浪涌保护装置和用电设备的制作方法

本实用新型实施例涉及防雷技术领域，尤其涉及一种浪涌保护装置和用电设备。

背景技术：

浪涌保护器在遭受雷击、浪涌电压、操作过电压或者浪涌保护器内部的防雷元器件自身老化等情况时，会引起防雷元器件上持续过电流，导致线路起火燃烧。

现有技术中，采用独立脱扣的结构作为浪涌保护器的失效保护方案，在每条线路上增设一个脱扣装置。当某条线路出现故障时，实现单路脱扣，故障线路与其他线路没有关联，这种方案的产品成本及加工成本相对较高。

另一种浪涌保护器的失效保护方案，是在每条线路上串联一个温度保险管。然而，温度保险管的灵敏度有限，当浪涌保护器受到雷击时，很可能出现防雷元器件起火燃烧，但温度保险管还未从线路断开的情况，严重时会引起火灾。这种方案不但存在火灾风险，而且还增加了制造成本。

技术实现要素：

本实用新型提供一种浪涌保护装置和用电设备，以实现提升浪涌保护装置的防护性能，降低浪涌保护装置的制造成本。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种浪涌保护装置，包括：

固定件，设置有至少三个引脚，每个所述引脚分别连接一条电源线路；

防雷器件，包括三个端口，所述防雷器件的每个端口与所述固定件中的至少一个引脚通过焊料焊接；

弹性部件，包括第一端和第二端，所述弹性部件的第一端连接所述固定件，所述弹性部件的第二端连接所述防雷器件，所述弹性部件储存弹性势能，以在所述防雷器件发生故障过热时，将所述防雷器件脱离所述固定件，断开所述防雷器件与各所述电源线路的连接。

可选地，所述防雷器件包括半导体放电管、气体放电管和开路失效气体放电管中的任一种。

可选地，所述防雷器件还包括：

至少两个限压型防护器件，设置于所述固定件上，每个所述限压型防护器件分别串联于所述防雷器件的一个端口和所述固定件的一个引脚之间。

可选地，所述限压型防护器件包括压敏电阻、瞬态抑制二极管和静电保护器中的任一种。

可选地，所述电源线路包括：第一电源输入线路、第一电源输出线路、第二电源线路和第三电源线路；

所述固定件包括四个引脚，每个所述引脚分别连接一条所述电源线路，连接所述第一电源输出线路的引脚还与用电设备电连接；

所述防雷器件的一个端口连接与所述第一电源输入线路连接的引脚，并连接与所述第一电源输出线路连接的引脚，所述防雷器件的另外两个端口分别连接其他引脚。

可选地，所述固定件包括主体和支架，所述主体为电路板，所述支架固定于所述电路板上，所述防雷器件焊接在所述电路板上。

可选地，所述支架包括固定孔，所述弹性部件为弹簧，所述弹簧的第一端与所述固定孔固定连接，所述弹簧的第二端与所述防雷器件固定连接。

可选地，所述支架垂直固定于所述电路板上，所述支架包括限位孔，所述防雷器件位于所述限位孔内；

所述浪涌保护装置还包括：

卡扣件，套设于所述防雷器件上；

所述弹性部件为弹簧，所述弹簧的第一端与所述支架固定连接，所述弹簧的第二端与所述卡扣件固定连接。

可选地，所述固定件为壳体，所述防雷器件与所述弹性部件均设置于所述壳体内。

可选地，所述壳体包括与所述引脚对应设置的限位槽，所述引脚卡设在所述限位槽内；

所述弹性部件为弹簧，所述弹簧套设在一个所述引脚上，所述弹簧的第一端连接所述壳体，所述弹簧的第二端连接所述防雷器件。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种用电设备，所述用电设备上使用如第一方面所述的浪涌保护装置。

本实用新型提供了一种浪涌保护装置和用电设备，浪涌保护装置包括固定件、防雷器件和弹性部件；固定件设置有至少三个引脚，每个引脚分别连接一条电源线路；防雷器件包括三个端口，防雷器件的每个端口与固定件中的至少一个引脚通过焊料焊接；弹性部件包括第一端和第二端，弹性部件的第一端连接固定件，弹性部件的第二端连接防雷器件，弹性部件储存弹性势能，以在防雷器件发生故障过热时，将防雷器件脱离固定件，断开防雷器件与各电源线路的连接。在防雷器件出现故障时，通过弹性部件释放弹性势能，同时断开防雷器件与各条电源线路的连接，避免了由于浪涌电压或防雷器件故障而导致的电源线路起火燃烧的风险，有效保障了电源线路的安全。本实施例的技术方案，缓解了现有技术中独立脱扣式的浪涌保护器产品成本及加工成本较高，以及串联温度保险管的浪涌保护器成本高、灵敏度低，以及无法及时保护线路的问题，提升了浪涌保护装置的防护性能，降低了浪涌保护装置的制造成本。

附图说明

图1为现有技术中的一种浪涌保护器的结构示意图；

图2为现有技术中的另一种浪涌保护器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的浪涌保护装置在正常模式下的结构示意图；

图4是图3所示浪涌保护装置在故障模式下的结构示意图；

图5是图3所示浪涌保护装置的电路结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种浪涌保护装置在正常模式下的结构示意图；

图7是图6所示浪涌保护装置在故障模式下的结构示意图；

图8是图6所示浪涌保护装置的电路结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的另一种浪涌保护装置在正常模式下的结构示意图；

图10是图9所示浪涌保护装置在故障模式下的结构示意图；

图11是图9所示浪涌保护装置的一种电路结构示意图；

图12是图9所示浪涌保护装置的另一种电路结构示意图；

图13是本实用新型实施例提供的另一种浪涌保护装置的外部结构示意图；

图14是图13所示浪涌保护装置在正常模式下的剖面结构示意图；

图15是图13所示浪涌保护装置在故障模式下的剖面结构示意图；

图16是图14所示浪涌保护装置的电路结构示意图；

图17是本实用新型实施例提供的一种用电设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

正如背景技术所述，现有的浪涌保护器存在防护性能差和制造成本的问题。经发明人研究发现，出现该问题的原因如下。

图1为现有技术中的一种浪涌保护器的结构示意图。如图1所示，该浪涌保护器中，采用了独立脱扣式的结构用于浪涌保护器的失效保护。具体地，在浪涌保护器的每条线路上增设一个脱扣装置1，当某条线路出现故障时，通过脱扣装置1实现单路脱扣，断开故障线路的连接，其他线路仍然正常连接。这种方案需要对每条故障线路单独进行脱扣，增加了产品成本及加工成本。

图2为现有技术中的另一种浪涌保护器的结构示意图。如图2所示，该浪涌保护器中，在防雷元器件2连接的每条线路上串联一个温度保险管3，当某条线路出现故障过热时，温度保险管3会熔断以断开故障线路的连接。然而，温度保险管3的灵敏度有限，当浪涌保护器受到雷击时，很可能出现防雷元器件2起火燃烧，但温度保险管3还未从线路断开的情况，严重时会引起火灾。这种方案不但存在火灾风险，而且还增加了制造成本。

针对上述问题，本实用新型实施例提供了一种浪涌保护装置。图3是本实用新型实施例提供的浪涌保护装置在正常模式下的结构示意图；图4是图3所示浪涌保护装置在故障模式下的结构示意图；图5是图3所示浪涌保护装置的电路结构示意图。结合图3-图5，浪涌保护装置100包括：固定件10、防雷器件20和弹性部件30；固定件10设置有至少三个引脚11，每个引脚11分别连接一条电源线路；防雷器件20包括三个端口，防雷器件20的每个端口与固定件10中的至少一个引脚11通过焊料焊接；弹性部件30包括第一端和第二端，弹性部件30的第一端连接固定件10，弹性部件30的第二端连接防雷器件20，弹性部件30储存弹性势能，以在防雷器件20发生故障过热时，将防雷器件20脱离固定件10，断开防雷器件20与各电源线路的连接。

具体地，结合图3-图5，可以在固定件10上设置三个引脚11，浪涌保护装置100通过引脚11接入被保护的电源线路，三个引脚11分别连接电源线路中的火线l、零线n和地线pe。防雷器件20的每个端口都可以通过焊料与固定件10中的一个引脚11进行焊接，其中，焊料可以是锡铋系列焊料、锡锌系列焊料，以及锡铟系列焊料等低温焊料，也可是常温焊料。防雷器件20的端口a1可焊接至连接火线l的引脚11，端口a2可焊接至连接地线pe的引脚11，端口a3可焊接至连接零线n的引脚11，从而实现防雷器件20与各电源线路的连接。

示例性地，结合图3-图5，浪涌保护装置的工作原理为：在正常工作条件下，弹性部件30储存弹性势能，处于拉伸状态。当电源线路遭受雷击、出现浪涌电压或操作过电压等情况时，防雷器件20在长时间过电流作用下会不断产生热量，并将热量传导至防雷器件20的各端口与固定件10的引脚的焊接点，当热量达到焊料的熔点时，参见图4，弹性部件30释放弹性势能，将防雷器件20拉离固定件10，防雷器件20的各端口与固定件10的引脚11同时断开连接，从而同时断开防雷器件20与火线l、零线n和地线pe的连接。本实施例所提供的浪涌保护装置，能够在防雷器件20出现故障时，通过弹性部件30释放弹性势能，同时断开防雷器件20与各条电源线路的连接，以切断浪涌保护装置与所有电源线路的连接，避免了由于防雷器件20故障而导致的电源线路起火燃烧的风险，有效保障了电源线路的安全。另外，相较于独立脱扣式的浪涌保护装置，本实施例中的浪涌保护装置在出现故障时不但能够实现多路同时脱扣，而且无需为每条电源线路单独设置脱扣装置，有利于降低产品成本及人工成本。相较于具有温度保险管的浪涌保护装置，本实施例中的浪涌保护装置的感温灵敏度更高，防护性能更强。

需要说明的是，图3-图5示意性地示出了浪涌保护装置100的固定件10设置有三个引脚11的情况，其中，图3和图4仅示出了其中的一个引脚11，另外两个引脚11由于固定件10的遮挡未能示出。实际应用时，可以结合电源线路或浪涌保护装置100的具体结构来设置引脚11的个数，本实用新型实施例对此不进行限制。

参考图5，可选地，防雷器件20包括半导体放电管、气体放电管和开路失效气体放电管中的任一种。其中，半导体放电管(thyristorsurgesuppresser，tss)能够依靠pn结的击穿电流触发器件导通放电，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流，其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。气体放电管(gasdischargetube，gdt)是一种间隙式的防雷保护元件，在电路中起到泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，由于气体放电管gdt的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频信号线路的雷电防护有明显的优势，进一步提升了电源防护电路防护雷电冲击的性能。开路失效放电管(opengasdischargetube，ogdt)是一种能耐受雷击，以及超过工频阈值电流实现开路失效功能的保护器件。

继续参考图5，可选地，防雷器件20可以采用smt封装。具体地，smt封装是电子器件的一种表面封装技术，利用smt封装可以减小电路板的厚度，且当防雷器件20长时间处于过流情况下，相对于dip封装等封装形式，防雷器件20产生的高热量可以使smt封装的防雷器件20更容易脱离线路。

如图5所示，可选地，防雷器件20还包括：至少两个限压型防护器件21，设置于固定件10上，每个限压型防护器件21分别串联于防雷器件20的一个端口和固定件10的一个引脚11之间。示例性地，可以设置防雷器件20还包括三个限压型防护器件21，每个限压型防护器件21串联于防雷器件20的端口与固定件10的引脚11之间，以使电源线路中的火线l、零线n和地线pe分别通过限压型防护器件21连接至防雷器件20的端口。限压型防护器件21能够在电源线路承受过压时进行电压钳位，将各电源线路上的电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对限压型防护器件21连接的气体放电管的保护。

需要说明的是，图5仅示意性地示出了防雷器件20还包括三个限压型防护器件21的情况，实际应用中，在浪涌保护装置中也可以不设置限压型防护器件21，或者设置两个限压型防护器件21，限压型防护器件21具体的设置位置及个数，可以结合实际应用情况来确定，本实用新型实施例对此不进行限制。

可选地，限压型防护器件21包括压敏电阻、瞬态抑制二极管和静电保护器中的任一种。示例性地，防雷器件20可以为三极气体放电管，具有三个端口，限压型防护器件21可以为压敏电阻，由于气体放电管的寄生电容很小，而压敏电阻的寄生电容很大，将气体放电管与压敏电阻串联后可使线路的寄生电容减小。当电源线路无雷击或浪涌电压时，气体放电管可以将压敏电阻与电源线路系统隔离，使得压敏电阻中无泄漏电流；当电源线路遭受雷击时，气体放电管迅速放电导通，在压敏电阻的作用下，能够有效抑制雷电流，保护线路安全。

图6是本实用新型实施例提供的另一种浪涌保护装置在正常模式下的结构示意图；图7是图6所示浪涌保护装置在故障模式下的结构示意图；图8是图6所示浪涌保护装置的电路结构示意图。结合图6-图8，可选地，电源线路包括：第一电源输入线路lin、第一电源输出线路lout、第二电源线路pe和第三电源线路n；固定件10包括四个引脚11，每个引脚11分别连接一条电源线路，连接第一电源输出线路lout的引脚11还与用电设备200电连接；防雷器件20的一个端口连接与第一电源输入线路lin连接的引脚11，并连接与第一电源输出线路lout连接的引脚11，防雷器件20的另外两个端口分别连接其他引脚11。

结合图6-图8，示例性地，第一电源输入线路lin可以是电源火线输入线路，第一电源输出线路lout可以是电源火线输出线路，第二电源线路pe可以是地线，第三电源线路n可以是零线。可以设置防雷器件20的端口a1同时与固定件10的引脚11a和引脚11b焊接，以使端口a1通过引脚11a连接第一电源输入线路lin，端口a1通过引脚11b连接第一电源输出线路lout；设置端口a2与引脚11c焊接，以使端口a2通过引脚11c连接第二电源线路pe；设置端口a3与引脚11d焊接，以使端口a3通过引脚11d连接第三电源线路n。其中，需要进行防雷保护的用电设备200可以通过浪涌保护装置接入第一电源输出线路lout，可以通过凯文接线法实现防雷器件20的端口a1与第一电源输入线路lin和第一电源输出线路lout的连接。这样设置的好处在于，一旦防雷器件20出现故障过热，防雷器件20与固定件10的各引脚之间的焊接点熔化，弹性部件30释放弹性势能，将防雷器件20拉离固定件10，可以同时断开防雷器件20与第一电源输入线路lin、第一电源输出线路lout、第二电源线路pe和第三电源线路n。并且，第一电源输出线路lout还通过防雷器件20连接用电设备200，这样能够同时断开故障防雷器件20与电源线路主回路的连接，不但保护了电源线路，同时也避免了被保护的用电设备200遭到损坏。

结合图6-图8，可选地，固定件10包括主体10a和支架10b，主体10a为电路板，支架10b固定于电路板上，防雷器件20焊接在电路板上。具体地，浪涌保护装置100的电路可以设置在电路板中，电路板上可以设置连接固定件10的各引脚11的焊点，将防雷器件20的每个端口焊接在各焊点上，以实现防雷器件20与固定件10的各引脚11的电气连接。

结合图6-图8，可选地，支架10b包括固定孔13，弹性部件30为弹簧，弹簧的第一端与固定孔13固定连接，弹簧的第二端与防雷器件20固定连接。具体地，支架10b可垂直固定于电路板上，弹簧的第一端通过固定孔13固定连接在电路板上，弹簧的第二端与防雷器件20固定连接。正常工作条件下，参见图6，弹簧储存弹性势能，处于拉伸状态。当电源线路遭受雷击、出现浪涌电压或操作过电压等情况时，防雷器件20在长时间过电流作用下会不断产生热量，并将热量传导至防雷器件20的各端口与电路板的焊接点，当热量达到焊料的熔点时，参见图7，弹簧释放弹性势能并收缩，将防雷器件20拉离电路板，防雷器件20的各端口与电路板的各焊接点同时断开连接，从而同时断开防雷器件20与第一电源输入线路lin、第一电源输出线路lout、第二电源线路pe和第三电源线路n的连接。本实施例所提供的浪涌保护装置，能够在防雷器件20出现故障过热时，通过弹簧释放弹性势能，同时断开防雷器件20与各条电源线路及被保护的用电设备200的连接，不但避免了由于防雷器件20故障而导致的电源线路起火燃烧的风险，同时也避免了被保护的用电设备200遭到损坏，提升了防护性能。并且，本实施例所提供的浪涌保护装置结构简单，有利于降低浪涌保护装置的产品成本及加工成本。

图9是本实用新型实施例提供的另一种浪涌保护装置在正常模式下的结构示意图；图10是图9所示浪涌保护装置在故障模式下的结构示意图；图11是图9所示浪涌保护装置的一种电路结构示意图。结合图9-图11，可选地，支架10b垂直固定于电路板上，支架10b包括限位孔14，防雷器件20位于限位孔14内；浪涌保护装置100还包括：卡扣件40，卡扣件40套设于防雷器件20上；弹性部件30为弹簧，弹簧的第一端与支架10b固定连接，弹簧的第二端与卡扣件40固定连接。

结合图9-图11，具体地，可以在支架10b上挖设限位孔14，限位孔14的宽度可以与防雷器件20的宽度适配，限位孔14的高度可以与防雷器件20的高度和弹簧处于拉伸状态时的长度之和适配。支架10b的设置，不但能起到连接弹簧的作用，还有助于防雷器件20紧密固定在电路板上。正常工作条件下，参见图9，弹簧储存弹性势能，处于拉伸状态。当电源线路遭受雷击、出现浪涌电压或操作过电压等情况时，防雷器件20在长时间过电流作用下会不断产生热量，并将热量传导至防雷器件20的各端口与电路板的焊接点，当热量达到焊料的熔点时，参见图10，弹簧释放弹性势能并收缩，将防雷器件20拉离电路板，防雷器件20的各端口与电路板的各焊接点同时断开连接，从而同时断开防雷器件20与各条电源线路的连接。这样能够在防雷器件20出现故障过热时，同时切断防雷器件20与所有电源线路的连接，避免了由于防雷器件20故障而导致的电源线路起火燃烧的风险，有效保障了电源线路的安全。浪涌保护装置的结构，不但能够降低制作成本，而且支架10b的设置也有利于维持防雷器件20稳定，在防雷器件20正常工作时，避免防雷器件20脱离电路板，在防雷器件20故障过热时，又能在防雷器件20脱离电路板时，避免过热的防雷器件20受弹簧拉力的影响而撞击浪涌保护装置中的其他部件，从而导致其他意外的发生。

图9-图11示出了防雷器件20还包括两个限压型防护器件21的情况，可选地，限压型防护器件21可以焊接在电路板上。两个限压型防护器件21可以分别在火线l和零线n承受过压时进行电压钳位，将火线l和零线n上的电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对限压型防护器件21连接的气体放电管的保护。图12是图9所示浪涌保护装置的另一种电路结构示意图。结合图9-图10和图12，可选地，两个限压型防护器件21也可以分别连接在地线pe和零线n上，在地线pe和零线n承受过压时进行电压钳位，从而实现对限压型防护器件21连接的气体放电管的保护。可选地，两个限压型防护器件21还可以分别连接在火线l和地线pe上，在火线l和地线pe承受过压时进行电压钳位，从而实现对限压型防护器件21连接的气体放电管的保护。可以结合浪涌保护装置与电源电路的实际结构和应用情况对限压型防护器件21的设置位置进行布局，本实用新型实施例对比不进行限制。

图13是本实用新型实施例提供的另一种浪涌保护装置的外部结构示意图；图14是图13所示浪涌保护装置在正常模式下的剖面结构示意图；图15是图13所示浪涌保护装置在故障模式下的剖面结构示意图；图16是图14所示浪涌保护装置的电路结构示意图。结合图13-图16，可选地，固定件10为壳体，防雷器件20与弹性部件30均设置于壳体内。将防雷器件20与弹性部件30设置于壳体内，有利于保护防雷器件20与弹性部件30，避免防雷器件20与弹性部件30由于接触过多空气和水分而生锈或失效。

参考图13-图16，可选地，壳体包括与引脚11对应设置的限位槽15，引脚11卡设在限位槽15内；弹性部件30为弹簧，弹簧套设在一个引脚11上，弹簧的第一端连接壳体，弹簧的第二端连接防雷器件20。示例性地，壳体的宽度可以与防雷器件20的宽度适配，壳体的长度可以与防雷器件20的高度、各引脚11的长度，以及弹簧处于拉伸状态时的长度适配。引脚11可以是金属引脚，引脚11可以固定在限位槽15内，从而使引脚11与浪涌保护装置的壳体固定连接，通过引脚11的一端将浪涌保护装置接入电源线路，引脚11的另一端可以通过焊料与防雷器件20的三个端口焊接。正常工作条件下，参见图14，弹簧储存弹性势能，处于压缩状态，防雷器件20的三个端口分别与三个引脚11焊接。当电源线路遭受雷击、出现浪涌电压或操作过电压等情况时，防雷器件20在长时间过电流作用下会不断产生热量，并将热量传导至防雷器件20的各端口与电路板的焊接点，当热量达到焊料的熔点时，参见图15，弹簧释放弹性势能，将防雷器件20沿远离引脚11的方向推离引脚11，防雷器件20的各端口与各引脚11同时断开连接，从而同时断开防雷器件20与各条电源线路的连接。这样能够避免了由于防雷器件20故障而导致的电源线路起火燃烧的风险，有效保障了电源线路的安全。另外，防雷器件20设置于浪涌保护装置的壳体内部，不但能够保护防雷器件20，也能在防雷器件20因故障脱离引脚11时，避免过热的防雷器件20受弹簧推力的影响而脱离浪涌保护装置，从而导致其他意外的发生。

本实用新型实施例还提供了一种用电设备。图17是本实用新型实施例提供的一种用电设备的结构示意图。如图17所示，该用电设备上可以使用本实用新型上述实施例所述的浪涌保护装置。图17示意性地示出了用电设备为电脑的情况，在实际应用过程中，该用电设备可以有多种形式，例如汽车电子、通讯、新能源、安防、消费电子、工业电子、医疗电子等装置中的用电设备等。本实用新型实施例提供的用电设备包括上述实施例中的浪涌保护装置，因此本实用新型实施例所提供的用电设备也具备上述实施例中的浪涌保护装置所具备的有益效果，这里不再赘述。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。