一种基于电子元器件的电路保护模块的制作方法

本发明涉及一种电路保护装置，尤其涉及一种基于电子元器件的电路保护模块。

背景技术：

电涌保护器或电涌抑制器(surgesuppressor)，也叫电涌保护装置，是一种为各种敏感或昂贵的电子设备，如电脑及通讯相关设备上的电子元件提供过电压安全防护的保护装置。现有的电涌保护装置通常是专为中等或一般条件下的电涌过电压保护设计，所以在电涌过电压能量较小或时间较短时，此时的电涌保护装置不能快速灵敏的响应保护，所以我们通常会把电压敏感保护元件(如压敏电阻)直接应用在电子电路上实现保护电子电路的目的。常用的压敏电阻是包括由氧化锌颗粒和复杂的晶内颗粒材料构成的电子器件，它是一个电压非线性器件，独特的电压电流特性是敏感电子电路的理想保护器件，但它的材料组成决定了自身在过电压短路过载时极易损坏起火燃烧，对附近敏感的电子电路和元件产生灾难性的破坏。所以，我们需要一种更安全更灵敏的电涌保护装置，可应用在如通讯、电脑、电视、空调等高精密控制电路上的电涌过电压短路过载的保护中，如电子电路因为额外的电磁干扰突然产生瞬时尖峰电流或者过电压时，该电涌保护装置能在瞬间内导通吸收、泄放掉电涌过电压起到保护电子设备作用，而在短路过载造成电涌装置损坏时能快速分离该电涌保护装置，避免造成火灾对电子设备形成灾难性破坏。

目前现有的带灭弧功能的电涌保护器或电涌抑制器，其普遍采用遮蔽并切断电弧的方法灭弧，如中国专利号码为200810088691.x公开的一种用于电涌保护的热保护压敏电阻器模块，主要由金属氧化物压敏电阻器和一个热响应开关，一套带有压缩弹簧和楔形灭弧器的推进器，以及外壳所组成。热响应开关与金属氧化物压敏电阻器之间存在紧密的热耦合。当金属氧化物压敏电阻器受到过应力时，它本身会发热，热响应开关立即感受到热量，使低熔点焊料的焊点发生软化，在带有弹簧和楔形灭弧器的推进器和有回弹力的导电连接臂的共同作用下，迫使焊点迅速断开并把楔形灭弧器部分插入到焊点断处形成的间隙之间，加强灭弧的作用。

又如中国专利号码为201420145977.8公开了一种带灭弧的电涌抑制器，包括含失效指示输出脚的固定座、设置在固定座一侧的带有热脱离器的压敏电阻本体，其特征在于弹片与压敏电阻本体间的弹片内侧设置有绝缘片，绝缘片的一侧通过转轴转动连接在固定座上，在绝缘片与固定座间设置有压力弹簧。和专利号为cn200480041240.0公开的一种用于防止电气系统遭受浪涌电压的装置，其包括一个或多个保护部件，所述保护部件设有用于连接所述保护部件与所述系统的装置，以及用于从所述系统断开所述部件的装置，其特征在于，所述装置包括灭弧装置，用于防止当所述断路器装置处于开路状态时在断路器装置与连接装置之间形成电弧，其中所述灭弧装置包括隔离板，该隔离板能够在间隙中运动，并包括待定位在断路器装置与连接装置之间的中部以及侧部，该侧部形成为用于防止电弧绕过所述灭弧装置。还描述了电涌电压保护装置。

上述公开的设计中，响应开关组件的开关电极在热脱离时，其分离动作采用的是遮蔽并切断电弧的方式，此方法中的遮弧机构需有一个行程才能到达位置遮蔽、切断电弧，无法在开关分离瞬间使遮弧机构进入开关电极的空隙以切断电弧，所以，在这条件下的压敏电阻将瞬间大量过载、过热和最终引起火灾、爆炸，这种灾难性的破坏会烧毁附近敏感的电子设备及元件，从而造成整个电子系统崩溃损坏，安全性不够高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的电涌保护装置在过电压造成装置短路过载时的缺陷和不足，提供了一种基于电子元器件的电路保护模块，它具有防止电弧产生及在短路过载电流下快速分断功能，能有效地防止电弧产生及在短路过载时能快速分离该电涌保护装置，可以从根本上杜绝火灾隐患从而保证电子设备的安全。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于电子元器件的电路保护模块，包括壳体、防弧组件、电压敏感组件、灭弧元件、响应开关组件和电极引出脚；所述的壳体包括内壳和外盖；所述的防弧组件包括防弧弹射器和弹性元件；所述的电压敏感组件包括至少一个电压敏感元件；所述的响应开关组件包括热敏元件、正面电极以及脱扣电极；所述脱扣电极由活动电极片、电极焊接端和浪涌保险开关形成电连接所构成；所述的电极引出脚包括软导体、第一电极引出脚和第二电极引出脚；所述的活动电极片固定在防弧弹射器的前端；所述的内壳与所述外盖接合时形成三个封闭腔体，所述的三个封闭腔体分别为第一腔体、第二腔体和第三腔体，其中第一腔体与第三腔体位于内壳的同一侧，第一腔体与第三腔体之间设有挡板，挡板固定在内壳上，第三腔体内设有灭弧台阶，挡板与灭弧台阶之间无缝紧贴，且挡板高度比灭弧台阶的高度高出正面电极的厚度；所述的灭弧元件设在第三腔体的灭弧台阶的上方，并通过焊接方式或扣压方式与脱扣电极的电极焊接端固定；所述的灭弧台阶上设有通往第二腔体的电极孔。

所述的电压敏感元件设置在所述第二腔体内；所述的防弧组件设置在所述第一腔体内，所述的防弧组件的防弧弹射器两侧设有两个翼臂；所述的第一腔体内还设有防弧弹射器的滑槽，滑槽与防弧弹射器的翼臂相套接；所述的弹性元件设在第一腔体的滑槽内；所述的防弧弹射器受弹性元件偏置，且弹性元件与翼臂的前端套接。

所述的电压敏感元件正反两面设有金属电极片，其中一个金属电极片上设有背面电极，并位于第二腔体内；所述正面电极设在另一个金属电极片上，且穿过所述的电极孔由第二腔体伸到第三腔体内，并朝挡板方向弯折；当所述的防弧弹射器与挡板相触，所述的电极焊接端贴着挡板伸至第三腔体内，此时，所述的电极焊接端与正面电极的弯折末端上下对应贴合；所述灭弧元件靠近防弧弹射器一端边缘与电极焊接端的前端边缘水平相切，且灭弧元件水平贴合在正面电极的弯折端上。

所述的第一腔体内还设有插槽，所述第二腔体的内的侧角设有卡槽；所述第一电极引出脚通过所述插槽从第一腔体延伸到内壳外，所述第二电极引出脚通过所述卡槽从第二腔体延伸到内壳外；所述软导体的两端通过金属合金焊料锡焊或点焊的方式分别与所述活动电极片和第一电极引出脚内端构成电连接，所述背面电极通过金属合金焊料锡焊的方式与第二电极引出脚内端构成电连接；第一电极引出脚外端和第二电极引出脚外端伸出所述内壳外形成两个外接引脚。

所述电极焊接端与正面电极的弯折末端之间，通过热敏元件锡焊后，所述的脱扣电极与正面电极构成电连接。

所述的基于电子元器件的电路保护模块还包括指示该电涌保护装置状态的指示装置和遥信告警装置；所述的指示装置是电气指示装置或机械指示装置；所述的外盖上还设有指示窗口和遥信缺口；所述的遥信告警装置还设有告警引出脚。

所述的热敏元件是易熔的金属合金焊料或导电聚合物；所述的浪涌保险开关是一种熔断后瞬间汽化的金属合金材料。

所述的电压敏感元件为压敏电阻式敏感元件、或者放电管式敏感元件、或者放电间隙式敏感元件。

作为本发明的进一步说明，浪涌保险开关是一种熔断后瞬间汽化的金属合金材料，当通过浪涌保险开关的瞬时电涌过电压、过电流或短路过载电流超过预置的阈值时，浪涌保险开关会熔断汽化，从而促使脱扣电极的活动电极片和电极焊接端分离，即实现电涌保护装置具备在短路过载电流下快速分断的功能。

作为本发明的进一步说明，所述的热敏元件是一种易熔的金属合金焊料，可预置其熔化的温度阈值，在达到预置的温度阈值时热敏元件会迅速熔化。

作为本发明的进一步说明，在外盖上设有用来显示指示装置动作状态的指示窗口，即电涌保护装置具有工作状态指示和遥信告警的功能。

作为本发明的进一步说明，所述第一电极引出脚外端和第二电极引出脚外端伸出内壳外形成的两个外接引脚，两个外接引脚可以进行弯折使用，并把这两根外接引脚分别连接在相线和中性线或地线上。

作为本发明的进一步说明，所述的响应开关组件与电压敏感组件串联形成常闭工作状态，遥信告警装置的开关未受外应力的压迫，即为电涌保护装置正常工作状态。

作为本发明的进一步说明，当响应开关组件在正常工作状态时是常闭开关，其中所述热敏元件与电压敏感组件串联构成电连接并具有紧密的热耦合。

本发明具备的有益效果：

1、本发明的基于电子元器件的电路保护模块具有受热温升瞬间弹射脱离和过电压短路过载瞬间弹射脱离的保护功能。

2、本发明的响应开关组件在受热温升瞬间弹射脱离，或者是在短路过载瞬间弹射脱离时，脱扣电极瞬间远离正面电极，同时灭弧元件起到瞬间灭弧的效果。

3、本发明不论何种脱离情况，该保护装置都可以瞬间分断，在电弧还未产生时就已形成有效的绝缘强度，彻底防止电弧产生，安全可靠。

附图说明

图1是本发明实施例2中电涌保护装置故障热脱扣后的剖面示意图；

图2是本发明内壳的背面结构示意图；

图3是本发明实施例1中电涌保护装置正常工作状态的剖面示意图；

图4是本发明实施例1中电涌保护装置故障热脱扣后的剖面示意图；

图5是本发明实施例1中电涌保护装置故障电流开断后的剖面示意图；

图6是本发明实施例2中电涌保护装置正常工作状态的剖面示意图；

图7是本发明的内壳及防弧弹射器的结构拆解示意图；

图8是本发明实施例2中电涌保护装置故障电流开断后的剖面示意图；

图9是本发明实施例3中电涌保护装置正常工作状态的剖面示意图；

图10是本发明实施例3中电涌保护装置故障热脱扣后的剖面示意图；

图11是本发明实施例3中电涌保护装置故障电流开断后的剖面示意图；

图12是本发明的外盖的结构示意图；

图13是本发明的电压敏感元件的结构示意图；

图14是本发明的第一电极引出脚的结构示意图；

图15是本发明的第二电极引出脚的结构示意图。

图中标记：1、内壳,1a、第三腔体，1b、第一腔体，1c、第二腔体，2、外盖，2a、指示窗口，2b、遥信缺口，3、防弧弹射器，4、遥信告警装置，4a、告警引出脚，5、滑槽，6a、活动电极片，6b、浪涌保险开关，6c、电极焊接端，7、电压敏感元件，7a、正面电极，7b、背面电极，8、第一电极引出脚，8a、第一电极引出脚外端，8b、第一电极引出脚内端，9、第二电极引出脚，9a、第二电极引出脚外端，9b、第二电极引出脚内端，10、翼臂，11、指示装置，12、软导体，13、热敏元件，14、弹性元件，15、插槽，16、电极孔，17、挡板，18、卡槽，19、灭弧台阶，20、灭弧元件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明，但是本发明的保护范围不仅仅局限于以下优选的具体实施方式，凡是通过本发明中弹射脱扣电极来增强断弧绝缘效果的技术方案，都在本发明的保护范围内；本发明中电涌保护装置对电压敏感元件、弹性元件及软导体的材料类型不做限制，加以详细说明本发明电涌保护装置的结构。

实施例1：

一种基于电子元器件的电路保护模块，包括壳体、防弧组件、电压敏感组件、灭弧元件20、响应开关组件和电极引出脚；所述的壳体包括内壳1和外盖2；所述的防弧组件包括防弧弹射器3和弹性元件14；所述的电压敏感组件包括至少一个电压敏感元件7；所述的响应开关组件包括热敏元件13、正面电极7a以及脱扣电极；所述脱扣电极由活动电极片6a、电极焊接端6c和浪涌保险开关6b形成电连接所构成；所述的电极引出脚包括软导体12、第一电极引出脚8和第二电极引出脚9；所述脱扣电极的活动电极片6a固定在防弧弹射器3的前端；所述的内壳1与所述外盖2接合时形成三个封闭的腔体，分别为第一腔体1b、第二腔体1c和第三腔体1a，其中第一腔体1b与第三腔体1a位于内壳的同一侧，第一腔体1b与第三腔体1a之间设有挡板17，挡板17固定在内壳上，第三腔体1a内设有灭弧台阶19，挡板17与灭弧台阶19之间无缝紧贴，且挡板(17)高度比灭弧台阶(19)的高度高出正面电极(7a)的厚度；所述的灭弧元件20设在第三腔体1a的灭弧台阶19的上方，并通过焊接方式或扣压方式与脱扣电极的电极焊接端6c固定；所述的灭弧台阶19上设有通往第二腔体1c的电极孔16。

所述电压敏感元件7设置在所述第二腔体1c内；所述防弧组件设置在所述第一腔体1b内，所述防弧组件的防弧弹射器3两侧设有两个翼臂10；所述的第一腔体1b内还设有防弧弹射器3的滑槽5，所述的滑槽5与防弧弹射器3的翼臂10相套接；所述的弹性元件14设在第一腔体1b的滑槽5内；所述的防弧弹射器3受所述弹性元件14偏置，且弹性元件14与翼臂10的前端套接。

所述的电压敏感元件7正反两面设有金属电极片，其中一个金属电极片上设有背面电极7b，并位于第二腔体1c内；所述正面电极7a设在另一个金属电极片上，且穿过所述的电极孔16由第二腔体1c伸到第三腔体1a内，并朝挡板17方向弯折；当所述防弧弹射器3与所述的挡板17相触，所述电极焊接端6c贴着挡板17伸至第三腔体1a内，此时，所述电极焊接端6c与正面电极7a的弯折末端上下对应贴合；所述灭弧元件20靠近防弧弹射器3一端边缘与电极焊接端6c的前端边缘水平相切，且灭弧元件20水平贴合在正面电极7a的弯折端上。

所述的第一腔体1b内还设有插槽15，所述第二腔体1c的内的侧角设有卡槽18；所述第一电极引出脚8通过所述插槽15从第一腔体1b延伸到内壳1外，所述第二电极引出脚9通过所述卡槽18从第二腔体1c延伸到内壳1外；所述软导体12的两端通过金属合金焊料锡焊或点焊的方式分别与所述活动电极片6a和第一电极引出脚内端8b构成电连接，所述背面电极7b通过金属合金焊料锡焊的方式与第二电极引出脚内端9b构成电连接；第一电极引出脚外端8a和第二电极引出脚外端9a伸出所述内壳1外形成两个外接引脚。

所述电极焊接端6c与正面电极7a的弯折末端之间，通过热敏元件13锡焊后，所述的脱扣电极与正面电极7a构成电连接。

所述的基于电子元器件的电路保护模块还包括指示该电涌保护装置状态的指示装置11和遥信告警装置4；所述的指示装置11是电气指示装置或机械指示装置；所述的外盖2上还设有指示窗口2a和遥信缺口2b；所述的遥信告警装置4还设有告警引出脚4a。

所述的热敏元件13是易熔的金属合金焊料或导电聚合物；所述的浪涌保险开关6b是一种熔断后瞬间汽化的金属合金材料。

所述的电压敏感元件7为压敏电阻式敏感元件、或者放电管式敏感元件、或者放电间隙式敏感元件。

浪涌保险开关6b是一种熔断后瞬间汽化的金属合金材料，当通过浪涌保险开关6b的瞬时电涌过电压、过电流或短路过载电流超过预置的阈值时，浪涌保险开关6b会熔断汽化，从而促使脱扣电极的活动电极片6a和电极焊接端6c分离，即实现电涌保护装置具备在短路过载电流下快速分断的功能。

所述的热敏元件13是一种易熔的金属合金焊料，可预置其熔化的温度阈值，在达到预置的温度阈值时热敏元件13会迅速熔化。

在外盖2上设有用来显示指示装置11动作状态的指示窗口2a，即电涌保护装置具有工作状态指示和遥信告警的功能。

所述第一电极引出脚外端8a和第二电极引出脚外端9a伸出内壳1外形成的两个外接引脚，两个外接引脚可以进行弯折使用，并把这两根外接引脚分别连接在相线和中性线或地线上。

所述响应开关组件与电压敏感组件串联形成常闭工作状态，遥信告警装置4的开关未受外应力的压迫，即为电涌保护装置正常工作状态。

当响应开关组件在正常工作状态时是常闭开关，其中所述热敏元件13与所述电压敏感组件串联构成电连接并具有紧密的热耦合。

在本实施例中，指示装置11为一顶杆，其设在防弧弹射器3的末端，与防弧弹射器3为一整体，在外盖2上的相应位置设有供指示装置11伸出的指示窗口2a和遥信缺口2b，遥信告警装置4是独立开关。

遥信告警装置4设置在外盖2内，其告警引出脚4a伸出外盖2外。弹性元件14放置在两个滑槽5内，防弧弹射器3通过两侧翼臂10插入滑槽5中直到碰触正面电极7a，防弧弹射器3压迫弹性元件14使其呈压缩状态。

在电源系统中使用电涌保护装置时，把两根外接引脚分别连接在相线和中性线上，此时，指示装置11在指示窗口2a内，遥信告警装置4的开关未受外应力的压迫，即为电涌保护装置的正常工作状态。

当响应开关组件在正常工作状态时是常闭开关，其中所述热敏元件13与所述电压敏感组件串联构成电连接并具有紧密的热耦合；若电压敏感元件7因线路上的短路过载电流及自身寿命老化产生的漏电流造成电压敏感元件7温升，这个温度传递到正面电极7a上，促使其上的热敏元件13达到预置温度阈值而熔化，防弧弹射器3受弹性元件14的弹性应力作用向远离正面电极7a的方向弹射，脱扣电极随着防弧弹射器3向远离正面电极7a的方向弹射，促使所述脱扣电极与所述正面电极7a瞬间分离，防止脱扣电极瞬间弹射分离时产生的电弧形成电击穿引发短路过载；同时，灭弧元件20随着脱扣电极的电极焊接端6c向挡板17方向滑动，灭弧元件20滑动过程始终贴在正面电极7a的弯折端上，与灭弧台阶19形成一个封闭的空间，使正面电极7a处于这个封闭的空间，最终起到了瞬间灭弧的效果；彻底隔绝了脱扣电极与正面电极7a间的电连接。

另外，若通过脱扣电极的瞬时电涌过电压、过电流或短路过载电流超过预置的阈值时，其上的浪涌保险开关6b瞬间熔断汽化致使活动电极片6a和电极焊接端6c分离，防弧弹射器3受弹性元件14的弹性应力作用向远离正面电极7a的方向弹射，其中活动电极片6a跟随防弧弹射器3远离电极焊接端6c。如此，电极焊接端6c与活动电极片6a之间形成充足的绝缘强度，彻底防止活动电极片6a分断时产生的电弧形成电击穿；并吹断因活动电极片6a与电极焊接端6c分断时产生的电弧，防止瞬间熔断并弹射分离时产生的电弧形成电击穿引发短路过载。

此时响应开关组件的工作状态由常闭转变为常开，过程中电涌保护装置上的指示装置11发生移动位移，从指示窗口2a可观察到其与正常工作状态不同的变化，同时，防弧弹射器3末端对遥信告警装置4的开关造成压迫并静止，促使其开关状态发生变化。这样既完成了一个机械式的失效指示，同时又送出该电涌保护装置保护失效的遥信电信号。

其中，通常预置弹性元件14的弹性应力足够大，以确保响应开关组件中的脱扣电极在瞬间脱离，及保持充足的绝缘强度。

实施例2：

本发明的一种基于电子元器件的电路保护模块的另一种实施方式。该实施例具有与实施例1中大部分组件相似的结构和用法，主要区别在于：

所述的电涌保护装置不含遥信告警装置4。

所述软导体12的两端通过金属合金焊料点焊的方式分别与所述活动电极片6a和第一电极引出脚内端8b构成电连接。

所述的指示装置11是机械指示装置11。

所述的热敏元件13是导电聚合物。

所述的电压敏感元件7为放电管式敏感元件。

所述第一电极引出脚外端8a和第二电极引出脚外端9a伸出内壳1外形成的两个外接引脚，并把这两根外接引脚分别连接在相线和地线上。

在电源系统中使用电涌保护装置时，把两根外接引脚弯折后分别连接在相线和地线上，此时，指示装置11缩在指示窗口2a内，即为电涌保护装置的正常工作状态。

实施例3：

本发明的一种基于电子元器件的电路保护模块的另一种实施方式。该实施例具有与实施例1中大部分组件相似的结构和用法，主要区别在于：

电涌保护装置不含指示装置11和指示窗口2a，而以遥信告警装置4作为工作状态指示；

所述的电压敏感元件7为放电间隙式敏感元件。

外盖2设有遥信缺口2b，遥信告警装置4设置在外盖2内，其告警引出脚4a伸出外盖2外。在电源系统中使用电涌保护装置时，把两根外接引脚分别连接在相线和中性线或地线上，此时，遥信告警装置4的开关未受外应力的压迫，即为电涌保护装置的正常工作状态。