面101, 102的第一電極層11及第二電極層12。在本實施例中，該第一電極層11及該第二電極層12藉由一焊料分別連接至該PTC層10的兩個相反表面101, 102。該第一電極層11及該第二電極層12各自具有一周緣。
該氣體放電管2包括一第一具有兩個相反表面201, 202的氣體放電管本體20，及分別設置在該氣體放電管本體20的兩個相反表面201, 202的第三電極層21及第四電極層22。在本實施例中，該第三電極層21及該第四電極層22藉由一焊料分別連接至該氣體放電管本體20的兩個相反表面201, 202。該第三電極層21及該第四電極層22各自具有一周緣。
該壓敏電阻器層3包括一具有兩個相反表面301, 302的壓敏電阻器層30；一設置在該壓敏電阻器層30的兩個相反表面301, 302之一者的第五電極層31(在圖2中，該第五電極層31設置在該表面301)，該第五電極層31連接於該PTC元件1的第二電極層12；及一設置在該壓敏電阻器層30的兩個相反表面301, 302之另一者的第六電極層32，該第六電極層32連接於該氣體放電管2的第三電極層21。在本實施例中，該第五電極層31及該第六電極層32藉由一焊料分別連接至該壓敏電阻器層30的兩個相反表面301, 302。該第五電極層31及該第六電極層32各自具有一周緣。
該第一導電引線81藉由一焊料連接於該氣體放電管2的第四電極層22，該第二導電引線82藉由一焊料連接於該PTC元件1的第一電極層11。該第一導電引線81及該第二導電引線82各自沿著其對應連接的電極層表面的方向延伸。
在本發明的某些具體實施例中，該PTC元件1的第一電極層11及第二電極層12各自具有一實質上平行且對應於該兩個相反表面101, 102的電極表面。每一電極表面的表面積不大於90%該第一電極層11及該第二電極層12設置在該PTC層1的兩個相反表面101, 102之對應一者的表面積。
在本發明的某些具體實施例中，該壓敏電阻器3的第五電極層31及第六電極層32各自具有一實質上平行且對應於該兩個相反表面301, 302的電極表面。每一電極表面的表面積不大於90%該第五電極層31及該第六電極層32設置在該壓敏電阻器層3的兩個相反表面301, 302之對應一者的表面積。
在本發明的某些具體實施例中，該氣體放電管2在1 mA下量測的崩潰電壓大於110%該壓敏電阻器3在1 mA下量測的壓敏電壓。在本發明的某些具體實施例中，該氣體放電管2在1 mA下量測的崩潰電壓大於116%該壓敏電阻器3在1 mA下量測的壓敏電壓。
在本發明的某些具體實施例中，該PTC元件1是聚合物PTC (PPTC)元件，該PTC層10是聚合物PTC層。在本實施例中，該PTC元件1處於一過電流或一過電壓下而在該氣體放電管2及該壓敏電阻器3之一者燒燬之前跳脫。在本發明的某些具體實施例中，該PTC元件1處於一過電流或一過電壓下而在10 μs至10 s之內跳脫。在本發明的某些具體實施例中，該PTC元件1處於一不小於0.5 A的過電流或一大於該壓敏電阻器3的壓敏電壓或該氣體放電管2的崩潰電壓之過電壓下而在1 ms至10 s之內跳脫。在本發明的某些具體實施例中，該PTC元件1處於一不小於10 A的過電流或一大於該壓敏電阻器3的壓敏電壓或該氣體放電管2的崩潰電壓之過電壓下而在1 ms至10 s之內跳脫。
在本發明的某些具體實施例中，該PTC元件1形成有至少一孔洞13(參閱圖2)。該孔洞13形成在該PTC層10中。該PTC元件1的PTC層10具有一周緣，該周緣定義該PTC層10的邊界並與該PTC層10的兩個相反表面101, 102互連。該孔洞13與該PTC層10的周緣相間隔，且具有能容納該PTC層10在溫度升高時之熱膨脹的有效體積，以避免該PTC層10發生不欲的結構變形，進而可能不利於該PTC層10的電氣特性(例如工作電流和高壓突波耐受性)。在本發明的某些具體實施例中，該孔洞13貫穿該PTC層10的兩個相反表面101, 102中的至少其中一者。在本發明的某些具體實施例中，該孔洞13還貫穿該第一電極層11及該第二電極層12中的至少其中一者。在本實施例中，該孔洞13貫穿該PTC層10的兩個相反表面101, 102及該第一電極層11、該第二電極層12，以形成一穿孔。在本發明的某些具體實施例中，該孔洞13沿著一穿過該PTC元件1的幾何中心且橫過該兩個相反表面101, 102的線延伸。該孔洞13是由一孔洞定義壁所定義，該孔洞定義壁具有平行於該PTC層10的兩個相反表面101, 102之橫截面。該孔洞定義壁的橫截面可為圓形、方形、橢圓形、三角形、十字形等。
在本發明的某些具體實施例中，該壓敏電阻器3形成有至少一孔洞33(參閱圖2)。該孔洞33形成在該壓敏電阻器層30中。該壓敏電阻器3的壓敏電阻器層30具有一周緣，該周緣定義該壓敏電阻器層30的邊界並與該壓敏電阻器層30的兩個相反表面301, 302互連。該孔洞33與該壓敏電阻器層30的周緣相間隔，且具有能容納該壓敏電阻器層30在溫度升高時之熱膨脹的有效體積，以避免該壓敏電阻器層30發生不欲的結構變形，進而可能不利於該壓敏電阻器層30的電氣特性。在本發明的某些具體實施例中，該孔洞33貫穿該壓敏電阻器層30的兩個相反表面301, 302中的至少其中一者。在本發明的某些具體實施例中，該孔洞33還貫穿該第五電極層31及該第六電極層32中的至少其中一者。在本實施例中，該孔洞33貫穿該壓敏電阻器層30的兩個相反表面301, 302及該第五電極層31、該第六電極層32，以形成一穿孔。在本發明的某些具體實施例中，該孔洞33沿著一穿過該壓敏電阻器3的幾何中心且橫過該兩個相反表面301, 302的線延伸。該孔洞33是由一孔洞定義壁所定義，該孔洞定義壁具有平行於該壓敏電阻器層30的兩個相反表面301, 302之橫截面。該孔洞定義壁的橫截面可為圓形、方形、橢圓形、三角形、十字形等。
根據本發明，該PTC元件1的PTC層10包括PTC基材及分散在該PTC基材中的導電填料。該PTC基材可由含有一非接枝的烯烴系聚合物(non-grafted olefin-based polymer)的聚合物組成物所製得。在本發明的某些具體實施例中，該非接枝的烯烴系聚合物可為但不限於高密度聚乙烯(HDPE)。在本發明的某些具體實施例中，該聚合物組成物還包括一經接枝的烯烴系聚合物(grafted olefin-based polymer)。在本發明的某些具體實施例中，該經接枝的烯烴系聚合物可為但不限於經羧酸酐接枝的烯烴系聚合物(例如經馬來酸酐接枝的烯烴系聚合物)。本發明適用的導電填料是選自於碳黑(carbon black)粉末、金屬粉末、導電陶瓷粉末或前述的組合，但不限於此。
在本發明的某些具體實施例中，該壓敏電阻器3包括金屬氧化物。在本發明的某些具體實施例中，該壓敏電阻器3可為金屬氧化物壓敏電阻器(metal-oxide varistor)。
參閱圖3及圖4，本發明的混合式電路保護裝置之第二實施例與第一實施例相似，差異之處在於第二實施例還包含一第三導電引線83，該第三導電引線83連接並設置於該氣體放電管2的第三電極層21及該壓敏電阻器3的第六電極層32之間。在第二實施例中，該壓敏電阻器3與該PTC元件1以串聯方式電連接，該氣體放電管2與以串聯連接的該PTC元件1與該壓敏電阻器3以並聯方式電連接。該壓敏電阻器3夾置在該PTC元件1及該氣體放電管2之間。該氣體放電管2與該電路裝置A以並聯方式電連接。該第一導電引線81、該第二導電引線82及該第三導電引線83各自沿著其對應連接的電極層表面的方向延伸。
參閱圖5，本發明的混合式電路保護裝置之第三實施例與第二實施例相似，差異之處在於第三實施例還包含一封裝材7，該封裝材7包裝該PTC元件1、該氣體放電管2、該壓敏電阻器3、一部分該第一導電引線81、一部分該第二導電引線82及一部分該第三導電引線83。在本發明的某些具體實施例中，該封裝材7是由環氧樹脂所製得。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
實施例
＜實施例1 (E1) ＞
將10 g HDPE(購自台灣塑膠工業股份有限公司，產品型號：HDPE9002)作為非接枝的烯烴系聚合物、10 g經馬來酸酐接枝的HDPE(購自杜邦公司，產品型號：MB100D)作為經羧酸酐接枝的烯烴系聚合物、15 g碳黑粉末(購自Columbian Chemicals公司，產品型號：Raven 430UB)作為導電填料及15 g氫氧化鎂(購自Martin Marietta Magnesia Specialties公司，產品型號：MagChem® MH 10)在一混煉機(廠牌：Brabender)中混合，以溫度為200℃、攪拌轉速為30 rpm的條件混合配料10 min，以得到一配料混合物。
將上述得到的配料混合物置於模具中，以熱壓溫度為200℃及熱壓壓力為80 kg/cm 2的條件進行熱壓4 min，以形成一厚度為1.5 mm的PTC聚合物層薄片。將PTC聚合物層薄片從模具中取出後置於兩片銅箔(分別作為第一電極層11及第二電極層12)之間，並在200℃及80 kg/cm 2下進行熱壓4 min，以形成厚度為2.2 mm的PPTC層合體。再將該PPTC層合體裁切成多個直徑為14.5 mm的圓形(面積約為165.1 mm 2)小片(chip，下稱PPTC小片)。將PPTC小片進行蝕刻處理以移除部分該第一電極層11及該第二電極層12的周緣，使每一第一電極層11及每一第二電極層12形成直徑為13.7 mm的圓形(面積約為147.4 mm 2)電極層，再用Co-60 γ射線以總輻射劑量150 kGy照射每一小片(作為PTC元件1)。
一圓形的第一金屬氧化物壓敏電阻器(metal-oxide varistor，MOV-1，作為壓敏電阻器3，購自Ceramate Technical公司，產品型號：20D361K，直徑為20.0 mm，面積約為314.2 mm 2)包括一壓敏電阻器層30及兩個電極層(分別作為第五電極層31及第六電極層32)，該等電極層分別連接該壓敏電阻器層30的兩個相反表面。將該MOV-1進行蝕刻處理以移除部分該等電極層的周緣，使每一第五電極層31及每一第六電極層32形成直徑為18.9 mm(面積約為280.6 mm 2)的圓形電極層。再將該MOV-1的第五電極層31焊接在上述PPTC小片的其中一片銅箔(第二電極層12)上。
一氣體放電管2 (GDT，購自詠業科技股份有限公司，產品型號：JN2R420M)包括一氣體放電管本體20及兩個電極層(分別作為第三電極層21及第四電極層22)，該等電極層分別連接該氣體放電管本體20的兩個相反表面。將該氣體放電管2的第三電極層21焊接在上述MOV-1的第六電極層32，接著焊接一第二導電引線82至該PPTC小片的另一片銅箔(第一電極層11)上，並焊接一第一導電引線81至該氣體放電管2的第四電極層22上，以形成一混合式電路保護裝置。
在E1中，該MOV-1與該PTC元件以串聯方式電連接，且該氣體放電管2與該PTC元件以串聯方式電連接。
根據Underwriter Laboratories公司對於熱敏電阻類型的裝置(thermistor-type device)的安全標準UL 1434測量每一片PPTC小片的保持電流(hold current，即正常操作時的最大電流值)、跳脫電流(trip current，即PPTC元件達到高電阻狀態所需的最小電流值)、額定電壓(rated voltage，即PPTC元件工作時適用的電壓)及耐受電壓(withstand voltage，即不會造成PPTC元件故障或損壞的最大電壓)。此外，根據Underwriter Laboratories公司對於瞬間電壓突波抑制器(transient voltage surge suppressor)的安全標準UL 1449測量MOV-1的壓敏電壓(即MOV元件觸發工作的電壓)、箝制電壓(clamping voltage，即MOV元件可提供限制的最大電壓)及最高尖峰電流(即MOV元件可耐受短暫時間的最大電流)。根據Underwriter Laboratories公司對於瞬間電壓突波抑制器的安全標準UL 1449測量氣體放電管2的直流崩潰電壓(DC breakdown voltage，即GDT在一預定直流電下可承受的最大電壓)及最高尖峰電流(即GDT可耐受短暫時間的最大電流)。MOV-1及氣體放電管2的最高尖峰電流是以多脈衝產生器(multiple impulse generator，購自宜安興儀器設備有限公司，產品型號：MIG0624LP1)在脈波波形(t p) 8/20 μs下量測。PPTC小片、MOV-1及氣體放電管2的性質測量結果分別如表1、表2及表3所示。 【表1】
  保持電流 跳脫電流 額定電壓 耐受電壓
PPTC小片 0.08 A 0.16 A 250 V 250 V
【表2】
  壓敏電壓 a 箝制電壓 b 最高尖峰電流 c
MOV-1 360 V 595 V 6500 A
a：在1 mA下量測。 b：在脈波波形(t p) 8/20 μs及脈波電流(I p) 50 A下量測。 c：在脈波波形(t p) 8/20 μs下量測。 【表3】
  直流崩潰電壓 d 最高尖峰電流 c
氣體放電管2 420 V 5000 A
d：在1 mA下量測。 e：在脈波波形(t p) 8/20 μs下量測。
＜實施例2 (E2) ＞
E2的混合式電路保護裝置的結構與E1相似，差異之處在於該MOV-1形成有一圓形穿孔(直徑為1.5 mm，圓面積為1.77 mm 2) (如表5所示)。
＜實施例3 (E3) ＞
E3的混合式電路保護裝置的結構與E1相似，差異之處在於該PPTC小片形成有一圓形穿孔(直徑為1.5 mm，圓面積為1.77 mm 2) (如表5所示)。
＜實施例4 (E4) ＞
E4的混合式電路保護裝置的結構與E2相似，差異之處在於該PPTC小片形成有一圓形穿孔(直徑為1.5 mm，圓面積為1.77 mm 2) (如表5所示)。
＜實施例5 至8 (E5-E8) ＞
E5-E8的混合式電路保護裝置的結構分別與E1-E4相似(如表5所示)，差異之處在於焊接一第三導電引線83至於該氣體放電管2的第三電極層21及該壓敏電阻器3的第六電極層32之間(如圖4所示)。在E5-E8中，該氣體放電管2與以串聯連接的該PPTC小片與該MOV-1以並聯方式電連接(如圖3所示)，且該MOV-1夾置在該PPTC小片及該氣體放電管2之間。
＜比較例1 至2 (CE1-CE2) ＞
CE1及CE2的電路保護裝置分別為E1中所使用的MOV-1及氣體放電管2 (如表5所示)。
＜比較例3 (CE3) ＞
CE3的電路保護裝置的結構與CE1相似，差異之處在於將CE1中的MOV-1替換為一圓形的第二金屬氧化物壓敏電阻器(MOV-2，作為壓敏電阻器3，購自Ceramate Technical公司，產品型號：20D431K，直徑為20.0 mm，面積約為314.2 mm 2)，該MOV-2包括一壓敏電阻器層及兩個電極層，該等電極層分別連接該壓敏電阻器層的兩個相反表面。將該MOV-2進行蝕刻處理以移除部分該等電極層的周緣，使每一電極層形成直徑為18.9 mm(面積約為280.6 mm 2)的圓形電極層。根據Underwriter Laboratories公司對於瞬間電壓突波抑制器的安全標準UL 1449測量MOV-2的壓敏電壓、箝制電壓及最高尖峰電流。MOV-2的最高尖峰電流是以多脈衝產生器(購自宜安興儀器設備有限公司，產品型號：MIG0624LP1)在脈波波形(t p) 8/20 μs下量測。MOV-2的性質測量結果如表4所示。 【表4】
  壓敏電壓 a 箝制電壓 b 最高尖峰電流 c
MOV-2 430 V 710 V 6500 A
a：在1 mA下量測。 b：在脈波波形(t p) 8/20 μs及脈波電流(I p) 50 A下量測。 c：在脈波波形(t p) 8/20 μs下量測。
＜比較例4 至7 (CE4-CE7) ＞
CE4-CE7的電路保護裝置的製程條件分別與E1、E3、E2及E4相似，差異之處在於CE4-CE7中不含氣體放電管2 (如表5所示)。
＜比較例8 至9 (CE8-CE9) ＞
CE8-CE9的電路保護裝置的製程條件分別與CE4及CE5相似，差異之處在於將CE4及CE5中的MOV-1替換為氣體放電管2 (如表5所示)。
＜比較例10 至13 (CE10-CE13) ＞
CE10-CE13的電路保護裝置的製程條件分別與E1-E4相似，差異之處在於將E1-E4中的氣體放電管2替換為MOV-2 (如表5所示)。
＜比較例14 至17 (CE14-CE17) ＞
CE14-CE17的電路保護裝置的製程條件分別與CE10-CE13相似，差異之處在於該MOV-2形成有一圓形穿孔(直徑為1.5 mm，圓面積為1.77 mm 2) (如表5所示)。
E1-E8及CE1-CE17的電路保護裝置的結構統整如表5所示。 【表5】
  電路保護裝置
過電壓保護裝置1 過電壓保護裝置2 PPTC小片
  孔洞   孔洞   孔洞
E1/E5 GDT -- MOV-1 -- 有 --
E2/E6 GDT -- MOV-1 有 有 --
E3/E7 GDT -- MOV-1 -- 有 有
E4/E8 GDT -- MOV-1 有 有 有
CE1 MOV-1 -- -- -- -- --
CE2 GDT -- -- -- -- --
CE3 MOV-2 -- -- -- -- --
CE4 MOV-1 -- -- -- 有 --
CE5 MOV-1 -- -- -- 有 有
CE6 MOV-1 有 -- -- 有 --
CE7 MOV-1 有 -- -- 有 有
CE8 GDT -- -- -- 有 --
CE9 GDT -- -- -- 有 有
CE10 MOV-2 -- MOV-1 -- 有 --
CE11 MOV-2 -- MOV-1 有 有 --
CE12 MOV-2 -- MOV-1 -- 有 有
CE13 MOV-2 -- MOV-1 有 有 有
CE14 MOV-2 有 MOV-1 -- 有 --
CE15 MOV-2 有 MOV-1 有 有 --
CE16 MOV-2 有 MOV-1 -- 有 有
CE17 MOV-2 有 MOV-1 有 有 有
「--」表示無此元件。
性能測試
[ 漏電流測試 (leakage current test)]
對於E1-E8與CE1-CE17的電路保護裝置各取10個作為測試樣品，進行漏電流測試。
漏電流測試是使用壓敏電阻測試儀(varistor tester，購自Think Technologies有限公司，產品型號：MOV-168EP)在25℃下施予300 V dc以測試樣品的最大漏電流。測試結果分別如表6所示。 【表6】
最大漏電流(μA) 300 V dc
E1 0.5
E2 0.5
E3 0.5
E4 0.5
E5 0.5
E6 0.5
E7 0.5
E8 0.5
CE1 1.1
CE2 0.8
CE3 1.1
CE4 1.0
CE5 1.0
CE6 1.0
CE7 1.0
CE8 0.8
CE9 0.8
CE10 0.9
CE11 0.9
CE12 0.9
CE13 0.9
CE14 0.9
CE15 0.9
CE16 0.9
CE17 0.9
表6結果顯示，E1-E8的測試樣品的最大漏電流皆為0.5 μA，而CE1-CE17的測試樣品的最大漏電流為0.8-1.1 μA。E1-E8的測試樣品的最大漏電流小於CE1-CE17的測試樣品的最大漏電流，可能原因為相較於CE1-CE17的測試樣品，當該MOV-1與該PPTC小片以串聯方式電連接，且該氣體放電管2與該PPTC小片以串聯方式電連接或與以串聯連接的該PPTC小片與該MOV-1以並聯方式電連接時，E1-E8的測試樣品的電阻增加。如此，當E1-E8的測試樣品在300 V dc的工作電壓下，其最大漏電流小於CE1-CE17的測試樣品的最大漏電流。
[ 高電流脈衝測試 (High current impulse test)]
對於E1-E8與CE1-CE17的電路保護裝置各取10個作為測試樣品，進行高電流脈衝測試。
高電流脈衝測試是使用多脈衝產生器(multiple impulse generator，購自宜安興儀器設備有限公司，型號：MIG0624LP1)在25℃下施予大於該MOV-1及/或該MOV-2的壓敏電壓(600 V dc、650 V dc、700 V dc及750 V dc)及該PPTC小片的過電流(6500 A)，在脈波波形(t p) 8/20 μs下測試樣品。該MOV-2在1 mA下量測的壓敏電壓大於該MOV-1在1 mA下量測的壓敏電壓，且該氣體放電管2在1 mA下量測的崩潰電壓大於該MOV-1在1 mA下量測的壓敏電壓。測試結果分別如表7所示。 【表7】
600 V 6500 A 650 V 6500 A 700 V 6500 A 750 V 6500 A
E1 通過 通過 通過 通過
E2 通過 通過 通過 通過
E3 通過 通過 通過 通過
E4 通過 通過 通過 通過
E5 通過 通過 通過 通過
E6 通過 通過 通過 通過
E7 通過 通過 通過 通過
E8 通過 通過 通過 通過
CE1 MOV-1燒燬 MOV-1燒燬 MOV-1燒燬 MOV-1燒燬
CE2 GDT燒燬 GDT燒燬 GDT燒燬 GDT燒燬
CE3 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE4 通過 通過 通過 MOV-1燒燬
CE5 通過 通過 通過 MOV-1燒燬
CE6 通過 通過 通過 MOV-1燒燬
CE7 通過 通過 通過 MOV-1燒燬
CE8 通過 通過 通過 GDT燒燬
CE9 通過 通過 通過 GDT燒燬
CE10 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE11 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE12 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE13 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE14 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE15 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE16 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
CE17 通過 通過 通過 MOV-2燒燬
表7結果顯示，CE1-CE2只含有該MOV-1或該氣體放電管2的測試樣品處於6500 A之過電流和過電壓(大於該MOV-1的箝制電壓595 V或該氣體放電管2的崩潰電壓420 V)下燒燬，且該損壞無法修復。CE3只含有該MOV-2的測試樣品處於6500 A之過電流和750 V之過電壓(大於該MOV-2的箝制電壓710 V)下燒燬。CE4-CE9只含有該PPTC小片或該氣體放電管2的測試樣品處於6500 A之過電流和750 V之過電壓下燒燬。CE10-CE17含有該PPTC小片、該MOV-1及該MOV-2的測試樣品處於6500 A之過電流和750 V之過電壓下燒燬。
相反地，E1-E8含有該PPTC小片、該MOV-1及該氣體放電管2的組合的所有測試樣品(其中該MOV-1與該PPTC小片以串聯方式電連接，且該氣體放電管2與該PPTC小片以串聯方式電連接或與以串聯連接的該PPTC小片與該MOV-1以並聯方式電連接)皆通過高電流脈衝測試而沒有燒燬。
[ 突波免疫測試 (Surge immunity test)]
對於E1-E8與CE1-CE17的電路保護裝置各取10個作為測試樣品，進行突波免疫測試。
突波免疫測試是以定電壓(600 V ac及700 V ac，大於該MOV-1及該MOV-2的壓敏電壓或該氣體放電管2的崩潰電壓)及定電流(0.5 A及10 A的過電流)接通60秒後再關閉的方式進行測試。如果該PPTC小片、該MOV-1、該MOV-2及該氣體放電管2都沒有燒燬或損壞，該測試樣品即判定為通過突波免疫測試，並記錄該PPTC小片發生跳脫的時間的平均值(若有跳脫)。如果該PPTC小片、該MOV-1、該MOV-2或該氣體放電管2的其中一者燒燬，該測試樣品即判定為燒燬，並記錄其發生燒燬的時間的平均值。結果分別如表8所示。 【表8】
600 V/0.5 A 600 V/10 A 700 V/0.5 A 700 V/10 A
結果 時間(s) 結果 時間(s) 結果 時間(s) 結果 時間(s)
E1 通過 2.885 通過 0.245 通過 1.820 通過 0.190
E2 通過 2.875 通過 2.495 通過 1.815 通過 0.185
E3 通過 2.815 通過 0.225 通過 1.705 通過 0.160
E4 通過 2.810 通過 2.220 通過 1.695 通過 0.155
E5 通過 2.835 通過 0.230 通過 1.790 通過 0.170
E6 通過 2.830 通過 0.225 通過 1.785 通過 0.165
E7 通過 2.525 通過 0.195 通過 1.415 通過 0.125
E8 通過 2.520 通過 0.190 通過 1.405 通過 0.120
CE1 MOV-1燒燬 5.180 MOV-1燒燬 0.960 MOV-1燒燬 4.985 MOV-1燒燬 0.865
CE2 GDT 燒燬 8.195 GDT 燒燬 3.075 GDT 燒燬 7.460 GDT 燒燬 2.985
CE3 MOV-2燒燬 6.220 MOV-2燒燬 1.105 MOV-2燒燬 5.495 MOV-2燒燬 0.990
CE4 通過 3.295 通過 0.470 通過 2.230 通過 0.415
CE5 通過 3.285 通過 0.465 通過 2.225 通過 0.410
CE6 通過 3.275 通過 0.450 通過 2.215 通過 0.405
CE7 通過 3.265 通過 0.440 通過 2.200 通過 0.400
CE8 通過 3.080 通過 0.440 通過 2.015 通過 0.385
CE9 通過 3.070 通過 0.435 通過 2.010 通過 0.380
CE10 通過 3.280 通過 0.460 通過 2.215 通過 0.405
CE11 通過 3.270 通過 0.455 通過 2.210 通過 0.400
CE12 通過 3.260 通過 0.440 通過 2.200 通過 0.395
CE13 通過 3.255 通過 0.435 通過 2.190 通過 0.395
CE14 通過 3.270 通過 0.410 通過 2.205 通過 0.355
CE15 通過 3.260 通過 0.405 通過 2.200 通過 0.350
CE16 通過 3.250 通過 0.390 通過 2.190 通過 0.345
CE17 通過 3.245 通過 0.385 通過 2.180 通過 0.345
表8結果顯示，CE1-CE3只含有該MOV-1、該氣體放電管2及該MOV-2中之一者的測試樣品處於0.5 A之過電流和過電壓下在8.3 s之內燒燬，或處於10 A之過電流和過電壓下在3.3 s之內燒燬，且該損壞無法修復。
相反地，E1-E8及CE4-CE17含有該PPTC小片且含有該MOV-1、該氣體放電管2及該MOV-2中至少一者的組合的所有測試樣品皆通過突波免疫測試而沒有燒燬，是由於該PPTC小片的跳脫時間短且能耐受高電壓。相較於CE4-CE17，含有該氣體放電管2及該MOV-1的E1-E8的測試樣品提升了熱量傳遞，可進一步縮短該PPTC小片發生跳脫的時間。此外，相較於E1及E5，E2-E4及E6-E8的PPTC小片及/或MOV-1形成有穿孔的測試樣品進一步提升了熱量傳遞，可進一步縮短該PPTC小片發生跳脫的時間，並防止過電流流經該MOV-1及該氣體放電管2，因此保護其MOV-1或氣體放電管2免於燒燬。相較於E1-E4，E5-E8的設置於該氣體放電管2及該MOV-1之間的第三導電引線83的測試樣品還可更進一步縮短該PPTC小片發生跳脫的時間。換句話說，在E1-E8的測試樣品中，PPTC小片處於一過電流及一大於該MOV-1的壓敏電壓或該氣體放電管2的崩潰電壓之電壓下而在該MOV-1或該氣體放電管2燒燬之前跳脫。
綜上所述，本發明藉由上述該PTC元件1、該氣體放電管2與該壓敏電阻器3的電連接關係，該氣體放電管2及該壓敏電阻器3可相互保護彼此免於因過電流、過電壓或短暫的電力突波而燒燬，本發明混合式電路保護裝置因而得以在無受損下重複使用，而顯現其優異的耐受性及可靠性，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:PTC元件 10:PTC層 101:表面 102:表面 11:第一電極層 12:第二電極層 13:孔洞 2:氣體放電管 20:氣體放電管本體 201:表面 202:表面 21:第三電極層 22:第四電極層 3:壓敏電阻器 30:壓敏電阻器層 301:表面 302:表面 31:第五電極層 32:第六電極層 33:孔洞 7:封裝材 81:第一導電引線 82:第二導電引線 83:第三導電引線 A:電路裝置
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： ［圖1］是本發明混合式電路保護裝置的第一具體實施例的電路示意圖； ［圖2］是該第一具體實施例的剖視示意圖； ［圖3］是本發明混合式電路保護裝置的第二具體實施例的示意圖； ［圖4］是該第二具體實施例的剖視示意圖；及 ［圖5］是本發明混合式電路保護裝置的第三具體實施例的立體示意圖。
1:PTC元件
10:PTC層
101:表面
102:表面
11:第一電極層
12:第二電極層
13:孔洞
2:氣體放電管
20:氣體放電管本體
201:表面
202:表面
21:第三電極層
22:第四電極層
3:壓敏電阻器
30:壓敏電阻器層
301:表面
302:表面
31:第五電極層
32:第六電極層
33:孔洞
81:第一導電引線
82:第二導電引線

Claims (23)

  1. 一種混合式電路保護裝置，包含： 一PTC元件； 一壓敏電阻器； 一氣體放電管；及 第一導電引線及第二導電引線，分別連接於該氣體放電管及該PTC元件， 其中， 該壓敏電阻器與該PTC元件以串聯方式電連接； 該氣體放電管與該壓敏電阻器、該PTC元件電連接；且 該氣體放電管在1 mA下量測的崩潰電壓大於該壓敏電阻器在1 mA下量測的壓敏電壓。
  2. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中， 該氣體放電管與以串聯連接的該PTC元件與該壓敏電阻器以並聯方式電連接；且 該壓敏電阻器夾置在該PTC元件及該氣體放電管之間。
  3. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該氣體放電管在1 mA下量測的崩潰電壓大於110%該壓敏電阻器在1 mA下量測的壓敏電壓。
  4. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該氣體放電管在1 mA下量測的崩潰電壓大於116%該壓敏電阻器在1 mA下量測的壓敏電壓。
  5. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中， 該PTC元件包括： 一PTC層，具有兩個相反表面，及 分別設置在該PTC層的兩個相反表面的第一電極層及第二電極層，該第一電極層及該第二電極層各自具有一周緣； 該氣體放電管包括： 一氣體放電管本體，具有兩個相反表面，及 分別設置在該氣體放電管本體的兩個相反表面的第三電極層及第四電極層，該第三電極層及該第四電極層各自具有一周緣； 該壓敏電阻器包括： 一壓敏電阻器層，具有兩個相反表面， 一設置在該壓敏電阻器層的兩個相反表面之一者的第五電極層，該第五電極層連接於該PTC元件的第二電極層，及 一設置在該壓敏電阻器層的兩個相反表面之另一者的第六電極層，該第六電極層連接於該氣體放電管的第三電極層，該第五電極層及該第六電極層各自具有一周緣； 該第一導電引線連接於該氣體放電管的第四電極層，且該第二導電引線連接於該PTC元件的第一電極層；且 該壓敏電阻器夾置在該PTC元件及該氣體放電管之間。
  6. 如請求項5所述的混合式電路保護裝置，還包含一第三導電引線，該第三導電引線連接並設置於該氣體放電管的第三電極層及該壓敏電阻器的第六電極層之間。
  7. 如請求項5所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件的第一電極層及第二電極層各自具有一電極表面，每一電極表面的表面積不大於90%該第一電極層及該第二電極層設置在該PTC層的兩個相反表面之對應一者的表面積。
  8. 如請求項5或7所述的混合式電路保護裝置，其中，該壓敏電阻器的第五電極層及第六電極層各自具有一電極表面，每一電極表面的表面積不大於90%該第五電極層及該第六電極層各自設置在該壓敏電阻器層的兩個相反表面之對應一者的表面積。
  9. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件是聚合物PTC元件，該PTC層是聚合物PTC層。
  10. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件處於一過電流或一過電壓下而在該氣體放電管燒燬之前跳脫。
  11. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件處於一過電流或一過電壓下而在該壓敏電阻器燒燬之前跳脫。
  12. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件處於一過電流或一過電壓下而在10 μs至10 s之內跳脫。
  13. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件處於一不小於0.5 A的過電流或一大於該壓敏電阻器的壓敏電壓或該氣體放電管的崩潰電壓之過電壓下而在1 ms至10 s之內跳脫。
  14. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件處於一不小於10 A的過電流或一大於該壓敏電阻器的壓敏電壓或該氣體放電管的崩潰電壓之過電壓下而在1 ms至10 s之內跳脫。
  15. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該壓敏電阻器形成有一孔洞。
  16. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC元件形成有一孔洞。
  17. 如請求項5所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC層的組成包括一非接枝的烯烴系聚合物及一導電填料。
  18. 如請求項17所述的混合式電路保護裝置，其中，該PTC層的組成還包括一經接枝的烯烴系聚合物。
  19. 如請求項17所述的混合式電路保護裝置，其中，該非接枝的烯烴系聚合物為高密度聚乙烯。
  20. 如請求項17所述的混合式電路保護裝置，其中，該導電填料是選自於碳黑粉末、金屬粉末、導電陶瓷粉末或其組合。
  21. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，其中，該壓敏電阻器包括金屬氧化物。
  22. 如請求項1所述的混合式電路保護裝置，還包含一封裝材，該封裝材包裝該PTC元件、該壓敏電阻器、該氣體放電管、一部分該第一導電引線及一部分該第二導電引線。
  23. 如請求項22所述的混合式電路保護裝置，其中，該封裝材是由環氧樹脂所製得。
TW111122667A 2022-06-17 2022-06-17 混合式電路保護裝置 TW202401940A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111122667A TW202401940A (zh) 2022-06-17 2022-06-17 混合式電路保護裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW111122667A TW202401940A (zh) 2022-06-17 2022-06-17 混合式電路保護裝置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202401940A true TW202401940A (zh) 2024-01-01

Family

ID=90457707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111122667A TW202401940A (zh) 2022-06-17 2022-06-17 混合式電路保護裝置

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TW202401940A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101293400B1 (ko) 열적 커플링된 금속 산화물 바리스터 과전압 요소 및중합체성 정온도 계수 과전류 요소를 갖는 회로 보호 소자
US5303115A (en) PTC circuit protection device comprising mechanical stress riser
US10971287B1 (en) Composite circuit protection device
CN111837308B (zh) 一种新型的防雷过压保护电路及保护装置
WO2020038120A1 (zh) 一种防雷过压保护电路及保护装置
US10418158B1 (en) Composite circuit protection device
TW202401940A (zh) 混合式電路保護裝置
US11335479B1 (en) Composite circuit protection device
TWI792030B (zh) 複合式電路保護裝置
TW202312191A (zh) 複合式電路保護裝置
TWI816013B (zh) 複合式電路保護裝置
US20230377780A1 (en) Hybrid circuit protection device
TWI820382B (zh) 複合式電路保護裝置
TWI809273B (zh) 複合式電路保護裝置
US11682892B2 (en) Composite circuit protection device
CN117292906A (zh) 混合式电路保护装置
US10804012B1 (en) Composite circuit protection device
CN113140999A (zh) 复合式电路保护装置
JPH11150003A (ja) 電気的デバイスの作製方法
US20210305807A1 (en) Composite circuit protection device
CN115810459A (zh) 复合式电路保护装置
JP7041755B2 (ja) 新型耐雷過電圧保護デバイス
CN110491610B (zh) 复合式电路保护装置
CN114069552A (zh) 复合式电路保护装置
CN114823018A (zh) 复合式电路保护装置