WO2018127650A1 - Composant intègre de protection contre les surtensions, en particulier pour un système de câble coaxial - Google Patents

Composant intègre de protection contre les surtensions, en particulier pour un système de câble coaxial Download PDF

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WO2018127650A1
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spark gap
gas
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Vincent Crevenat
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Citel
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    • H01R2103/00—Two poles

Definitions

  • the invention relates to the field of integrated overvoltage protection components for electrical systems, in particular for a coaxial cable radiofrequency data transmission system.
  • a metal oxide varistor in particular zinc oxide, mounted in series with a spark gap gas.
  • the gas spark gap supports virtually all the AC voltage of the sector. Indeed, the parasitic capacitance of the spark gap is a few picofarads whereas the parasitic capacitance of the varistor is of some nanofarads. When overvoltage occurs, it causes the ignition of the spark gap, which can only go out if the current, said next, which passes through it later becomes sufficiently weak. It is the resistance of the varistor which ensures the limitation of the current of continuation and allows the extinction of the spark gap with gas.
  • protection devices combining varistors and gaps are bulky and bulky.
  • An idea underlying the invention is to combine the two functions varistor and spark gap to make a single integrated component, discrete, able to protect an electrical equipment. Another idea underlying the invention is to make a miniaturized component.
  • an integrated overvoltage protection component comprising:
  • peripheral encapsulation comprising a waterproof and electrically insulating resin, the peripheral encapsulant being arranged around the varistor and the gas gap so as to form a tight and electrically insulative barrier leaving only the first and second terminals electrical connection at two opposite ends of the peripheral coating.
  • such an integrated component may include one or more of the following features.
  • the gas gap has a cylindrical shape
  • the varistor has a cylindrical shape and is arranged coaxially with the gas gap and the peripheral coating has a cylindrical outer shape coaxial with the spark gap. gas and varistor.
  • the sectional shape of the peripheral coating may be various, for example rectangular, square, circular, oval or polygonal. In embodiments, the sectional shape of the peripheral coating is circular, rectangular, or square.
  • the integrated component may have different external shapes, for example a cylindrical shape with a circular section, a cylindrical shape with a rectangular section or a cylindrical shape with a square section.
  • the electrical connection terminals can be made in different forms, in conductive metal.
  • the electrical connection terminals are in the form of conductive tabs or conductive plates.
  • the gas spark gap includes a first spark gap electrode, a second spark gap electrode, and a spark gap body disposed between the first and second spark gap electrodes, the spark gap body. being cylindrical with circular section, the first and second spark gap electrodes being two parallel conductive plates of the same section as the spark gap body.
  • the varistor comprises a metal oxide varistor body, a first varistor electrode and a second varistor electrode placed on either side of the varistor body, the varistor electrodes being metal plates.
  • the varistor is a zinc oxide varistor (ZnO). According to one embodiment, the varistor is a multilayer varistor.
  • the varistor consists of two elementary varistors arranged in parallel. Arranging in parallel a plurality of elementary varistors makes it possible to increase the resistance capacity to the pulse currents without increasing the diameter of the varistors, which has an advantage in terms of miniaturization.
  • the varistor may have different dimensions, for example of the order of 5x5x5mm. These dimensions are particularly suitable for a component to be placed on a card.
  • the thickness of the varistor can be selected according to the maximum rated operating voltage. This nominal operating voltage can vary from a few tens of volts to several hundred volts.
  • a spark gap electrode and a varistor electrode are attached in parallel to each other and in electrical contact with each other by a metal weld.
  • an intermediate element for example a metal plate, can be used to make the electrical connection between the gas spark gap and the varistor.
  • the waterproof and electrically insulating resin is an epoxy resin.
  • the invention also provides a terminal connector for a coaxial cable, comprising a peripheral conductive portion intended to be connected to the shielding a coaxial cable and a central conductive portion adapted to be connected to the core conductor of a coaxial cable, wherein said integrated protective component is electrically arranged between the peripheral conductive portion of the terminal connector and the central conductive portion of the connector terminal, the two connection terminals of the integrated protection component being in electrical contact with respectively the peripheral conductive portion and the central conductive portion of the terminal connector.
  • the terminal connector may be made in a standardized type selected from the list consisting of KS, BNC, TNC, N and 7/16.
  • Such a terminal connector may be in the form of a male connector or a female connector.
  • the invention also provides a coaxial cable radiofrequency data transmission system comprising the above-mentioned terminal connector for making a connection between two sections of coaxial cable.
  • Figure 1 is a perspective view of an electrical protection component according to a first embodiment, when it is not coated.
  • FIG. 2 is a view of the electrical protection component of FIG.
  • Figure 3 is a perspective view of an integrated electrical protection component according to a second embodiment.
  • Fig. 4 is a perspective view of an integrated electrical protection component according to a third embodiment.
  • Fig. 5 is a longitudinal sectional view of a coaxial cable end connector in which integrated electrical protection components may be used.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the coaxial cable terminal connector of FIG. 5.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a coaxial cable distribution system in which the terminal connector of Figs. 5 and 6 is used. Detailed description of the invention
  • a protective component 1 intended to be mounted in an electrical system and to protect the electrical system against overvoltages will now be presented with reference to Figures 1 to 4.
  • the protection component 1 Three embodiments of the protection component 1 will be presented. The first embodiment is shown in Figures 1 and 2. The second embodiment is shown in Figure 3. The third embodiment is shown in Figure 4.
  • FIG. 1 represents a protection component 1 incorporating a gas spark gap 4 and a varistor 2 connected in series.
  • the varistor 2 preferably comprises two elementary varistors 21 and
  • Each elementary varistor 21, 22 comprises a multilayer varistor structure 9 based on zinc oxide and two rectangular flat electrodes 10 and 11 placed on either side of the multilayer varistor structure 9.
  • the multilayer varistor structure 9 of the elementary varistors 21 and 22 is a rectangular parallelepiped.
  • the electrodes 10 and 11 are of the same size as the section of the multilayer varistor structure 9 and are disposed at both longitudinal ends thereof.
  • the electrodes 10 and 11 each comprise an internal surface in contact with the multilayer varistor structure 9 and an external surface facing outwardly of the multilayer varistor structure 9.
  • the two elementary varistors 21 and 22 are arranged against one another on one side of the multilayer varistor structures 9 perpendicular to the electrodes 10 and 11.
  • the electrodes 10 of the two elementary varistors 21 and 22 are arranged in the same plane. and the electrodes 11 also.
  • the varistor 2 comprises two rectangular planar electrodes 12 and 13 each having an inner surface and an outer surface.
  • the rectangular electrodes 12 and 13 have double areas of the area of the electrodes 10 and 11.
  • the outer surfaces of the electrodes 10 of the elementary varistors 21 and 22 are fixed on the inner surface of the electrode 12.
  • the outer surfaces of the electrodes 11 of the elementary varistors 21 and 22 are fixed on the inner surface of the electrode 13.
  • the rectangular electrodes 12 and 13 may be omitted.
  • the gas spark gap 4 is also called gas discharge tube (GDT) in English.
  • the gas spark gap 4 comprises two electrodes 7 and 8 and a spark gap body 5 of cylindrical shape X axis of insulating material, for example ceramic.
  • the electrodes 7 and 8 of the gas gap 4 are circular planar electrodes disposed on either side of the spark gap body 5 perpendicular to the axis X of the cylinder.
  • the diameter of the electrodes 7 and 8 is equal to that of the spark gap body 5.
  • the electrode 7 of the gas gap 4 is disposed on the outer surface of the electrode 12 of the varistor 2.
  • the electrodes 10 of the varistors 21 and 22 are in electrical contact with the electrode 7, by the intermediate electrode 12 or directly if it is omitted.
  • All the electrodes 7, 8, 10, 11, 12 and 13 are metal plates arranged in planes perpendicular to the X axis.
  • the protective component 1 also has two connection lugs 15 and 16. The connection lug 15 is fixed on the electrode 8 and the connecting lug 16 on the outer surface of the electrode 13.
  • the resin coating 20 is a X-axis cylindrical coating.
  • the protective resin comprises an epoxy resin.
  • the resin coating 20 is arranged around the varistor 2 and the spark gap so as to form an electrically insulating protective barrier. Only one end of the connecting tabs 15 and 16 protrudes out of the resin coating 20 for connection to an electrical system.
  • the protective component 1 has reduced dimensions, for example 5.5x11mm.
  • the gas spark gap 4 is for example a reference gas spark gap BA, BB, BH or BG marketed by the applicant company.
  • the component 1 can be used as a surge protector on an electrical circuit, an electronic card, a printed circuit or in an electrical appliance by a simple electrical connection of each of the connection lugs 15 and 16.
  • the manufacture of the protective component 1 is easy and can be industrialized and carried out in series.
  • the manufacture of the protective component 1 comprises in particular the following steps:
  • the elements are the electrodes 12 and 13 (if present), welding performances (tin alloy between each part to assemble), the gas gap 4 and the elementary varistors 21 and 22. • Re-melting furnace, with the use of an element holding system, such as a vibrating tray or resins, to guarantee sizing.
  • FIGS. 3 and 4 Two variants of the protection component 101 are shown in FIGS. 3 and 4.
  • the elements similar or identical to those of FIGS. 1 and 2 have the same reference number increased by 100.
  • the resin coating 120 has a cylindrical outer shape with a square section and electrical contacts in the form of metal plates 116 and 115 replace the connecting lugs 15 and 16.
  • the embodiment of FIG. Figure 4 is similar, but with a circular section.
  • the protection component 101 is arranged electrically between a peripheral conductive portion of the terminal connector, which is intended to be connected to the shield of a coaxial cable and a central conductive portion of the terminal connector, which is intended to be connected to the core conductor of the coaxial cable.
  • the terminal connector 30 for a coaxial cable is a connector of the standardized KS type.
  • a similar arrangement of the protection component can be realized in connectors of different types, for example BNC, TNC, N, 7/16 and others.
  • the terminal connector 30 is a male connector comprising a peripheral conductive portion intended to be connected to the shield of a coaxial cable (not shown) and a central conductive portion intended to be connected to the core conductor of a coaxial cable.
  • the peripheral conductive portion consists of three metal nuts screwed to each other, made for example of aluminum or steel: a middle nut 31, a cable side nut 32 and a terminal nut 33.
  • the middle nut 31 has a tubular sleeve 34 which extends to the cable side nut 32 in a central bore 35 thereof.
  • the end of the shield of the coaxial cable is housed in the annular space between the outer surface of the tubular sleeve 34 and the inner surface of the central bore 35 so as to be in electrical contact therewith.
  • the end of the core conductor and the dielectric sheath of the coaxial cable is engaged in the tubular sleeve 34.
  • a contact rod 36 for example made of copper or silver-plated copper, is mounted in the end nut 33 by means of several insulating support pieces 37 to 40, for example made of plastics material.
  • the end of the core conductor of the coaxial cable is engaged in a socket 41 at the end of the contact rod 36 to make electrical contact therewith.
  • the dielectric sheath of the coaxial cable is interrupted upstream of the contact rod 36, for example against the support piece 37.
  • the protective component 101 is housed in a transverse bore 42 of the end nut 33 and retained therein by means of a closing screw 43, also made of metal.
  • a closing screw 43 also made of metal.
  • one end of the protection component 101 is in electrical contact against a lateral surface of the contact rod 36 while the other end of the protection component 101 is in electrical contact against the closure screw 43, which makes an electrical connection with the terminal nut 33.
  • terminal connector 30 Since the terminal connector 30 is intended to be used in a coaxial cable network that can be arranged in the open air, in particular for a cable television network, O-ring seals 45 are arranged between the various screwed elements.
  • the terminal connector 30 is a male connector adapted to be inserted into an associated female connector (FIG 7), in order to ensure electrical contact between the contact rod 36 and a central conductor of the female connector respectively and between the terminal nut. 33 and a peripheral conductor of the female connector.
  • the protection component 101 could be arranged in the female connector.
  • the protection component 101 is the only electrical circuit connecting the peripheral conductive portion to the central conductive portion.
  • the protective component 101 is preferably arranged with the gas gap on the side of the peripheral conductive portion and the varistor on the side of the central conductive portion. This arrangement makes it possible to minimize the influence of the individual properties of the gas spark gap (ceramic, filling gas and fine cup), which necessarily have a certain statistical dispersion. This results in better control of the total impedance of the assembly.
  • the terminal connector 30 may be employed in any coaxial cable transmission system, particularly in a data and power distribution system, in which the power is supplied in the form of a DC or AC voltage and the data is provided under the form of a high frequency modulation, for example of the order of one MHz to 100 GHz.
  • Fig. 7 partially shows a coaxial cable transmission system 50.
  • a first coaxial cable section 46 has an end terminated by the male type terminal connector 30.
  • a second coaxial cable section 47 has an end terminated by a female terminal connector 48 connectable to the terminal connector 30.
  • Each coaxial cable section 46 and 47 includes a core conductor 49, a peripheral shield 51, and a dielectric insulator arranged therebetween.
  • the peripheral shield 51 is a semi-rigid metal tube.
  • the protection component 101 makes it possible to bypass the induced discharge in the core conductor of the coaxial cable towards the peripheral shield serving as a ground circuit, so that the overvoltage does not reach sensitive components of the transmission system.
  • the overvoltage initiates the spark gap.
  • the gas spark gap goes from a state of very high impedance to a state quasi-short circuit when applying a voltage higher than its starting voltage.
  • the gas spark gap and the varistor are dimensioned with the following parameters:

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Abstract

L'invention concerne un composant intégré de protection contre les surtensions, comportant: deux varistances élémentaires multicouches (21, 22) agencées en parallèle et comportant chacune des première et deuxième électrodes de varistance, les électrodes de varistance étant des plaques métalliques (10, 11), et un éclateur à gaz (4) comportant des première et deuxième électrodes d'éclateur, les électrodes d'éclateur étant des plaques conductrices (7, 8), les deux varistances (21, 22) et l'éclateur à gaz (4) étant connectés en série entre une première et une deuxième bornes de connexion électrique (15, 16), et un enrobage périphérique (20) comportant une résine étanche et électriquement isolante, l'enrobage périphérique étant agencé autour de la varistance et de l'éclateur à gaz de sorte à former une barrière étanche et électriquement isolante ne laissant accessible que la première et la deuxième bornes de connexion électrique au niveau de deux extrémités opposées de l'enrobage périphérique, dans lequel une des électrodes d'éclateur (7) et une des électrodes de varistance (10) sont fixées parallèlement l'une sur l'autre et en contact électrique l'une avec l'autre par une soudure métallique.

Description

Composant intégré de protection contre les surtensions, en particulier pour un système de câble coaxial
Domaine technique
L'invention se rapporte au domaine des composants intégrés de protection contre les surtensions pour les systèmes électriques, en particulier pour un système de transmission de données radiofréquences par câble coaxial.
Arrière-Plan technologique
Pour la protection d'un équipement électrique, il est d'usage d'utiliser, entre les deux lignes d'un secteur alternatif, une varistance à oxyde métallique, notamment à oxyde de zinc, montée en série avec un éclateur à gaz.
Un tel dispositif fonctionne théoriquement de la manière suivante : l'éclateur à gaz supporte pratiquement toute la tension alternative du secteur. En effet, la capacité parasite de l'éclateur est de quelques picofarads alors que la capacité parasite de la varistance est de quelques nanofarads. Lorsque survient une surtension, elle provoque l'amorçage de l'éclateur à gaz, qui ne peut s'éteindre que si le courant, dit de suite, qui le traverse ultérieurement devient suffisamment faible. C'est la résistance de la varistance qui assure la limitation du courant de suite et permet l'extinction de l'éclateur à gaz.
Cependant, les dispositifs de protection associant des varistances et des éclateurs sont volumineux et encombrants.
Résumé de l'invention
Une idée à la base de l'invention est d'associer les deux fonctions varistance et éclateur à gaz pour en faire un seul composant intégré, discret, apte à protéger un équipement électrique. Une autre idée à la base de l'invention est de faire un composant miniaturisé.
Il existe de nombreux équipements susceptibles d'être protégés par le composant intégré. Par exemple, des systèmes de transmission de données et/ou de puissance par câble coaxial, des équipements électroniques, des systèmes téléphoniques et informatiques, des équipements photovoltaïques, des équipements d'éclairage à LEDs et autres. Un des avantages de l'invention est de faciliter l'installation des deux fonctions sur un équipement à protéger contre les surtensions provisoires.
Pour cela, l'invention fournit un composant intégré de protection contre les surtensions, comportant :
une varistance et un éclateur à gaz connectés en série entre une première et une deuxième bornes de connexion électrique,
et un enrobage périphérique comportant une résine étanche et électriquement isolante, l'enrobage périphérique étant agencé autour de la varistance et de l'éclateur à gaz de sorte à former une barrière étanche et électriquement isolante ne laissant accessible que la première et la deuxième bornes de connexion électrique au niveau de deux extrémités opposées de l'enrobage périphérique.
Selon des modes de réalisation, un tel composant intégré peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Dans un mode de réalisation, l'éclateur à gaz présente une forme cylindrique, la varistance présente une forme cylindrique et est agencée de manière coaxiale avec l'éclateur à gaz et l'enrobage périphérique présente une forme extérieure cylindrique coaxiale avec l'éclateur à gaz et la varistance.
La forme en section de l'enrobage périphérique peut être diverse, par exemple rectangulaire, carrée, circulaire, ovale ou polygonale. Dans des modes de réalisation, la forme en section de l'enrobage périphérique est circulaire, rectangulaire ou carrée. Ainsi, le composant intégré peut présenter différentes formes extérieure, par exemple une forme cylindrique à section circulaire, une forme cylindrique à section rectangulaire ou une forme cylindrique à section carrée.
Les bornes de connexion électrique peuvent être réalisées sous différentes forme, en métal conducteur. Dans des modes de réalisation, les bornes de connexion électrique présentent la forme de pattes conductrices ou de plaques conductrice.
Dans un mode de réalisation, l'éclateur à gaz comporte une première électrode d'éclateur, une deuxième électrode d'éclateur et un corps d'éclateur disposé entre la première et la deuxième électrodes d'éclateur, le corps de l'éclateur étant cylindrique à section circulaire, la première et la deuxième électrodes d'éclateur étant deux plaques conductrices parallèles de même section que le corps d'éclateur.
Dans un mode de réalisation, la varistance comporte un corps de varistance en oxyde métallique, une première électrode de varistance et une deuxième électrode de varistance placées de part et d'autre du corps de varistance, les électrodes de varistance étant des plaques métalliques.
Selon un mode de réalisation, la varistance est une varistance à oxyde de zinc (ZnO). Selon un mode de réalisation, la varistance est une varistance multicouche.
Selon un mode de réalisation, la varistance est constituée de deux varistances élémentaires agencées en parallèle. Agencer en parallèle plusieurs varistances élémentaires permet d'augmenter la capacité de tenue aux courants impulsionnels sans augmenter le diamètre des varistances, ce qui présente un avantage en termes de miniaturisation.
La varistance peut présenter différentes dimensions, par exemple de l'ordre de 5x5x5mm. Ces dimensions sont particulièrement adaptées à un composant à placer sur une carte. L'épaisseur de la varistance peut être sélectionnée en fonction de la tension de fonctionnement nominale maximale. Cette tension nominale de fonctionnement peut varier de quelques dizaines de volts à plusieurs centaine de volts.
Dans un mode de réalisation, une électrode d'éclateur et une électrode de varistance sont fixées parallèlement l'une sur l'autre et en contact électrique l'une avec l'autre par une soudure métallique. Alternativement, un élément intermédiaire, par exemple une plaque métallique, peut être employée pour réaliser la liaison électrique entre l'éclateur à gaz et la varistance.
Dans un mode de réalisation, la résine étanche et électriquement isolante est une résine époxy.
L'invention fournit également un connecteur terminal pour câble coaxial, comportant une portion conductrice périphérique destinée à être reliée au blindage d'un câble coaxial et une portion conductrice centrale destinée à être reliée au conducteur de coeur d'un câble coaxial, dans lequel le composant intégré de protection précité est agencé électriquement entre la portion conductrice périphérique du connecteur terminal et la portion conductrice centrale du connecteur terminal, les deux bornes de connexion du composant intégré de protection étant en contact électrique avec respectivement la portion conductrice périphérique et la portion conductrice centrale du connecteur terminal.
Selon des modes de réalisation, le connecteur terminal peut être réalisé dans un type standardisé choisi dans la liste consistant en KS, BNC, TNC, N et 7/16.
Un tel connecteur terminal peut être réalisé sous la forme d'un connecteur mâle ou d'un connecteur femelle.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également un système de transmission de données radiofréquences par câble coaxial comportant le connecteur terminal précité pour réaliser une liaison entre deux sections de câble coaxial.
Description brève des figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins :
La figure 1 est une vue en perspective d'un composant de protection électrique selon un premier mode de réalisation, lorsqu'il n'est pas enrobé.
La figure 2 est une vue du composant de protection électrique de la figure
1 lorsqu'il est enrobé.
La figure 3 est une vue en perspective d'un composant intégré de protection électrique selon un deuxième mode de réalisation.
La figure 4 est un est une vue en perspective d'un composant intégré de protection électrique selon un troisième mode de réalisation. La figure 5 est une vue coupe longitudinale d'un connecteur terminal pour câble coaxial dans laquelle des composants intégrés de protection électrique peuvent être utilisés.
La figure 6 est une vue en perspective éclatée du connecteur terminal pour câble coaxial de la figure 5.
La figure 7 est une représentation schématique d'un système de distribution par câble coaxial dans lequel le connecteur terminal des figures 5 et 6 est utilisé. Description détaillée de l'invention
Un composant de protection 1 destiné à être monté dans un système électrique et permettant de protéger le système électrique contre les surtensions va maintenant être présenté en référence aux figures 1 à 4.
Trois modes de réalisation du composant de protection 1 vont être présentés. Le premier mode de réalisation est représenté sur les figures 1 et 2. Le deuxième mode de réalisation est représenté sur la figure 3. Le troisième mode de réalisation est représenté sur la figure 4.
La figure 1 représente un composant de protection 1 intégrant un éclateur à gaz 4 et une varistance 2 reliés en série.
La varistance 2 comporte de préférence deux varistances élémentaires 21 et
22 en forme de parallélépipèdes rectangles branchées en parallèle. Chaque varistance élémentaire 21, 22 comporte une structure de varistance multicouche 9 à base d'oxyde de zinc et deux électrodes 10 et 11 planes rectangulaires placées de part et d'autre de la structure de varistance multicouche 9. La structure de varistance multicouche 9 des varistances élémentaires 21 et 22 est un parallélépipède rectangle. Les électrodes 10 et 11 sont de même dimension que la section de la structure de varistance multicouche 9 et sont disposées aux deux extrémités longitudinales de celle-ci. Les électrodes 10 et 11 comportent chacune une surface interne au contact de la structure de varistance multicouche 9 et une surface externe orientée vers l'extérieur de la structure de varistance multicouche 9.
Les deux varistances élémentaires 21 et 22 sont disposées l'une contre l'autre par un côté des structures de varistance multicouches 9 perpendiculaire aux électrodes 10 et 11. Ainsi, les électrodes 10 des deux varistances élémentaires 21 et 22 sont disposées dans un même plan et les électrodes 11 également.
Optionnellement pour faciliter la manutention de la varistance 2, la varistance 2 comporte deux électrodes planes rectangulaires 12 et 13 présentant chacune une surface interne et une surface externe. Les électrodes rectangulaires 12 et 13 ont des superficies doubles de la superficie des électrodes 10 et 11. Les surfaces externes des électrodes 10 des varistances élémentaires 21 et 22 sont fixées sur la surface interne de l'électrode 12. Les surfaces externes des électrodes 11 des varistances élémentaires 21 et 22 sont fixées sur la surface interne de l'électrode 13. Alternativement, les électrodes rectangulaires 12 et 13 peuvent être omises.
L'éclateur à gaz 4 est également appelé gas discharge tube (GDT) en anglais. L'éclateur à gaz 4 comporte deux électrodes 7 et 8 et un corps d'éclateur 5 de forme cylindrique d'axe X en matière isolante, par exemple céramique.
Les électrodes 7 et 8 de l'éclateur à gaz 4 sont des électrodes planes circulaires disposées de part et d'autre du corps d'éclateur 5 perpendiculairement à l'axe X du cylindre. Le diamètre des électrodes 7 et 8 est égal à celui du corps d'éclateur 5.
L'électrode 7 de l'éclateur à gaz 4 est disposée sur la surface externe de l'électrode 12 de la varistance 2. Ainsi, les électrodes 10 des varistances 21 et 22 sont en contact électrique avec l'électrode 7, par l'intermédiaire de l'électrode 12 ou directement si celle-ci est omise.
Toutes les électrodes 7, 8, 10, 11, 12 et 13 sont des plaques métalliques disposées dans des plans perpendiculaires à l'axe X. Le composant de protection 1 comporte aussi deux pattes de connexion 15 et 16. La patte de connexion 15 est fixée sur l'électrode 8 et la patte de connexion 16 sur la surface externe de l'électrode 13.
Enfin, pour protéger le composant de protection 1 ainsi obtenu, il est avantageux de recouvrir la varistance 2 et l'éclateur à gaz 4 ensemble par un enrobage de résine 20 tel que représenté sur la figure 2.
L'enrobage en résine 20 est un enrobage cylindrique d'axe X. Par exemple, la résine protectrice comporte une résine époxy. L'enrobage en résine 20 est agencé autour de la varistance 2 et de l'éclateur de sorte à former une barrière protectrice isolante électriquement. Seule une extrémité des pattes de connexion 15 et 16 fait saillie hors de l'enrobage en résine 20 pour la liaison à un système électrique.
De préférence, le composant de protection 1 présente des dimensions réduites, par exemple 5,5xllmm. Pour cela, l'éclateur à gaz 4 est par exemple un éclateur à gaz de référence BA, BB, BH ou BG commercialisé par la société déposante.
Grâce à ces caractéristiques, le composant 1 peut être utilisé comme parasurtenseur sur un circuit électrique, une carte électronique, un circuit imprimé ou dans un appareil électrique par un simple branchement électrique de chacune des pattes de connexion 15 et 16.
La fabrication du composant de protection 1 est aisée et peut être industrialisée et effectuée en série. La fabrication du composant de protection 1 comporte notamment les étapes suivantes :
• Empilage des différents éléments constituant le composant dans un outillage (plaque en graphite percé de trous ayant le diamètre du composant assemblé sans résine.)
• Les éléments sont les électrodes 12 et 13 (si présentes), des performes de soudure (alliage d'étain entre chaque partie à assembler), l'éclateur à gaz 4 et les varistances élémentaires 21 et 22. • Passage au four à re-fusion, avec emploi d'un système de maintien des éléments, tel que plateau vibrant ou ressords, pour garantir le dimensionnement.
• Refroidissement.
· Contrôle visuel.
• Soudage des pattes de connexion 15 et 16 (optionnel).
• Surmoulage de l'enrobage en résine 20.
• Marquage.
Deux variantes du composant de protection 101 sont représentées sur les figures 3 et 4. Les éléments analogues ou identiques à ceux des figures 1 et 2 portent le même chiffre de référence augmenté de 100.
Sur la variante de la figure 3, l'enrobage en résine 120 présente une forme extérieure cylindrique à section carrée et des contacts électriques sous la forme de plaques métalliques 116 et 115 remplacent les pattes de connexion 15 et 16. La mode de réalisation de la figure 4 est similaire, mais avec une section circulaire.
En référence aux figures 5 et 6, on décrit maintenant une utilisation du composant de protection 101 dans un connecteur terminal pour câble coaxial 30. Plus particulièrement, le composant de protection est agencé électriquement entre une portion conductrice périphérique du connecteur terminal, qui est destinée à être reliée au blindage d'un câble coaxial et une portion conductrice centrale du connecteur terminal, qui est destinée à être reliée au conducteur de cœur du câble coaxial.
Sur les figures 5 et 6, le connecteur terminal 30 pour câble coaxial est un connecteur du type standardisé KS. Toutefois, un agencement similaire du composant de protection peut être réalisé dans des connecteurs de différents types, par exemple types BNC, TNC, N, 7/16 et autres.
Le connecteur terminal 30 est un connecteur mâle comportant une portion conductrice périphérique destinée à être reliée au blindage d'un câble coaxial (non représenté) et une portion conductrice centrale destinée à être reliée au conducteur de cœur d'un câble coaxial. La portion conductrice périphérique est constituée de trois écrous métalliques vissés les uns aux autres, faits par exemple en aluminium ou en acier : un écrou médian 31, un écrou côté câble 32 et un écrou terminal 33. L'écrou médian 31 présente une douille tubulaire 34 qui s'étend vers l'écrou côté câble 32 dans un alésage central 35 de celui-ci. En usage, l'extrémité du blindage du câble coaxial est logée dans l'espace annulaire entre la surface extérieure de la douille tubulaire 34 et la surface intérieure de l'alésage central 35 de manière à être en contact électrique avec celles-ci. L'extrémité du conducteur de coeur et de la gaine diélectrique du câble coaxial est engagée dans la douille tubulaire 34.
Une tige de contact 36, par exemple en cuivre ou cuivre argenté, est montée dans l'écrou terminal 33 au moyen de plusieurs pièces de support en matière isolante 37 à 40, par exemple en matière plastique. En usage, l'extrémité du conducteur de cœur du câble coaxial est engagée dans une douille 41 à l'extrémité de la tige de contact 36 pour réaliser le contact électrique avec celle-ci. La gaine diélectrique du câble coaxial est interrompue en amont de la tige de contact 36, par exemple contre la pièce de support 37.
Le composant de protection 101 est logé dans un alésage transversal 42 de l'écrou terminal 33 et retenu dans celui-ci au moyen d'une vis de fermeture 43, également métallique. Ainsi, une extrémité du composant de protection 101 est en contact électrique contre une surface latérale de la tige de contact 36 tandis que l'autre extrémité du composant de protection 101 est en contact électrique contre la vis de fermeture 43, qui réalise une liaison électrique avec l'écrou terminal 33.
Comme le connecteur terminal 30 est destiné à être utilisé dans un réseau de câble coaxial pouvant être disposé en plein air, notamment pour un réseau de télévision par câble, des joints d'étanchéité toriques 45 sont agencés entre les différents éléments vissés.
Le connecteur terminal 30 est un connecteur mâle apte à être insérée dans un connecteur femelle associé (Fig. 7), afin d'assurer un contact électrique entre respectivement la tige de contact 36 et un conducteur central du connecteur femelle et entre l'écrou terminal 33 et un conducteur périphérique du connecteur femelle. Alternativement le composant de protection 101 pourrait être agencé dans le connecteur femelle.
Dans le connecteur terminal 30, le composant de protection 101 est le seul circuit électrique reliant la portion conductrice périphérique à la portion conductrice centrale. Le composant de protection 101 est de préférence agencé avec l'éclateur à gaz du côté de la portion conductrice périphérique et la varistance du côté de la portion conductrice centrale. Cet agencement permet de minimiser l'influence des propriétés individuelles de l'éclateur à gaz (céramique, gaz de remplissage et fine coupelle), qui ont nécessairement une certaine dispersion statistique. Il en résulte un meilleur contrôle de l'impédance totale de l'assemblage.
Le connecteur terminal 30 peut être employé dans tout système de transmission par câble coaxial, notamment dans un système de distribution de données et de puissance, dans lequel la puissance est fournie sous la forme d'une tension continue ou alternative et les données sont fournies sous la forme d'une modulation à haute fréquence, par exemple de l'ordre d'un MHz à 100 GHz.
La figure 7 représente partiellement un système de transmission par câble coaxial 50. Une première section de câble coaxial 46 présente une extrémité terminée par le connecteur terminal 30 de type mâle. Une deuxième section de câble coaxial 47 présente une extrémité terminée par un connecteur terminal femelle 48 connectable au connecteur terminal 30. Chaque section de câble coaxial 46 et 47 comporte un conducteur de cœur 49, un blindage périphérique 51 et un isolant diélectrique agencé entre eux. Selon un mode de réalisation, le blindage périphérique 51 est un tube métallique semi-rigide.
En fonctionnement, lors d'une surtension provisoire, par exemple provoquée par la foudre, le composant de protection 101 permet de dériver la décharge induite dans le conducteur de cœur du câble coaxial vers le blindage périphérique tenant lieu de circuit de masse, de sorte que la surtension n'atteigne pas des composants sensibles du système de transmission. La surtension amorce l'éclateur à gaz. L'éclateur à gaz passe d'un état de très haute impédance à un état de quasi court-circuit lors de l'application d'une tension supérieure à sa tension d'amorçage.
Exemple numérique
Dans un mode de réalisation convenant pour un système de distribution de données et de puissance par câble coaxial, le dimensionnement de l'éclateur à gaz et de la varistance sont réalisés avec les paramètres suivants :
Varistance élémentaire (chacune) :
• Imax : 4,5kA (8/20 ps) (2 fois)
• Uc : 65V
Eclateur à gaz (référence BA120 de CITEL) :
• Amorçage statique min : 120V
• Imax : 25kA (8/20 με) (1 fois)
Figure imgf000013_0001
Composant de protection résultant :
· Imax : lOkA (8/20 s) (meilleur maintien mécanique)
• In : 8kA (8/20 ps) (15 fois)
• Uc : 90V
• Niveau de protection : <280V
• Courant de court-circuit : 30A
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composant intégré (1, 101) de protection contre les surtensions, comportant :
deux varistances élémentaires multicouches (2, 102) agencées en parallèle et comportant chacune des première et deuxième électrodes de varistance, les électrodes de varistance étant des plaques métalliques (10, 11),
et un éclateur à gaz (4, 104) comportant des première et deuxième électrodes d'éclateur, les électrodes d'éclateur étant des plaques conductrices (7, 8),
les deux varistances (2, 102) et le connecteur à gaz (4, 104) étant connectés en série entre une première et une deuxième bornes de connexion électrique (15, 16 ; 115, 116),
et un enrobage périphérique (20, 120) comportant une résine étanche et électriquement isolante, l'enrobage périphérique étant agencé autour de la varistance et de l'éclateur à gaz de sorte à former une barrière étanche et électriquement isolante ne laissant accessible que la première et la deuxième bornes de connexion électrique au niveau de deux extrémités opposées de l'enrobage périphérique,
dans lequel une des électrodes d'éclateur (7) et une des électrodes de varistance (10) sont fixées parallèlement l'une sur l'autre et en contact électrique l'une avec l'autre par une soudure métallique.
2. Composant intégré selon la revendication 1, dans lequel l'éclateur à gaz (4, 104) présente une forme cylindrique, les varistances (2, 102) présentent une forme cylindrique et sont agencées de manière coaxiale avec l'éclateur à gaz et l'enrobage périphérique (20, 120) présente une forme extérieure cylindrique coaxiale avec l'éclateur à gaz et la varistance.
3. Composant intégré selon la revendication 2, dans lequel la forme en section de l'enrobage périphérique est circulaire.
4. Composant intégré selon la revendication 2, dans lequel la forme en section de l'enrobage périphérique est rectangulaire ou carrée.
5. Composant intégré selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les bornes de connexion électrique présentent la forme de pattes conductrices (15, 16).
6. Composant intégré selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les bornes de connexion électrique présentent la forme de plaques conductrices (115, 116).
7. Composant intégré selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'éclateur à gaz (4, 104) comporte un corps d'éclateur (5) disposé entre la première et la deuxième électrodes d'éclateur, le corps de l'éclateur (5) étant cylindrique à section circulaire, la première et la deuxième électrodes d'éclateur étant deux plaques conductrices (7, 8) parallèles de même section que le corps d'éclateur.
8. Composant intégré selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel la varistance comporte un corps de varistance (9) en oxyde métallique, la première électrode de varistance et la deuxième électrode de varistance étant placées de part et d'autre du corps de varistance.
9. Composant intégré de protection selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la résine étanche et électriquement isolante est une résine époxy.
10. Connecteur terminal (30) pour câble coaxial, comportant une portion conductrice périphérique (31, 32, 33) destinée à être reliée au blindage d'un câble coaxial et une portion conductrice centrale (36) destinée à être reliée au conducteur de cœur d'un câble coaxial, dans lequel un composant intégré de protection (101) selon l'une des revendications 1 à 9 est agencé électriquement entre la portion conductrice périphérique du connecteur terminal et la portion conductrice centrale du connecteur terminal, les deux bornes de connexion (115, 116) du composant intégré de protection étant en contact électrique avec respectivement la portion conductrice périphérique et la portion conductrice centrale du connecteur terminal.
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