高可靠热保护型压敏电阻器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高可靠热保护型压敏电阻器；采用在电阻片的两面各有一个过热脱离节点，并适当选择节点位置，从而达到脱离电流范围宽，从数mA到100A；脱离速度快，在大电流下比现行多数产品快10倍；安全性好，免起火；可以单独使用，也可以用作电涌保护器(SPD)的芯片，用于抑制雷电过电压，操作过电压和其他浪涌过电压，保护电气和电子装置和设备；在使用电路中，可以省去上游的防止压敏电阻短路的熔断器或空气开关。
【专利说明】高可靠热保护型压敏电阻器
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种压敏电阻器，尤其是一种脱离电流范围宽，脱离速度快，安全性好 的高可靠热保护性压敏电阻器。
【背景技术】
[0002] 压敏电阻器因其优秀的电压限制特性和能量吸收能力，已成为浪涌过电压的主力 保护元件。在正常系统电压下它只有微安级的漏电流，工作是非常安全的。但当系统出现 故障性过电压，或者由于MOV本身性能劣化，使流过它的电流密度达到数mA/cm2时，就会使 压敏瓷体过热，引发电流集中效应，最终发展到某一薄弱点被热击穿。击穿时的高温和电压 的共同作用，引发周围的气体产生电弧性放电，紧靠电弧体的可燃材料（塑料外壳等）就会 被点燃而起火。为避免该种事故，热保护压敏电阻器（TPV)应运而生，目前用得最多的TPV， 是用一个与压敏电阻体热禪合的低烙点接点，在电阻体过热时将它与电源断开。但现行脱 离器对过热的响应可靠性不高，有时起不到应有的保护作用，使故障发展到起火。尽管该种 事件的概率不高，但后果严重，成了全世界电路保护行业待解决的一个重点课题。
[0003] 在试图解决该种事故的初期，一个比较普遍的认识是；必须保证脱离器在压敏电 阻击穿前动作，因为电阻片击穿后，击穿点的电压降低到电弧放电电压，该个电压一般在 20?30V，它所产生的热量不足W使脱离接点烙断。于是人们把功夫下在提高电阻片在规 定电流（一般采用0.5?5A作为试验电流）下的平均耐受时间（即击穿前的时间）上。然 而，在一定工艺技术条件下，要使平均耐受时间提高哪怕只有一倍，都是很困难的。因此，该 种努力的结果只是使压敏电阻耐受过电流的能力有点的提高，并未解决脱离可靠性问题。
[0004] 并且，在试验中可W观看到一个现象，就是电阻片的击穿点，与低烙点脱离点的距 离越大，那么从加电到脱离的时间就越长，有的甚至燃弧很长时间而不脱离。例如，击穿点 燃弧17s后低烙点才断开，而同一试验组中，击穿点比较靠近脱离点的样品，从加电到脱离 的时间只有数秒，其原因是压敏陶瓷体的导热性差，电流集中点的热量难W传导到脱离接 点。经查，压敏陶瓷体的导热率为0. 〇57W/cm2K，即若一个面积为1cm2的界面两侧的温差为 化，那么，每秒时间内由高温侧向低温侧传导的热能为0. 057瓦，仅为铜的导热率的1. 5%。 由此认识到，设法减小电流集中点与热脱离接点的距离，是实现安全脱离的关键，但困难在 于压敏电阻片的热击穿点的部位是随机的，事先难W确定的。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：提出一种高可靠热保护性压敏电阻器，即可W单独 使用，也可W用作电涌保护器（SPD)的巧片，用于抑制雷电过电压，操作过电压和其他浪涌 过电压，保护电气和电子装置和设备。
[0006] 本发明所采用的技术方案为：一种高可靠热保护型压敏电阻器，包括壳体；所述 的壳体内设置有压敏电阻巧片W及覆盖于压敏电阻巧片正、反两面的固定板；所述的正、反 两面的固定板上分别设置有弹性件；所述的弹性件的一端固定在固定板上；所述弹性件的 另一端连接绝缘板；所述的压敏电阻巧片的正、反面还分别设置有低温脱扣点；所述的低 温脱扣点靠近热击穿点；所述的低温脱扣点上覆盖有弹片；所述的弹片的一端固定在壳体 上；弹片的另一端具有垂直于弹片并向外翅起的翅脚；所述的绝缘板的一端与弹性件转动 连接；绝缘板的另一端通过弹片的翅脚限位；所述的压敏电阻巧片表面除低温脱扣点W外 均涂覆有包封层。
[0007] 进一步的说，本发明所述的低温脱扣点直接设置在压敏电阻巧片上；所述的低温 脱扣点与压敏电阻巧片的击穿点的间距小于15?20mm。采用经过"电流向中处理"的压敏 电阻巧片，使得它的击穿点不在边沿，从而缩短了击穿点与热脱离点之间的距离。
[000引再进一步的说，本发明所述的包封层为不燃绝缘层。
[0009] 为了便于与其他部件连接，增加本发明的实用拓展性，本发明所述的壳体的底部 的两端分别设置有与外电源连接的外电源接插片。
[0010] 本发明所述的弹性件为压黃、拉黃、扭黃塔形弹黃中的一种或弹性件为块状弹性 体。
[0011] 本发明的有益效果是：本发明的脱离电流范围宽，从数mA到100A;脱离速度快，在 大电流下比现行多数产品快10倍；安全性好，免起火；可W单独使用，也可W用作电涌保护 器（SPD)的巧片，用于抑制雷电过电压，操作过电压和其他浪涌过电压，保护电气和电子装 置和设备；在使用电路中，可W省去上游的防止压敏电阻短路的烙断器或空气开关。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013] 图1是本发明的正面结构示意图；
[0014] 图2是本发明的反面结构示意图；
[0015] 图3是本发明热脱离弹开状态示意图；
[0016] 图4是本发明实验结果的曲线图；
[0017] 图5是本发明在大电流下的脱离特性；
[001引图中；1、外电源接插片1 ;2、固定板；3、拉黃；4、绝缘板；5、壳体；6、压敏电阻巧 片；7、包封层；8、低温脱扣点；9、弹片；10、外电源接插片2。
【具体实施方式】
[0019] 现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。该些附图均为简化的 示意图，仅W示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0020] 如图1-2所示，一种高可靠热保护型压敏电阻器，包括壳体；壳体内设置有压敏电 阻巧片W及覆盖于压敏电阻巧片正、反两面的固定板；正、反两面的固定板上分别设置有弹 性件；弹性件的一端固定在固定板上；弹性件的另一端连接绝缘板；弹性件为压黃、拉黃、 扭黃塔形弹黃中的一种或弹性件为块状弹性体。图1中所示的弹性件为拉黃。
[0021] 压敏电阻巧片的正、反面还分别设置有低温脱扣点；低温脱扣点靠近热击穿点； 低温脱扣点直接设置在压敏电阻巧片上；低温脱扣点与压敏电阻巧片的击穿点的间距小于 15?20mm。采用经过"电流向中处理"的压敏电阻巧片，使得它的击穿点不在边沿，从而缩 短了击穿点与热脱离点之间的距离。
[0022] 低温脱扣点上覆盖有弹片；弹片的一端固定在壳体上；弹片的另一端具有垂直于 弹片并向外翅起的翅脚；绝缘板的一端与弹性件转动连接；绝缘板的另一端通过弹片的翅 脚限位；压敏电阻巧片表面除低温脱扣点W外均涂覆有包封层，包封层为不燃绝缘层。
[0023] 为了便于与其他部件连接，增加实用拓展性，壳体的底部的两端分别设置有与外 电源连接的外电源接插片。
[0024] 本实施例采用34x34mm的压敏电阻体，因其尺寸大，不论低烙点接点设置在电阻 体的哪个部位，总有相对它的距离体大于20mm的部位，当击穿发生在该种部位，且击穿点 电流小于某个限值时，就会发生过热脱离节点不动作的情况。如果在电阻片的两面各有一 个过热脱离节点，并适当选择节点位置，就可W避免该种情况。
[002引具体试验如下：
[0026] 制作样品8只，其中的压敏电阻器规格为；34x34mm，电压梯度单位v/mm，压敏电 压标称值560V。8只样品分为4组，每组2只。
[0027] 过热脱离安秒特性试验
[002引过热脱离安秒特性，是指流入样品的工频电流有效值与脱离时间的数量关系。从 通入电流到样品自身脱离器将电流切断的时间，称为过热脱离时间。在脱离时间内的电流 数值有变动时按平均值计算。
[0029] 试验用电源为工频电压源，其容量和输出电压应能使流入试样的电流大于100A 有效值，且100A负载时的电压相对于开路电压的下降，不超过1 %。试验电源中串联额定电 流15A的烙断器，保护试验电源。
[0030] 8只样品分为4组，每组2只，逐个接入试验电源，分别进行4个电流（2A，5A，20A， 100A)的试验。试验时用示波器记录电流波形，用目测观看样品状态。8只样品的试验结果 可区分为二种情况：
[0031] ①热脱离断开时压敏电阻未击穿（样品号Ns 1，3,4, 5,6)。
[0032] ②压敏电阻击穿后它的脱离器才断开（样品号Nq 2, 7,8)。
[0033] 8只样品的试验中，没有发生压敏电阻击穿后，脱离器不动作，由外部烙断器将试 验电路断开的情况。试验结果见下表。
[0034]
【权利要求】
1. 一种高可靠热保护型压敏电阻器，其特征在于：包括壳体；所述的壳体内设置有压 敏电阻芯片以及覆盖于压敏电阻芯片正、反两面的固定板；所述的正、反两面的固定板上 分别设置有弹性件；所述的弹性件的一端固定在固定板上；所述弹性件的另一端连接绝缘 板；所述的压敏电阻芯片的正、反面还分别设置有低温脱扣点；所述的低温脱扣点靠近热 击穿点；所述的低温脱扣点上覆盖有弹片；所述的弹片的一端固定在壳体上；弹片的另一 端具有垂直于弹片并向外翘起的翘脚；所述的绝缘板的一端与弹性件转动连接；绝缘板的 另一端通过弹片的翘脚限位；所述的压敏电阻芯片表面除低温脱扣点以外均涂覆有包封 层。
2. 如权利要求1所述的高可靠热保护型压敏电阻器，其特征在于：所述的低温脱扣 点直接设置在压敏电阻芯片上；所述的低温脱扣点与压敏电阻芯片的击穿点的间距小于 15 ?20mm〇
3. 如权利要求1所述的高可靠热保护型压敏电阻器，其特征在于：所述的包封层为不 燃绝缘层。
4. 如权利要求1所述的高可靠热保护型压敏电阻器，其特征在于：所述的壳体的底部 的两端分别设置有与外电源连接的外电源接插片。
5. 如权利要求1所述的高可靠热保护型压敏电阻器，其特征在于：所述的弹性件为压 簧、拉簧、扭簧塔形弹簧中的一种或弹性件为块状弹性体。
【文档编号】H01C7/10GK104485188SQ201410737817
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】张南法, 岳涛, 丁留华, 萧建虎 申请人:常州市天泰电路保护技术有限公司