一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器及其封装方法与流程

[0001]
本发明涉及电压传感器领域，具体涉及一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器及其封装方法。


背景技术：

[0002]
随着配网自动化的发展，国网对一次设备提出了小型化、智能化、低功耗、安全、可靠等要求，电容分压电压传感器具有精度高、线性度好、体积小、重量轻、耗材少、温升小、对地绝缘阻抗大等优点，不存在传统电磁式电压互感器铁磁饱和、铁磁谐振及二次短路大电流等安全问题，与开关集成，满足配网自动化一二次融合发展需求，高压陶瓷电容相对薄膜电容，具有电容量稳定、寿命长等优点，因此在电容分压电压传感器中被广泛采用。
[0003]
现有技术存在以下不足：现有的饼状高压陶瓷电容在用环氧树脂灌封后，短期内高压电容的侧边圆柱面可能跟环氧树脂结合良好，满足耐压和局放要求，但由于两种材料不是化学粘接或物理熔融，时间长了后环氧树脂与高压陶瓷电容会由于膨胀系数不同而使饼状陶瓷电容与环氧树脂的界面分层，导致两种材料的分界面成真空状态，传感器的内绝缘遭到破坏，时间长了之后会出现局部放电偏大、绝缘击穿甚至爆炸的情况。
[0004]
因此，发明一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器很有必要。


技术实现要素：

[0005]
为此，本发明主要目的是提供一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器，通过采用多只低压多层陶瓷电容串联，一方面可提高电容分压器的耐压，一方面可增加高低电压之间的爬电距离，爬电距离足够，即使电容分压与环氧树脂存在界面分层也很难产生局部放电偏大或击穿，以解决高压饼状电容与环氧树脂之间的界面分层会带来局部放电偏大甚至击穿的问题。
[0006]
本发明另一目的是提供一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器的封装方法。
[0007]
为了实现上述主要目的，本发明提供如下技术方案：一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器，包括电容分压器和贴片陶瓷电容，所述贴片陶瓷电容是由高压电极二、低压电极、pcb板和陶瓷组成，所述陶瓷内壁均匀设有所述高压电极二，所述陶瓷内壁均匀设有所述低压电极，所述高压电极二和所述低压电极交错层叠在所述陶瓷内壁，所述贴片陶瓷电容左右两端设有所述pcb板；
[0008]
所述电容分压器是由高压电极一、上屏蔽罩、贴片陶瓷电容、下屏蔽罩、分压端子和地电极组成。
[0009]
优选的，所述贴片陶瓷电容顶端连接所述高压电极一。
[0010]
优选的，所述贴片陶瓷电容底端连接所述地电极。
[0011]
优选的，所述贴片陶瓷电容底端连接所述分压端子，所述分压端子位于所述地电极上方。
[0012]
优选的，所述贴片陶瓷电容顶端设有所述上屏蔽罩。
[0013]
优选的，所述贴片陶瓷电容底端设有所述下屏蔽罩。
[0014]
为了实现上述另一目的，本发明提供如下技术方案：一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器的封装方法，所述电压传感器是采用上述的电压传感器，所述方法包括以下步骤：提供高压电极二、低压电极、陶瓷，提供pcb板，将高压电极二和低压电极交错层叠的放置在陶瓷内壁，并用高温将高压电极二和低压电极与陶瓷熔融烧结在一起形成贴片陶瓷电容；在高温熔融烧结后，用pcb板对贴片陶瓷电容进行封装；提供高压电极一、上屏蔽罩、下屏蔽罩、分压端子、地电极，将高压电极一、上屏蔽罩、下屏蔽罩、分压端子、地电极进行连接后形成电容分压器；将电容分压器与贴片陶瓷电容进行连接，连接后将电容分压器通过环氧树脂进行灌封，即可完成电压传感器的封装。
[0015]
优选的，在高温熔融烧结前，通过将高压电极二和低压电极交错层叠。
[0016]
优选的，在陶瓷内壁让贴片陶瓷电容形成多层结构。
[0017]
优选的，增加高低电压之间的爬电距离。
[0018]
优选的，在灌封之前，对陶瓷表面进行涂胶。
[0019]
本发明的有益效果是：
[0020]
1.单只低压陶瓷电容采用多层结构，可提高单只陶瓷电容的电容量；
[0021]
2.设计一个pcb板用于固定贴片封装的多层陶瓷电容，包含多路贴片封装电容串，每个电容串含多只电容；
[0022]
3.多只陶瓷电容串联可增加整个电容串的耐压能力，从而实现高压电压的分压测量，串联电容的只数由电压传感器的耐受电压和单只电容的耐受电压决定；
[0023]
4.多只陶瓷电容串联可增加高压电极与地电极之间的爬电距离，爬电距离足够大，即使时间长了环氧树脂与高压陶瓷电容存在界面分层，也不会导致局部放电偏大或击穿；
[0024]
5.整个电容分压器需要用环氧树脂灌封，可在陶瓷表面涂胶来缓冲2种材料间的温度应力，从而减少界面分层带来的局放或击穿；
[0025]
6.多只电容串联会降低整串电容的电容值，从而减少工作电流，工作电流太小，电压传感器的精度容易受外界杂散电容和外界电场的影响，导致电压传感器的精度波动，通过多路并联的模式来提高额定工作电流，提高整体的精度稳定性；
[0026]
7.设计上下屏蔽罩，减少外界电场的干扰。
附图说明
[0027]
图1为本发明提供的贴片陶瓷电容内壁结构示意图；
[0028]
图2为本发明提供的电容分压器结构示意图；
[0029]
图3为本发明提供的贴片陶瓷电容正视示意图。
[0030]
图中：电容分压器1、高压电极一11、上屏蔽罩21、贴片陶瓷电容31、高压电极二311、低压电极312、pcb板313、陶瓷314、下屏蔽罩41、分压端子51、地电极61。
具体实施方式
[0031]
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]
一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器实施例：
[0033]
参照附图1-图3，本发明提供的一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器，包括电容分压器1和贴片陶瓷电容31；
[0034]
进一步地，所述贴片陶瓷电容31是由高压电极二311、低压电极312、pcb板313和陶瓷314组成，所述陶瓷314内壁均匀设有所述高压电极二311，所述陶瓷314内壁均匀设有所述低压电极312，所述高压电极二311和所述低压电极312交错层叠在所述陶瓷314内壁，所述贴片陶瓷电容31左右两端设有所述pcb板313，具体的，通过高压电极二311和低压电极312交错层叠在陶瓷314内壁，并用高温将高压电极二311和低压电极312与陶瓷314熔融烧结在一起，从而达到靠陶瓷完成高低压电极的内绝缘和外绝缘，高温温度优选为1300℃，并且通过高温熔融烧结后，具有一般的工作环境的温度变化不足以造成高低压电极与陶瓷进行分层的作用，并且通过高压电极二311和低压电极312交错层叠在陶瓷314内壁具有使贴片陶瓷电容31达到多层结构的作用，每只贴片陶瓷电容31采用多层结构可以增加贴片陶瓷电容31的容量作用，贴片陶瓷电容31采用多只低压多层陶瓷电容串联，不仅具有提高电容分压器1的耐压，还具有增加高低电压之间的爬电距离的作用，通过增加高低电压之间的爬电距离具有使电容分压与环氧树脂存在界面分层也很难产生局部放电或击穿的作用，从而避免了高压饼状电容与环氧树脂之间的界面分层带来局放过大甚至击穿问题，pcb板313对贴片陶瓷电容31具有封装作用。
[0035]
进一步地，所述电容分压器1是由高压电极一11、上屏蔽罩21、贴片陶瓷电容31、下屏蔽罩41、分压端子51和地电极61组成，具体的，电容分压器1在用环氧树脂灌封之前，可在陶瓷表面进行涂胶，从而来缓冲2种材料间的温度应力，这样就具有减少界面分层带来的局部放电偏大或击穿的作用。
[0036]
进一步地，所述贴片陶瓷电容31顶端连接所述高压电极一11。
[0037]
进一步地，所述贴片陶瓷电容31底端连接所述地电极61。
[0038]
进一步地，所述贴片陶瓷电容31底端连接所述分压端子51，所述分压端子51位于所述地电极61上方。
[0039]
进一步地，所述贴片陶瓷电容31顶端设有所述上屏蔽罩21，具体的，上屏蔽罩21具有减少外界电场干扰的作用。
[0040]
进一步地，所述贴片陶瓷电容31底端设有所述下屏蔽罩41，具体的，下屏蔽罩41具有减少外界电场干扰的作用。
[0041]
一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器的封装方法实施例：
[0042]
本发明的一种基于贴片陶瓷电容的电压传感器的封装方法，所述电压传感器是采用上述的电压传感器，所述方法包括以下步骤：提供高压电极二311、低压电极312、陶瓷314，提供pcb板313，将高压电极二311和低压电极312交错层叠的放置在陶瓷314内壁，并用高温将高压电极二311和低压电极312与陶瓷314熔融烧结在一起形成贴片陶瓷电容31；在高温熔融烧结后，用pcb板313对贴片陶瓷电容31进行封装；提供高压电极一11、上屏蔽罩21、下屏蔽罩41、分压端子51、地电极61，将高压电极一11、上屏蔽罩21、下屏蔽罩41、分压端子51、地电极61进行连接后形成电容分压器1；将电容分压器1与贴片陶瓷电容31进行连接，连接后将电容分压器1通过环氧树脂进行灌封，即可完成电压传感器的封装。
[0043]
进一步地，在高温熔融烧结前，通过将高压电极二311和低压电极312交错层叠。
[0044]
进一步地，在陶瓷314内壁让贴片陶瓷电容31形成多层结构。
[0045]
进一步地，增加高低电压之间的爬电距离。
[0046]
进一步地，在灌封之前，对陶瓷314表面进行涂胶。
[0047]
在实际应用中，在使用本发明时先将高压电极二311和低压电极312交错层叠的放置在陶瓷314内壁，并用高温将高压电极二311和低压电极312与陶瓷314熔融烧结在一起，从而达到靠陶瓷完成高低压电极的内绝缘和外绝缘，并且通过高温熔融烧结后，会使一般的工作环境的温度变化不足以造成高低压电极与陶瓷进行分层，并且通过高压电极二311和低压电极312交错层叠在陶瓷314内壁具有让贴片陶瓷电容31形成多层结构，从而可以增加贴片陶瓷电容31的容量，贴片陶瓷电容31采用多只低压多层陶瓷电容串联，不仅可以提高电容分压器1的耐压；还可以增加高低电压之间的爬电距离，通过增加高低电压之间的爬电距离可以使电容分压与环氧树脂存在界面分层也很难产生局部放电或击穿，从而避免了高压饼状电容与环氧树脂之间的界面分层带来局放过大甚至击穿问题，熔融烧结后，用pcb板313对贴片陶瓷电容31进行封装，然后将高压电极一11、上屏蔽罩21、下屏蔽罩41、分压端子51、地电极61与贴片陶瓷电容31进行连接，连接后将电容分压器1通过环氧树脂进行灌封，在灌封之前，可在陶瓷表面进行涂胶，从而来缓冲2种材料间的温度应力，这样就会减少界面分层带来的局部放电偏大或击穿。
[0048]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。