本發(fā)明涉及電路保護(hù)元器件技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件及方法。

背景技術(shù)：

瞬態(tài)抑制二極管(transientvoltagesuppressor,簡(jiǎn)稱(chēng)為tvs)是電子線(xiàn)路中常用的過(guò)壓保護(hù)器件，它具有極快的響應(yīng)時(shí)間(亞納秒級(jí))和相當(dāng)高的浪涌吸收能力。當(dāng)它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時(shí)，tvs能以極高的速度把兩端間的阻抗值由高阻抗變?yōu)榈妥杩?，以吸收一個(gè)瞬間大電流，從而把它的兩端電壓鉗制在一個(gè)預(yù)定的數(shù)值上，保護(hù)后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲(positivetemperaturecoefficient,正溫度系數(shù)熱敏電阻器件，簡(jiǎn)稱(chēng)為ptc)是一種過(guò)流電子保護(hù)元件，是由經(jīng)過(guò)特殊處理的聚合樹(shù)脂(polymer)及分布在里面的導(dǎo)電粒子(carbonblack)組成。在正常操作下聚合樹(shù)脂緊密地將導(dǎo)電粒子束縛在結(jié)晶狀的結(jié)構(gòu)外，構(gòu)成鏈狀導(dǎo)電電通路，此時(shí)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲為低阻狀態(tài)，線(xiàn)路上流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)線(xiàn)路發(fā)生短路或過(guò)載時(shí)，流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的大電流產(chǎn)生的熱量使聚合樹(shù)脂融化，體積迅速增長(zhǎng)，形成高阻狀態(tài)，工作電流迅速減小，從而對(duì)電路進(jìn)行限制和保護(hù)。當(dāng)故障排除后，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲重新冷卻結(jié)晶，體積收縮，導(dǎo)電粒子重新形成導(dǎo)電通路，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲恢復(fù)為低阻狀態(tài)，從而完成對(duì)電路的保護(hù)，無(wú)須人工更換。

相關(guān)技術(shù)中的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)電路，ptc和tvs作為兩個(gè)獨(dú)立的器件應(yīng)用于保護(hù)電路中，由于tvs需要鉗制在一個(gè)預(yù)定數(shù)值電壓的場(chǎng)合，tvs導(dǎo)通時(shí)功耗較大，自身溫度迅速升高，tvs吸收的能量是有限的，往往由于ptc還未快速反應(yīng)，而此時(shí)tvs承受的功耗已超過(guò)額定穩(wěn)態(tài)功耗導(dǎo)致tvs溫度過(guò)高而熱擊穿失效。導(dǎo)致對(duì)過(guò)流過(guò) 壓的保護(hù)可靠性低，電路易被損壞。

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，目前尚未發(fā)現(xiàn)有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件及方法，以至少解決相關(guān)技術(shù)中過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件可靠性差的問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件，包括：一個(gè)或多個(gè)瞬態(tài)抑制二極管tvs，一個(gè)或多個(gè)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲ptc，其中，所述tvs與所述ptc熱耦合連接。

可選的，所述tvs包括單向tvs和/或雙向tvs。

可選的，所述tvs與所述ptc熱耦合連接的所述連接材料包括以下至少之一：導(dǎo)電導(dǎo)熱金屬、絕緣導(dǎo)熱膜、絕緣導(dǎo)熱膠、錫膏。

可選的，所述tvs與所述ptc封裝為一體。

可選的，所述器件通過(guò)設(shè)置在所述器件外部的插腳或貼片與外部電路進(jìn)行連接。

可選的，所述器件的表面設(shè)置外殼或包封涂料層。

器件根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種過(guò)流過(guò)壓保護(hù)方法，包括：當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)異常過(guò)流時(shí)，ptc將輸出電流限制在預(yù)設(shè)電流范圍內(nèi)；和/或，當(dāng)輸入電壓出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，tvs將所述輸出電壓嵌位在預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)，并通過(guò)所述tvs產(chǎn)生的熱能使得ptc進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，以避免所述tvs的損壞。

通過(guò)本發(fā)明，包括瞬態(tài)抑制二極管tvs和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲ptc，其中，所述tvs與所述ptc熱耦合連接，可以將tvs產(chǎn)生的熱量傳遞給ptc，ptc通過(guò)自身特性形成高阻狀態(tài)，起到保護(hù)電路的作用?？梢越鉀Q相關(guān)技術(shù)中過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件可靠性差的問(wèn)題，并提高了tvs器件的可靠性，同時(shí)解決了ptc保護(hù)速度慢，以及在低溫環(huán)境溫度下不保護(hù)的缺陷。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的器件貼片示意圖一；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的器件貼片示意圖二；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的器件插腳示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)一；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)二；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)三；

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)四；

圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)五。

具體實(shí)施方式

下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類(lèi)似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中還提供了一種過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件，該器件用于實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例及優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)進(jìn)行過(guò)說(shuō)明的不再贅述。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，該器件包括：瞬態(tài)抑制二極管tvs10，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲ptc12，其中，tvs與tvs熱耦合連接。

當(dāng)受保護(hù)的線(xiàn)路電壓低于tvs額定反向關(guān)斷電壓時(shí)，tvs處于反向關(guān)斷狀態(tài)，流過(guò)tvs的電流小于或等于其最大反向漏電流id，近乎開(kāi)路，因而不會(huì)影響器件或電器設(shè)備的正常工作，此時(shí)線(xiàn)路上流經(jīng)ptc的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)，ptc處于低阻狀態(tài)。而當(dāng)電壓瞬間高于tvs擊穿電壓vbr時(shí)，tvs阻值迅速下降，導(dǎo)通大電流，將電壓鉗制在被保護(hù)器件或電器設(shè)備能承受的電壓范圍內(nèi)，tvs導(dǎo)通并發(fā)熱，熱量可以傳遞給ptc,使ptc聚合樹(shù)脂融化，體積迅速增長(zhǎng)，形成高阻狀態(tài)，工作電流減小，從而對(duì)電路進(jìn)行限制和保護(hù)。當(dāng)故障排除后，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲重新冷卻結(jié)晶，體積收縮，導(dǎo)電粒子重新形成導(dǎo)電通路，ptc恢復(fù)為低阻狀態(tài)，tvs恢復(fù)為高阻狀態(tài)，從而完成對(duì)電路的保護(hù)，無(wú)須人工更換。

通過(guò)本實(shí)施例，包括瞬態(tài)抑制二極管tvs和自恢復(fù)保險(xiǎn)絲ptc，其中，tvs與ptc熱耦合連接，可以將tvs產(chǎn)生的熱量傳遞給ptc，ptc通過(guò)自身特性形成高阻狀態(tài)，起到保護(hù)電路的作用?？梢越鉀Q相關(guān)技術(shù)中過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件可靠性差的問(wèn)題，并提高了tvs器件的可靠性，同時(shí)解決了ptc保護(hù)速度慢，以及在低溫環(huán)境溫度下不保護(hù)的缺陷。

可選的，器件通過(guò)設(shè)置在器件外部的插腳或貼片與外部電路進(jìn)行連接。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的器件貼片示意圖一,如圖2所示,圖3是本發(fā)明實(shí)施例的器件貼片示意圖二,如圖3所示。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的器件插腳示意圖,如圖4所示，插腳從器件內(nèi)部延伸出。

可選的，器件的表面設(shè)置外殼或包封涂料層。

本實(shí)施例的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件可以對(duì)不同的電路進(jìn)行保護(hù)，設(shè)置在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，而在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中，ptc和tvs的個(gè)數(shù)和類(lèi)型可能不同?？蛇x的，器件由一個(gè)或多個(gè)ptc和一個(gè)單向tvs組成。亦或，器件由一個(gè)或多個(gè)ptc和一個(gè)或多個(gè)雙向tvs組成。下面進(jìn)行具體說(shuō)明：

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)一，如圖5所示，由一個(gè)ptc和一個(gè)單向tvs組成，應(yīng)用于直流電壓的場(chǎng)合。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)二，如圖6所示，由一個(gè)ptc和一個(gè)雙向tvs組成，應(yīng)用于交流電壓的場(chǎng)合。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)三，如圖7所示，由兩個(gè)ptc和一個(gè)雙向tvs組成，應(yīng)用于平衡電路的場(chǎng)合，可以抑制瞬態(tài)差模干擾。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)四，如圖8所示，由兩個(gè)ptc和兩個(gè)雙向tvs組成，應(yīng)用于平衡電路的場(chǎng)合，可以同時(shí)抑制瞬態(tài)差模和共模干擾。

圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)電路結(jié)構(gòu)五，如圖9所示，由兩個(gè)ptc和三個(gè)雙向tvs組成，應(yīng)用于平衡電路的場(chǎng)合，可以同時(shí)抑制瞬態(tài)差模和共模干擾，差模干擾的擊穿電壓由并接在線(xiàn)路上的單個(gè)雙向tvs確定。

在此需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件還可以是其他的電路結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行任意的變化和組合，如將一個(gè)或多個(gè)ptc和一個(gè)單向tvs進(jìn)行串聯(lián)設(shè)置。

實(shí)施例2

本實(shí)施例還提供了一種過(guò)流過(guò)壓保護(hù)方法，用于利用上述實(shí)施例中的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件實(shí)現(xiàn)過(guò)流過(guò)壓保護(hù)，包括：當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)異常過(guò)流時(shí)，ptc將輸出電流限制在預(yù)設(shè)電流范圍內(nèi)，可選的，ptc和tvs將輸出電流限制在預(yù)設(shè)電流范圍內(nèi)；和/或，當(dāng)輸入電壓出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，tvs將所述輸出電壓嵌位在預(yù)設(shè)電壓范圍內(nèi)，并通過(guò)所述tvs產(chǎn)生的熱能使得所述ptc進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，以避免所述tvs的損壞。

當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)異常過(guò)流時(shí)，ptc能按常規(guī)動(dòng)作，將輸出電流限制在很小的一個(gè)數(shù)值內(nèi)；當(dāng)輸入出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，內(nèi)部tvs能將輸出嵌位在某個(gè)特定的電壓，并通過(guò)tvs產(chǎn)生的熱能，使得ptc在此異常情況下也會(huì)快速進(jìn)行過(guò)流保護(hù)，避免tvs的損壞。

本實(shí)施例中的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件可以是上述實(shí)施例1中的器件。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件，包括自恢復(fù)保險(xiǎn)絲和瞬態(tài)抑制二極管。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲和瞬態(tài)抑制二極管以一定的方式緊貼并封裝成一體，tvs在過(guò)壓保護(hù)時(shí)產(chǎn)生的熱量，能很好地傳遞給ptc。ptc因溫度升高，其阻值迅速增大，從而避免tvs因溫度過(guò)高而熱擊穿，大大地提高了tvs器件的可靠性。同時(shí)解決了常規(guī)ptc保護(hù)速度慢，以及在低溫環(huán)境溫度下不保護(hù)的缺陷。

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲和瞬態(tài)抑制二極管熱耦合材料，可以但不限于以下幾種組合途徑：導(dǎo)電導(dǎo)熱金屬、絕緣導(dǎo)熱膜、絕緣導(dǎo)熱膠和錫膏等等。

過(guò)流過(guò)壓保護(hù)器件的外形可包括插腳和貼片兩種形式，外形可以由增加外殼或包封涂料涂覆形成。

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲和瞬態(tài)抑制二極管通過(guò)熱耦合材料組合成一體，熱耦合材料可以但不限于以下幾種組合：導(dǎo)電導(dǎo)熱金屬、絕緣導(dǎo)熱膜、絕緣導(dǎo)熱膠和錫膏等等。對(duì)于器件由多個(gè)tvs組成的電路也可以通過(guò)tvs芯片堆疊的方式進(jìn)一步縮小體積。

當(dāng)線(xiàn)路電壓低于tvs額定反向關(guān)斷電壓時(shí)，tvs處于反向關(guān)斷狀態(tài)，流過(guò)tvs的電流小于或等于其最大反向漏電流id，近乎開(kāi)路，因而不會(huì)影響器件或電器設(shè)備的正常工作，此時(shí)線(xiàn)路上流經(jīng)ptc的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)，ptc處于低阻狀態(tài)。當(dāng)電壓瞬間高于tvs擊穿電壓vbr時(shí)，tvs阻值迅速下降，導(dǎo)通大電流，將電壓鉗制在被保護(hù)器件或電器設(shè)備能承受的電壓范圍內(nèi)，tvs導(dǎo)通并發(fā)熱，熱量迅速傳遞給ptc。流經(jīng)自ptc的大電流產(chǎn)生的熱量和由tvs耦合過(guò)來(lái)的熱能，使ptc聚合樹(shù)脂融化，體積迅速增長(zhǎng)，形成高阻狀態(tài)，工作電流迅速減小，從而對(duì)電路進(jìn)行限制和保護(hù)。當(dāng)故障排除后，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲重新冷卻結(jié)晶，體積收縮，導(dǎo)電粒子重新形成導(dǎo)電通路，ptc恢復(fù)為低阻狀態(tài)，tvs恢復(fù)為高阻狀態(tài)，從而完成對(duì)電路的保護(hù)，無(wú)須人工更換。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。