[發明專利]防止電路過電壓的保護裝置和包含此類裝置的電源構件

在審

• 申請號: 201510031027.1
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN104795808A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 多米尼克·圖尼耶;詹佛朗哥·德·帕爾馬
• 申請（專利權）人: 梅森法國SB公司
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 歸瑩;張穎玲

技術領域

本發明涉及用于防止電路過電壓的裝置和包括此類裝置的電源構件，所述裝置即是被設計為對施加在該電路的端子之間的電壓進行限制的裝置。

背景技術

為了確保電路和組成這些電路的組件正常運行，電路領域的一個議題是防止電路過電壓。實際上，在電路的兩個端子之間所施加的過電壓可以導致電路被損壞。過電壓通常來自在該電路的端子之間可能被施加的靜電放電。

在防止過電壓領域中，使用諸如非線性電阻或者齊納二極管之類的組件已為人們所知。齊納二極管更具體地對應于功率齊納二極管，所述功率齊納二極管的額定功率例如大于10W。

例如當非線性電阻與待進行過電壓保護的電路并聯連接時，該非線性電阻使得能夠在對所述電路的端子之間的電壓進行限制的同時消耗因過電壓而產生的能量。然而，非線性電阻提供的電壓限制(也稱為電壓限幅)是有限的。

功率齊納二極管具有非常好的電壓限幅功率并因此使得能夠限制待進行過電壓保護的電路的端子之間的電壓。然而，功率齊納二極管消耗因過電壓而產生的過剩能量的能力非常有限，這會在出現過電壓時導致功率齊納二極管的損壞。

在圖3中，該曲線圖使用曲線100示出了非線性電阻的電流-電壓特性并使用曲線102示出了功率齊納二極管的電流-電壓特性。曲線100、102闡明了非線性電阻的有限的電壓限幅能力并示出了功率齊納二極管具有比非線性電阻更好的電壓限幅能力。實際上，對于負電流，在非線性電阻和功率齊納二極管的傳導區104處曲線102的斜率大于曲線100的斜率。

使用包括與非線性電阻并聯連接的功率齊納二極管的裝置也為人們所知。功率齊納二極管被連接在待進行過電壓保護的電路的端子之間。然而，在這樣的裝置中，當非線性電阻的端子之間的電壓由于過電壓而顯著增大時，功率齊納二極管的端子之間的電壓也大幅增大，這導致了功率齊納二極管的損壞。此外，在此類型的裝置中，為功率齊納二極管選擇的第一額定電壓值取決于為非線性電阻選擇的第二額定電壓值。

發明內容

因此，本發明的目的是提出一種裝置，該裝置用于防止電路過電壓，并使得能夠提高與過電壓的出現有關的過剩能量的消耗以及用于對電路端子之間的電壓的進行限幅。

為此，本發明涉及一種用于防止電路過電壓的裝置，所述裝置包括非線性電阻和齊納二極管，所述非線性電阻被設計為連接在所述電路的電源的端子之間，所述齊納二極管和所述非線性電阻各自包括第一連接端和第二連接端，所述齊納二極管的第一端連接到所述非線性電阻的第一端。根據本發明，所述裝置還包括電流限制器組件，所述電流限制器組件能夠限制通過自身的電流的強度，所述電流限制器組件連接在所述非線性電阻的第二端和所述齊納二極管的第二端之間。

得益于本發明，當出現過電壓時，自所述電流限制器組件輸出的電流的強度是有限的，這使得能夠將通過所述齊納二極管的電流的強度限制為例如小于一強度值，當超過所述強度值時可能會損壞二極管。因此，當出現過電壓時，出現峰值電流并且在所述電流的一部分通過所述電流限制器組件的同時，所述電流限制器組件阻止所述電流中另一部分通過所述非線性電阻的電流。于是所述非線性電阻能夠消耗與過電壓有關的過剩能量。此外，所述齊納二極管具有非常高的電壓限幅功率，這使得能夠很好地防止電路過電壓。所提出的裝置因此使得能夠在避免齊納二極管損壞的同時更好地防止電路過電壓。

根據本發明的其他有利的方面，所述保護裝置還包括一個或更多個下列特征，這些特征可以被單獨考慮或者根據任何技術上可能的組合進行考慮：

所述齊納二極管連接在所述電路的端子之間。

所述電流限制器組件包括諸如JFET晶體管或MOS晶體管之類的場效應晶體管。

所述場效應晶體管包括由具有寬帶隙的材料制成的半導體襯底，所述具有寬帶隙的材料對應于硅或碳化硅。

所述場效應晶體管是具有由碳化硅制成的襯底的VJFET(垂直結型FET)。

所述齊納二極管是分立式鉗位(Transil)二極管。

所述非線性電阻是變阻器。

所述非線性電阻的額定電壓大于由所述電源提供的電壓，優選地至少是所述電源所提供的電壓的1.5倍。

所述電流限制器組件能夠將通過自身的電流的強度限制為小于或等于閾值的值，并且強度大于或等于所述閾值的電流能夠通過所述齊納二極管。

本發明還涉及一種電源構件，包括電源和用于防止電路過電壓的裝置。根據本發明，所述保護裝置是上文定義的裝置，并且所述非線性電阻被連接在所述電源的端子之間。

附圖說明