[發(fā)明專利]一種限流電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210408514.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN103001203A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王保均
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州金升陽(yáng)科技有限公司
• 主分類號(hào): H02H9/02
• 分類號(hào): H02H9/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 方振昌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及限流電路，特別涉及直流電路中可恢復(fù)的限流電路。?

背景技術(shù)

限流電路或器件有很多種，美國(guó)發(fā)明家愛迪生(Thomas?Alva?Edison，1847年－1931年)在一百多年前發(fā)明的保險(xiǎn)絲就是限流器件，保險(xiǎn)絲(fuse)也被稱為電流保險(xiǎn)絲，IEC127標(biāo)準(zhǔn)將它定義為熔斷體(fuse-link)。?

表一給出了現(xiàn)有技術(shù)中特快斷保險(xiǎn)絲的電氣特性，該特性滿足中國(guó)的CCC、美國(guó)UL認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。?

從表一可以看到現(xiàn)有技術(shù)保險(xiǎn)絲的特性，在電流為額定電流200%時(shí)，熔斷時(shí)間允許長(zhǎng)達(dá)1秒，實(shí)測(cè)都在300mS以上，即0.3秒以上，且一旦熔斷，即使后續(xù)的短路已排除，電路重新上電，也要更換保險(xiǎn)絲才能正常工作。?

現(xiàn)有技術(shù)保險(xiǎn)絲存在熔斷時(shí)間長(zhǎng)，熔斷后不可自行恢復(fù)的缺點(diǎn)。?

后來出現(xiàn)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，是一種過流電子保護(hù)元器件，采用高分子有機(jī)聚合物在高壓、高溫，硫化反應(yīng)的條件下，攙入導(dǎo)電粒子材料后，經(jīng)過特殊的工藝加工而成。習(xí)慣上把?PPTC(Polyer?Positive?Temperature?Coefficent)也叫自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。嚴(yán)格意義講：PPTC不是自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，Resettable?Fuse才是自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。?

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是由經(jīng)過特殊處理的聚合樹脂(Polymer)及分布在里面的導(dǎo)電粒子(Carbon?Black)組成。在正常操作下聚合樹脂緊密地將導(dǎo)電粒子束縛在結(jié)晶狀的結(jié)構(gòu)外，構(gòu)成鏈狀導(dǎo)電通路，此時(shí)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲為低阻狀態(tài)，線路上流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)線路發(fā)生短路或過載時(shí)，流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的大電流產(chǎn)生的熱量使聚合樹脂融化，體積迅速增長(zhǎng)，形成高阻狀態(tài)，工作電流迅速減小，從而對(duì)電路進(jìn)行限制和保護(hù)。當(dāng)故障排除后，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲重新冷卻結(jié)晶，體積收縮，導(dǎo)電粒子重新形成導(dǎo)電通路，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲恢復(fù)為低阻狀態(tài)，從而完成對(duì)電路的保護(hù)，無須人工更換。?

PPTC為高分子聚合物正系數(shù)溫度元件，俗稱正溫度系數(shù)熱敏電阻，防護(hù)效果較差。當(dāng)線路發(fā)生短路或過載時(shí)，流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的大電流產(chǎn)生的熱量使電阻值升高，從而使PPTC器件承擔(dān)的電壓也升高，器件會(huì)自動(dòng)尋找到一個(gè)限流點(diǎn)，確保其發(fā)熱維持其高阻狀態(tài)。?

正因?yàn)槿绱耍曰謴?fù)保險(xiǎn)絲都是利用溫度升高來工作的，溫度的升高需要時(shí)間，這也決定了自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在過流時(shí)反應(yīng)慢，起保護(hù)后，仍存在較大的維持電流，其所起的作用是確保不引起火災(zāi)而已。?

特別是用于低壓(小于60V)直流電路中，很多供電端不可避免地存在大容量的濾波電容，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲很難取得較好的保護(hù)作用，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲經(jīng)常被電子工程師誤用而燒毀后續(xù)電路，電壓適應(yīng)性差，對(duì)于不同的工作電壓，經(jīng)常要重新計(jì)算發(fā)熱量，可以忍受的最小保護(hù)電流，來重新選擇自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，在使用中很不方便。?

中國(guó)公開號(hào)為CN1110836A的專利《一種電子熔斷器》解決了這一問題，原文的摘要：“提出一種利用晶體管和繼電器工作原理構(gòu)成的電子熔斷器，由取樣線圈、晶體管開關(guān)、繼電器、執(zhí)行開關(guān)和整流電橋構(gòu)成。保留整流電橋?yàn)榻涣麟娮尤蹟嗥鳎∠麟姌驗(yàn)橹绷麟娮尤蹟嗥鳌１倦娮尤蹟嗥髯陨聿缓碾姡瑤ж?fù)載使用時(shí)開關(guān)壓降極小，負(fù)載短路或過載時(shí)能快速切斷電源，負(fù)載開路時(shí)能自動(dòng)恢復(fù)供電，可無數(shù)次重復(fù)使用，免卻通常更換熔斷器之累。本發(fā)明適用于保護(hù)各種直流電源，取代熱熔式金屬絲或片狀熔斷器的使用，尤其適合斷電要求高或更換熔斷器困難的場(chǎng)所。”?

上述專利的技術(shù)方案由于存在取樣線圈，體積大，且無法對(duì)直流電路進(jìn)行限流保護(hù)。

應(yīng)用于直流電路的限流電路，很多公司都進(jìn)行了研究，中國(guó)公開號(hào)為CN1149936A的專利《限流電路》示出了西門子公司在1994年6月1日公開的解決方案，這里直接引用原文：限流電路，包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管(12)的源-漏極通道，和與之串連的一個(gè)電流傳感器(8)，共同配置在電路的縱向分支上。通過在電流傳感器(8)內(nèi)的一個(gè)扼流圈(9)限制電流的上升速度，從而有效地保護(hù)了短暫的過流現(xiàn)象。作為續(xù)流二極管的二極管(11)與電流傳感器(8)并聯(lián)連接，本電路尤其適于用作通信設(shè)備的電源。?