一种堆叠组合固体放电管保护模块的制作方法

本实用新型涉及电源电路过压保护技术领域，用于电路保护，是一种可调高触发电压和低残压过压保护模块，具体是一种堆叠组合固体放电管保护模块。

背景技术：

固体放电管是一种新的瞬变电压吸收器件，是一种使用于设备输入端的高压保护元件具有纳秒级的响应速度，动作电压稳定，使用寿命长，能双方向吸收正/负极性的瞬变电压。固体放电管或称半导体放电管与气体放电管一样同属能量转移型保护器件，但性能上更优越。固体放电管有一定的结电容，在脉冲状态下触发电压较直流击穿电压稍有提高(如200V的管子其脉冲触发电压为350V)，相比气体放电管的脉冲保护电压，固体放电管脉冲触发电压可以控制得很准确，从而使得保护效果更好。且气体放电管其触发时内部需要弧光放电来引发放电电流，速度上无法像固体放电管PN结的击穿电流触发器件导通放电般快速。另外，除了放电速度较慢，气体放电管还有几个缺点就是放电温度高易着火，气体会慢慢泄露寿命短等。当外加电压大于Vbo时，放电管很快进入导通状态，压降很小，起到了很好的保护作用。外加电压去掉后，电流很快就降到低于维持电流Ih，放电管自然恢复，回到断开状态。亦即，固体放电管器件相比气体放电管的优点是导通电压小，几乎无热耗，可重复使用，可长期使用，能承受较大的冲击电流，响应快，保护效果好，使用安全可靠，其性能优于其它气体放电管。

跟固体放电管同时属于半导体工艺的是瞬态抑制二极管TVS，虽然TVS在响应速度和重复使用上，跟固体放电管性能相当，但是在耐受浪涌能量和钳位电压方面有明显的劣势。因为瞬态抑制二极管是钳位式的保护模式，所以同样面积的芯片，固体放电管在通流能力远远大于瞬态抑制二极管，并且因为固体放电管是开关式的保护模式，所以保护电压非常低，适合用在对脉冲电压敏感的电路保护场合。

综合上述固体放电管特性的元件，若想提高浪涌抵抗能力，市面上有封装较大尺寸的芯片可以达到增加面积分摊能量从而提高抗浪涌的能力，但这种设计在提高触发保护电压的时候，会大幅度增加芯片制作的技术难度和增大芯片的面积，以及增加封装的成本；在采用有较高的工作电压和较高浪涌保护效果时，其他的保护组合又容易造成较大的脉冲电压，从而降低保护的效果，也同时会造成寿命短，长时间使用保护线路失效等问题，本实用新型提出的技术方案采用堆叠式组合，可按触发电压高低将固体放电管芯片在垂直方向加以组合，所组合完成器件特性可以达到任意希望高绝缘电压和低保护电压，同时降低使用成本，延长使用寿命和节省布线的面积。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对市面上在高工作电压和低电压保护效果的要求，提供一种可预调触发电压的过压保护器，具有高工作电压，强抗雷击能力，通流能力大，切断线路快速，保护电压精确以及成本低廉等优点。

按触发电压高低设计将所需固体放电管芯片在垂直方向加以焊接组合后，以引脚引出输入和输出两个端口，并以封胶方式将组合芯片加以包封，其中输入端口跟输出端口单向或双向，以共模或差模方式经由其中一端接地进行过压保护。

上述的堆叠组合固体放电管保护模块，其中：固体放电管芯片是二或二以上的数目，根据触发电压设计叠加而得。

上述的堆叠组合固体放电管保护模块，其中：露出电气连接部分是引线型或扁平状，以利后续，连接方式是插件式、机械夹紧或者是贴片式，或者这三种方式的组合。

上述的堆叠组合固体放电管保护模块，其中：所组成固体放电管模块由绝缘包封所保护，胶封层为注塑、浸胶、灌胶、热收缩膜或热收缩套管方式完成，电气连接至外部引脚至少部分露出胶封层外。

上述的堆叠组合固体放电管保护模块，其中：所述胶封层材料为环氧树脂、有机硅树脂、工程塑胶或聚乙烯所构成。

有益效果：

使用堆叠焊接技术按触发电压高低将所需数目固体放电管芯片在垂直方向加以焊接组合后，以引脚引出输入和输出两个端口，并以封胶方式将组合芯片加以包封。此堆叠组合固体放电管具有提高用电设备抗浪涌能力，极间电容小，适用范围广，稳定性好，可靠度高，机械结构简单等特点。

附图说明

图1是固体放电管的电流对电压示意图。

图2是本实用新型的电原理结构示意图。

图3是本实用新型的实施例1示意图。

图4是本实用新型的实施例2示意图。

具体实施方式

如图1所示，为固体放电管的电流对电压特性曲线。

如图2所示，此组合固体放电管芯片模组包括依设计所需要的叠层数目的固体放电管芯片、输入端口、和输出端口。其中固体放电管芯片的数目可以是二，或二以上的数目，按照设计所需电压数值叠加所需要数目。其中输入端口跟输出端口，P1和P2，具有双向的特性，可以共模或差模方式经由其中一端接地进行过压保护。在被保护电子线路或者设备正常工作的时候，工作电流正常流经过负载线路，过压保护器件处于高阻状态，固体放电管组合模块不影响被保护线路或者设备的正常工作；当有浪涌或者雷击电压来临时，过电压触发固体放电管组合而动作，会在极短的时间内与大地导通，将强大的电涌电流引入大地，从而保护了电子线路和被保护的设备，同时把电压瞬间泄放在某个极低的电压水平，从而保证了被保护线路或者设备。

如图3的实施例所示，图中部件名称为：固体放电管芯片301，依照所需电压来置放需要数目；进行焊接时所需要的锡膏302；所引出与外部进行电气连接的金属引脚304，材质可以是铜或合金；以模压注塑方式完成的胶封保护外壳303。以本实施例中固体放电管芯片为例，选用尺寸2.6mm x 2.6mm，触发电压为310V的芯片5片进行组合其触发电压在1550V左右，而组合后固体放电管模块能抵抗雷击波形8/20，500A，40次的打击，且安全保护后方的负载电路。

如图4的另一个实施例所示，图中部件名称为：固体放电管芯片401，依照所需电压来置放要数目；间隔在固体放电管芯片之间的铜片402，或者称为铜粒；所引出与外部进行电气连接的金属引脚404；以模压注塑方式完成的胶封保护外壳403。在这之间，芯片与铜片之间还是需要有锡膏涂布以进行焊接，在此图中为简明目的未标示出来。其中铜片的置入，可以增加焊接强度，且铜的导热快，可以进一步提升组合固体放电管模块的抗浪涌能力。

本实用新型在此原理上内部器件的组合可以有若干组合变化，比如固体放电管芯片数目或尺寸的增减，铜片的有无，包封材料及形式的变化，引脚的材质形状，安装方式由插件变为贴片或物理力夹紧，等等一种或者多种组合变化；凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。