[發明專利]一種智能控制電路輸出功率的控功二極管

無效

• 申請號: 201310167347.0
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN104143398A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 王會鋒;張曉秋;蘇少平;高曉紅
• 申請（專利權）人: 王會鋒;張曉秋;蘇少平;高曉紅
• 主分類號: H01C7/00
• 分類號: H01C7/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域：

本發明屬于電氣器件技術領域，指的是一種能夠智能控制輸出功率的二極管元器件(本發明以下統稱控功二極管)，比如LED照明驅動功率控制、電源過壓過流功率控制。

背景技術

熱敏電阻PTC(下面簡稱PTC)在人們的生活和生產中的應用非常廣泛，其中利用伏-安特性中的躍變區具有恒功率特性，可以很好控制整個電器設備的總功率不受電壓的變化而變化。但是由于PTC本身具有非線性阻-溫效應，很難設計制造合適參數的PTC，使其平穩過渡到伏-安特性中的躍變區。其原因如有：1、PTC的阻-溫特性是強烈的非線性，溫度系數在不同溫度區變化比較大；2、目前大多鈦酸系列或者高分子系列PTC的溫度系數偏大，而其他材料如硅材料制作的PTC其溫度系數就過于偏小。如果PTC溫度系數過大，導致其兩端電壓升高時，總輸出功率下降太快，無法實現電路中總功率的恒定；如果PTC溫度系數過小，當電路中兩端電壓升高時，總輸出功率攀升太快，也無法實現電路中總功率的恒定。3、在一定的電流值下PTC元件不能確保導通后快速平穩到達工作區，即穩定前后，電流波動太大，且不能確保PTC溫度等于或者超過其居里溫度。

發明內容：

為了解決以上技術中存在的問題，本發明提出了以下技術解決方案。

本發明利用PTC伏-安特性中的工作區的阻-溫特性制作一種成本低廉的控功二極管，能自動控制因電壓波動而波動的電流，來達到控制電路中的輸出功率，同時根據情況，可選用不同溫度系數的電阻，可設計兼有軟啟動或者過流保護等兼容特殊功能的元器件的制造方法，其中一個電阻是選用正溫度系數，就可實現過流保護。

本發明所述的控功二極管由溫度系數較小的電阻2(下面簡稱電阻2)、具有正溫度系數的PTC1(下面簡稱PTC1)、具有負溫度系數的PTC3(下面簡稱PTC3)和電極4串聯組成，PTC1和PTC3總稱PTC，由于電阻2的初始阻值較高，通電時其升溫速度較快，在與PTC熱耦合后所產生的熱效應，與PTC本身發熱的共同作用下，使PTC的溫度快速達到且超過其居里溫度，平穩達到工作區，利用PTC在躍變區的阻-溫特性，以實現控制電路電流，從而達到控制功率的目的。

本發明所述的控功二極管至少一個電阻2和一個或者多個不同居里溫度的PTC串聯組成，可以是具有正溫度系數的PTC1，也可以是具有負溫度系數的PTC3，還可以是具有溫度系數很小的電阻2。

所述的PTC1和PTC3，其形狀可根據情況設計圓形或者方形，也可由漿料生成薄膜附著在基板上，保持電阻2與PTC1和PTC3之間具有良好的導熱效果即可，電阻2和PTC1和PTC3的連接方式均為串聯方式，其阻值是所有組件的阻值之和，PTC1和PTC3通常要求阻值在0.1～5000歐姆，居里溫度在25～240范圍。

如圖9所示，電阻初始阻值較高，隨著外界溫度的升高，其阻值基本保持不變；如圖7所示，PTC1的初始阻值較低，隨著外界溫度的升高，PTC1的阻值在慢慢下降，隨著外界溫度逐漸接近PTC1的居里溫度時，PTC1的阻值到過最小值并開始逐步增大，當外界溫度接近PTC1的最大使用溫度時，PTC1的阻值陡然升高，當外界溫度超過PTC1的最大使用溫度時，其阻值開始緩慢下降；如圖8所示，PTC3的初始阻值較低，隨著外界溫度的升高，PTC3的阻值下降的速度大于PTC1，并很快達到零阻值，隨著外界溫度逐漸接近PTC3的居里溫度時，PTC3的阻值才逐步緩慢增大，當外界溫度到達PTC3的最大使用溫度時，PTC3的阻值達到最大值又開始下降。

如圖1所示，當電阻2與PTC1熱耦合時，就形成了如圖4所示的PTC1阻-溫特性曲線圖，從圖中可以看出，有明顯的啟動區6和明顯的工作區5，沒有明顯的過流過壓保護區9，在工作區5內阻值波動幅度小，達到最大使用溫度時阻值迅速下降。

如圖2所示，當電阻2與PTC3熱耦合時，就形成了如圖5所示的PTC3阻-溫特性曲線圖，從圖中可以看出，沒有明顯的啟動區6和過流過壓保護區9，有明顯的工作區5，在工作區5的范圍內，阻值波動幅度較大，達到最大使用溫度時阻值迅速下降。

如圖3所示，當電阻2與PTC1和PTC3熱耦合時，就形成了如圖6所示的電阻2與PTC1和PTC3的阻-溫特性曲線圖，從圖中可以看出，既有明顯的啟動區6和過流過壓保護區9，又有明顯的工作區5，在工作區5的范圍內，阻值波動幅度較大，達到最大使用溫度時阻值繼續升高到，在電路過流過壓時有效控制了電流，保護了電路。當電壓在230-290V時，電路中的功率基本保持在3.5-4.0之間，使用電設備能正常穩定工作。