[實用新型]一種高安全性能的浪涌保護器芯片

有效

• 申請號: 201821459928.6
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN208797577U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張治成;葉磊;詹俊鵠;章俊;石小龍
• 申請（專利權）人: 成都鐵達電子股份有限公司
• 主分類號: H02H9/06
• 分類號: H02H9/06;H02H5/04;H02H7/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 韓洋

本實用新型公開了一種高安全性能的浪涌保護器芯片，包括壓敏電阻片、正溫度系數熱敏電阻片、氣體放電管、過流保險器和引出端子，所述氣體放電管與所述過流保險器串聯后與所述正溫度系數熱敏電阻片并聯，該串并聯支路再與所述壓敏電阻片串聯，構成一個單端口組合電路，其中，所述過流保險器耐受電涌沖擊的性能高于所述氣體放電管，所述氣體放電管耐受電涌沖擊的性能高于所述壓敏電阻片；所述單端口組合電路的兩個引出端子中至少有一個為低熱阻導熱端頭，所述壓敏電阻片與所述正溫度系數熱敏電阻片熱耦合，所述低熱阻導熱端頭與所述壓敏電阻片、所述正溫度系數熱敏電阻片中的其中一個或兩個同時相互熱耦合。

技術領域

本實用新型涉及電源領域，特別涉及一種高安全性能的浪涌保護器芯片。

背景技術

浪涌保護器(簡稱SPD)作為一種標準的低壓電器，廣泛應用于低壓輸配電線路中，可對線路中出現的由雷電等引起的電涌進行有效的吸收和抑制，對改善電網輸電質量、保證用電電器安全具有明顯的作用。

SPD的核心部件是浪涌抑制元件，最常用的是壓敏電阻陶瓷芯片。由于輸配電線路傳輸距離較長，又容易暴露在露天，相比室內電器設備更容易遭受高能量電涌脈沖，在SPD的設計壽命期內，壓敏電阻陶瓷芯片更容易遭到超過額定規格的高能量電涌的多次沖擊，造成壓敏電阻的劣化失效。由于壓敏電阻是短路失效模式，一旦擊穿失效，就會引起供電線路短路故障，擊穿點會出現炸裂、冒煙、拉弧、嚴重時甚至會造成起火燃燒。

改善方案一是最常用的方法，具體原理圖見附圖1，在壓敏電阻陶瓷芯片1的兩個端面電極上，分別焊接連接一片導電和導熱性能都優異的薄銅片電極2，薄銅片電極2預制有引出端子3，薄銅片電極2在起到導電電極作用的同時也與壓敏電阻陶瓷芯片1形成熱耦合，能將壓敏電阻陶瓷芯片1產生的熱量傳導到引出端子3上。在其中一個引出端子3上用低熔點合金5焊接一片彈性金屬片4形成過熱脫離器。當壓敏電阻陶瓷芯片1劣化到漏電流進入毫安級時，開始進入加速劣化區，漏電流會使壓敏電阻陶瓷芯片1發熱促使漏電流進一步增大，又加速了壓敏電阻陶瓷芯片1發熱，最終將使壓敏電阻陶瓷芯片1熱擊穿。當熱量達到低熔點合金5熔斷溫度時，過熱脫離器動作切斷電源，使壓敏電阻陶瓷芯片1在擊穿短路前退出電網，達到了保護的目的。該方案可將大部份壓敏電阻陶瓷芯片1的失效模式從惡性的短路模式轉換為影響很小的開路模式，極大地提高了SPD的安全性。

但是該方案仍然還存在一些缺陷，由于過熱脫離器的動作需要延遲數秒時間，而壓敏電阻陶瓷芯片1漏電流進入毫安級開始加速劣化發熱時，瓷體內部的缺陷已經很嚴重了，有部份芯片的缺陷嚴重到從開始發熱到擊穿短路的時間很短，熱量還來不及傳導到過熱脫離器將低熔點合金5熔化，短路事故就發生了。另外一種并不少見的情況就是當壓敏電阻陶瓷芯片1劣化到臨近加速劣化區時，這時壓敏電阻陶瓷芯片1的漏電流還小于毫安級，還能夠維持熱穩定，還能夠在電網的工作電壓下維持工作，但它此時的壓敏電壓值已經比剛開始投入使用時的初始值有明顯的大幅度下降，這時的壓敏電阻陶瓷芯片1的抗電涌沖擊的能力已經很脆弱了，一個能量不算太大的電涌都可以將它擊穿或接近擊穿，此時它的擊穿短路速度也是太快，過熱脫離器來不及響應動作而起不到保護作用。

改善方案二是申請號為201310268111.6的中國實用新型專利，其原理圖見附圖2，將正溫度系數陶瓷熱敏電阻片12與氣體放電管13并聯后再與壓敏電阻片11串聯，并且熱敏電阻片12與壓敏電阻片11焊在一起形成熱耦合，引出端14和引出端15并聯在被保護電源線路上，焊接引線后采用環氧樹脂包封、固化，形成封裝層16。其特點是當壓敏電阻片11劣化到漏電流顯著增大開始發熱進入加速劣化區后，發熱溫度耦合到正溫度系數陶瓷熱敏電阻片12，使其受熱后阻值上升，減少了流入壓敏電阻片11的漏電流，起到了延長劣化時間的作用，并且壓敏電阻片11的發熱溫度達到熱敏電阻片12的居里溫度點后，正溫度系數陶瓷熱敏電阻片12變為高阻狀態，限制了漏電流的增大，強制壓敏電阻片11在居里溫度點附近達到熱平衡，壓敏電阻片11可以帶病在電網工作電壓下維持工作。