一种板载电涌保护装置和电子设备的制作方法

本实用新型实施例涉及防雷技术领域，尤其涉及一种板载电涌保护装置和电子设备。

背景技术：

电涌保护装置为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护功能并得到广泛的应用，其性能的优劣直接关系到相关设备能否安全可靠的工作。

现有技术的电涌保护装置，在线路中采用单独的限压型防雷元件或者采用开关型防雷器件和限压型防雷器件串联作线路保护，以保护电子设备的安全运行。

但是，当线路遭受雷击或过电压时，防雷器件在持续过流或过压的情况下会产生大量热量，时间过长会导致起火燃烧，无法保证线路安全。且现有技术在线路中串联温度保险，有时温度保险很难断开，造成线路过热燃烧，而且成本相对较高。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种板载电涌保护装置和电子设备，以实现当线路遭受雷击或浪涌电压时，在防雷器件持续过流的情况下能够保证防雷器件及时脱离线路，保障线路安全，防止起火燃烧。

第一方面，本实用新型实施例提供一种板载电涌保护装置，包括电路板；

防雷器件，所述防雷器件通过焊料焊接于所述电路板上；

弹性部件，包括第一端和第二端，所述弹性部件的第一端与所述电路板固定连接，所述弹性部件的第二端与所述防雷器件固定连接，所述弹性部件储存弹性势能。

可选的，所述防雷器件包括：开关型防护器件；

所述开关型防护器件的第一端分别与第一电源线路和第三电源线路电连接，第二端与第二电源线路电连接。

可选的，所述板载电涌保护装置还包括设置于所述电路板上的第一限压型防护器件和第二限压型防护器件；

所述第一限压型防护器件的第一端与所述第一电源线路电连接，所述第一限压型防护器件的第二端与所述开关型防护器件的第一端电连接；所述第二限压型防护器件的第一端与所述第三电源线路电连接，所述第二限压型防护器件的第二端与所述开关型防护器件的第一端电连接。

可选的，所述开关型防护器件为半导体放电管、气体放电管或开路失效气体放电管；所述限压型防护器件为压敏电阻、瞬态抑制二极管或静电保护器。

可选的，所述弹性部件为弹簧或弹片。

可选的，所述弹性部件为弹簧，所述弹簧处于拉伸状态；

所述电路板包括固定孔；

所述弹簧的第一端与所述开关型防护器件固定连接，所述弹簧的第二端与所述固定孔固定连接。

可选的，所述弹性部件为弹簧，所述弹簧处于压缩状态；

所述电路板还包括盖板；

所述弹簧的第一端与所述盖板固定连接，所述弹簧的第二端与所述开关型防护器件固定连接。

可选的，该板载电涌保护装置还包括绝缘滑槽；

所述绝缘滑槽固定于所述电路板上，所述开关型防护器件设置于所述绝缘滑槽内部。

可选的，所述弹性部件为弹片；

所述开关型防护器件的第二端通过所述弹片与第二电源线路电连接；所述弹片的第一端与所述电路板固定连接，所述弹片的第二端与所述开关型防护器件的第二端通过焊料焊接。

第二方面，本实用新型实施例提供一种电子设备，所述电子设备上使用本实用新型任意实施例提供的板载电涌保护装置。

本实用新型实施例将防雷器件通过焊料焊接于电路板上，并设置弹性部件与防雷器件固定连接，当线路遭受雷击或浪涌电压时，在防雷器件持续过流的情况下能保证防雷器件及时脱离线路，保障线路安全，防止起火燃烧。且与现有技术相比，不需要在线路中串联温度保险，成本较低。

附图说明

图1为现有技术的一种板载电涌保护装置的电气连接结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种板载电涌保护装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种板载电涌保护装置的电气连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的电气连接结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图；

图6为图5中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图；

图8为图7中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图；

图10为图9中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图；

图12为图11中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图；

图13为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

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。

图1为现有技术的一种板载电涌保护装置的电气连接结构示意图。参考图1，板载电涌保护装置的电路包括第一限压型防雷器件101、第二限压型防雷器件102、第三限压型防雷器件103、开关型防雷器件11、第一温度保险121、第二温度保险122和第三温度保险123。其中，第一限压型防雷器件101的第一端通过第一温度保险121与火线l电连接，第一限压型防雷器件101的第二端与零线n电连接；第二限压型防雷器件102的第一端通过第二温度保险122与零线n电连接，第二限压型防雷器件102的第二端与开关型防雷器件11的第一端电连接，第三限压型防雷器件103的第一端通过第三温度保险123与火线l电连接，第三限压型防雷器件103的第二端与开关型防雷器件11的第一端电连接，开关型防雷器件11的第二端与地线pe电连接。

由于火线l和零线n之间有持续的工频电压，在限压型防雷器件上容易存在漏电流，使得限压型防雷器件容易发生质变甚至劣化，导致持续大电流通过，若防雷器件无法与线路及时脱离，时间过长会发生起火燃烧。

每一温度保险在与其串联的限压型防雷器件出现雷击失效、起火燃烧时，感知该限压型防雷器件的温度升高而断开。由于温度保险感知限压型防雷器件的温度的精准度较差，以及感知热量较慢，且为了使温度保险能够承受雷击电流，需要选择额定电流较大的温度保险，会发生限压型防雷器件出现雷击失效、起火燃烧时，温度保险仍未熔断的现象，因此，现有的电涌保护装置的安全性较差。

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种板载电涌保护装置。图2为本实用新型实施例提供的一种板载电涌保护装置的结构示意图，参考图2，该板载电涌保护装置包括电路板20；

防雷器件30，防雷器件30通过焊料焊接于电路板20上；

弹性部件40，包括第一端和第二端，弹性部件40的第一端与电路板20固定连接，弹性部件40的第二端与防雷器件30固定连接，弹性部件40储存弹性势能。

具体的，当线路遭受雷击或过电压时，防雷器件30能够将浪涌电流泄放到大地，或者阻止浪涌电流进入电路板20。防雷器件30通过焊料与电路板20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。当电路板20遭受雷击或浪涌电压时，在长时间的过流作用下，防雷器件30会产生高热量，当热量达到焊料的软化度时，弹性部件40将防雷器件30拉开，使防雷器件30脱离电路板，防止发生意外火灾，其中弹性部件40的第一端与设置于电路板20上的固定孔60固定连接，第二端与防雷器件30固定连接，使得弹性部件40处于水平状态，与电路板20平行。

另外，与现有技术相比，本实用新型实施例仅采用弹性部件40结合防雷器件30的自身特性，就可以实现防雷器件30与电路板20线路脱离，保障线路安全，且不需要串联温度保险丝，有利于降低成本。

图3为本实用新型实施例提供的一种板载电涌保护装置的电气连接结构示意图，参考图2和图3，在上述实施例的基础上，可选的，防雷器件30包括：开关型防护器件31；

开关型防护器件31的第一端a1分别与第一电源线路和第三电源线路电连接，第二端a2与第二电源线路电连接；

其中，防雷器件30也可以为限压型防护器件。具体的，第一电源线路与开关型防护器件31的第一端a1焊接，第三电源线路也与开关型防护器件31的第一端a1焊接，第二电源线路与开关型防护器件31的第二端a2焊接，弹性部件40与开关型防护器件31固定连接。当线路遭受雷击或浪涌电压时，在长时间的过流作用下，开关型防护器件31会产生高热量，由于弹性部件40存储弹性势能，当热量达到焊料的软化度时，弹性部件40利用弹性势能将开关型防护器件31拉开，使开关型防护器件31的第一端a1与第一电源线路和第三电源线路断开，第二端a2与第二电源线路断开，即，第二电源线路相对于第一电源线路和第三电源线路均断开，且第一电源线路与第三电源线路也相互断开。

示例性的，第一电源线路可以为零线n，第二电源线路可以为火线l，第三电源线路可以为地线pe。在实际使用过程中，会出现电源线路反接的情况，例如，将火线l和零线n接反的情况，本实用新型实施例可以在火线l和零线n接反时，第二压敏电阻52和开关型防护器件31连接于接反的火线l和地线pe之间，切断接反的火线l和保护线pe的工频续流，以确保线路安全。

需要说明的是，开关型防护器件31的第一端a1不限于仅与第一电源线路和第三电源线路焊接，可以根据实际需要增加其他电源线路与第一端a1焊接，以保证与该板载电涌保护装置电连接的后级电路的安全性。且本实用新型实施例不对第一电源线路、第二电源线路和第三电源线路的类型做出限制，三条电源线路可以任意接线。

可选的，图4为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的电气连接结构示意图，在上述实施例的基础上，参考图4，第一电源线路和第三电源线路电连接后再与开关型防护器件31的第一端a1电连接，第二电源线路与开关型防护器件31的第二端a2焊接，弹性部件40与开关型防护器件31固定连接。当线路遭受雷击或浪涌电压时，在长时间的过流作用下，开关型防护器件31会产生高热量，由于弹性部件40存储弹性势能，当热量达到焊料的软化度时，弹性部件40利用弹性势能将开关型防护器件31拉开，使开关型防护器件31的第一端a1与第一电源线路和第三电源线路同时断开，第二端a2与第二电源线路断开，即，第二电源电路相对于第一电源线路和第三电源线路断开，但第一电源线路与第三电源线路仍保持电连接。

需要说明的是，图3和图4分别为电源线路不同连接方式下板载电涌保护装置的电气连接结构示意图，其中，图3为第一电源线路和第三电源线路分别与开关型防护器件31的第一端a1焊接的电气连接结构示意图，图4为第一电源线路和第三电源线路电连接的电气连接结构示意图。

可选的，板载电涌保护装置还包括设置于电路板20上的第一限压型防护器件51和第二限压型防护器件52，第一限压型防护器件51的第一端与第一电源线路电连接，第一限压型防护器件51的第二端与开关型防护器件31的第一端a1电连接；第二限压型防护器件52的第一端与第三电源线路电连接，第二限压型防护器件52的第二端与开关型防护器件31的第一端a1电连接。在上述实施例的基础上，开关型保护器件31是一种无雷电瞬时过电压时呈高阻抗特性，一旦响应雷电瞬过电压，其阻抗突变为低阻抗特性，允许雷电流通过的保护器件；当若开关型保护器件31长时间通过大电流，则会使得开关型保护器件31产生高热量，造成火灾。弹性部件40与开关型防护器件31固定连接，当电路板20遭受雷击或浪涌电压时，在长时间的过流作用下，开关型防护器件31会产生高热量，由于弹性部件40存储弹性势能，当热量达到焊料的软化度时，弹性部件40利用弹性势能将防雷器件30拉开，使开关型防护器件31脱离电路板，防止发生意外火灾。

继续参考图3，可选的，开关型防护器31件为半导体放电管、气体放电管或开路失效气体放电管；所述限压型防护器件为压敏电阻、瞬态抑制二极管或静电保护器。

其中，半导体放电管(thyristorsurgesuppresser，tss)是利用晶闸管原理制成的，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。示例性的，开关型防护器31可以为气体放电管，限压型防护器件可以为压敏电阻，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。当线路无雷击或浪涌电压时，气体放电管可以将压敏电阻与线路系统隔离，使得压敏电阻中无泄漏电流；当线路遭受雷击时，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。

可选的，开关型防护器件31可以为smt封装。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，且当开关型防护器件31长时间处于过流情况下，相对于dip封装，开关型防护器件31产生的高热量可以使smt封装的开关型防护器件31更容易脱离线路。

可选的，弹性部件40为弹簧或弹片。其中弹簧或弹片都可以存储弹性势能，并利用弹性势能将开关型防护器件脱离线路。

图5为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图，

图6为图5中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图，参考图5和图6，弹性部件40为弹簧，弹簧处于拉伸状态；

电路板20包括固定孔60；

弹簧的第一端与开关型防护器件31固定连接，弹簧的第二端与固定孔60固定连接。

具体的，第一电源线路与第三电源线路电连接，开关型防护器件31的第一端与第一电源线路焊接，开关型防护器件31的第二端与第二电源线路焊接。开关型防护器件31可以设置于电路板20的第一边缘210侧，固定孔60可以设置于电路板20的第二边缘220侧。示例性的，参考图4，开关型防护器件31的第一端a1通过第一限压型防护器件51与第一电源线路n电连接，第二端a2与第二电源线路l电连接，第三电源线路pe通过第二限压型防护器件52与第一端a1电连接，即第一电源线路n与第三电源线路pe电连接。限压型防护器件可以是压敏电阻，压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的电阻器件，利用压敏电阻的非线性特性，当过电压出现在压敏电阻的两端时，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，与开关型防护器件31共同保护电路板20的安全运行。例如，当线路遭受雷击过电压时，第一限压型防护器件51和第二限压型防护器件52将雷电压钳位到一个相对固定的电压值，开关型防护器件31呈现低阻性对过电流进行泄放，但是长时间的过流会使开关型防护器件31产生高热量，使得焊料熔化，通过弹性部件40存储的弹性势能将开关型防护器件31与线路分离，使第二电源线路l相对于第一电源线路n和第三电源线路pe断开(参考图6)，有效保障线路的用电安全，防止发生火灾。

在上述实施例的基础上，示例性的，第一限压型防护器件51和第二限压型防护器件52可以平行设置于电路板20上；开关型防护器件31设置于第一限压型防护器件51和第二限压型防护器件52之间。通过将开关型防护器件31设置于平行放置的第一限压型防护器件51和第二限压型防护器件52之间，可以缩短开关型防护器件31与第二电源线路l的电气连接距离，减小线路的阻抗损耗。且第一限压型防护器件51和第二限压型防护器件52平行对称设置，可以美化电路板20的视觉效果。

继续参考图5，电路板20还可以包括相对设置的第一边缘210和第二边缘220；开关型防护器件31设置于第一边缘210，固定孔60设置于第二边缘220。本实用新型实施例这样设置，相当于将开关型防护器件31和固定孔60分别设置在电路板的两端，使得开关型防护器件31和固定孔60的距离较远，有利于弹簧在拉伸状态下存储较大的弹性势能，足以在焊料软化时，将防雷器件30拉开，使防雷器件30脱离线路，防止发生意外火灾。

需要说明的是，图5中示例性的示出了开关型防护器件31设置于第一边缘210，固定孔60设置于第二边缘220，并非对本实用新型的限定，在其他实施例中，还可以根据需要设置开关型防护器件31和固定孔60的相对位置，在实际应用中可以根据需要设定。

可选的，图7为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图，图8为图7中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图，参考图3、图7和图8，示例性的，开关型防护器件31可以设置于第二边缘220，固定孔设置于第一边缘210。第一限压型防护器件51的第一端与第一电源线路n电连接，第一限压型防护器件51的第二端与开关型防护器件31的第一端a1电连接，第二限压型防护器件52的第一端与第三电源线路pe电连接，第二限压型防护器件52的第二端与开关型防护器件31的第一端a1电连接，开关型防护器件31的第二端a2与第二电源线路l电连接。本实用新型实施例这样设置，有利于缩短开关型防护器件31和压敏电阻之间的电气连接，能够减小器件线路之间的阻抗。

弹簧处于拉伸状态，存储弹性势能，当线路遭受雷击或浪涌电压时，在长时间的过流作用下，开关型防护器件31会产生高热量，当热量达到焊料的软化度时，弹簧利用存储的弹性势能将开关型防护器件31从第二边缘220侧拉至第一边缘210侧，使开关型防护器件31脱离电路板，使第二电源线路l与第三电源线路pe、第二电源线路l与第一电源线路n、第一电源线路n与第三电源线路pe同时脱离回路，互不干扰，防止第二电源线路l与第一电源线路n接反，保证第二电源线路l与第一电源线路n有效脱离线路(如图8所示)，保障线路用电安全，防止发生意外火灾。

需要说明的是，图7为开关型防护器件31未脱离线路的板载电涌保护装置的结构示意图，图8为图7中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图，图7和图8仅示出各器件之间的连接关系，不对其具体位置做出限定，且不对电源线路的类型做任何限定。

图9为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图，图10为图9中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图，为了清楚展示弹簧释放弹性势能后的状态，图10为沿图9中a-a的剖面结构示意图。在上述各实施例的基础上，参考图9和图10，弹性部件40为弹簧，弹簧处于压缩状态；

电路板20还包括盖板70；

弹簧的第一端与盖板70固定连接，弹簧的第二端与开关型防护器件31固定连接。

可选的，该板载电涌保护装置还包括绝缘滑槽80；绝缘滑槽80固定于电路板20上，开关型防护器件31设置于绝缘滑槽80内部。

具体的，弹簧的第一端与盖板70的连接方式可以铆钉连接或者采用高温焊料焊接，以使开关型防护器件31产生高热量后弹簧的第一端与盖板70仍然能够可靠连接。开关型防护器件31设置在盖板70侧，弹簧的第二端与开关型防护器件31固定连接，以使弹簧处于压缩状态，存储弹性势能。绝缘滑槽80内可以设置有滑道，开关型防护器件31设置于滑道内，当线路遭受雷击或浪涌电压时，在长时间的过流作用下，开关型防护器件31会产生高热量，当热量达到焊料的软化度时，弹簧利用存储的弹性势能将开关型防护器件31通过绝缘滑槽80推离回路(参考图10)，使第二电源线路l相对于第一电源线路n和第三电源线路pe都断开，以保证线路用电安全。

图11为本实用新型实施例提供的另一种板载电涌保护装置的结构示意图，图12为图11中弹性部件的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图，在上述实施例的基础上，参考图11和图12，弹性部件40为弹片；开关型防护器件31的第二端通过弹片与第二电源线路l电连接；弹片的第一端与电路板20固定连接，弹片的第二端与开关型防护器件31的第二端通过焊料焊接。

具体的，开关型防护器件31的第二端通过弹片与第二电源线路l电连接，即弹片作为开关型防护器件31的第二端和第二电源线路l之间的导通通路。弹片的第一端与电路板20固定连接，以使开关型防护器件31产生高热量后弹片的第一端与电路板20仍然能够可靠连接，固定连接的方式可以铆钉连接或者采用高温焊料焊接。弹片存储弹性势能当电路板20遭受雷击或浪涌电压时，在长时间的过流作用下，开关型防护器件31会产生高热量，当热量达到焊料的软化度时，弹片的第二端与开关型防护器件31的第二端以及第二电源线路l之间的焊料熔化，弹片利用存储的弹性势能将弹片的第二端弹开，弹片恢复静止状态(参考图12)，开关型防护器件31的第二端和第二电源线路l之间的导通通路断开，使第二电源线路l相对于第一电源线路n和第三电源线路pe都断开，以保证线路用电安全。

需要说明的是，图11为弹片与开关型防护器件31焊接时板载电涌保护装置的结构示意图，图12为图11中弹片的弹性势能释放后板载电涌保护装置的结构示意图，图11和图12仅示出弹片与开关型防护器件31之间的连接关系，不对弹片的具体位置做出限定，且本实用新型实施例中第一电源线路也可以为l，第二电源线路为n，第三电源线路为pe，本实用新型实施例不对电源线路的类型做任何限定。

本实用新型实施例将开关型防护器件通过焊料焊接于电路板上，并设置弹性部件与开关型防护器件固定连接，当线路遭受雷击或浪涌电压时，在开关型防护器件持续过流的情况下能保证开关型防护器件及时脱离线路，保障线路安全，防止起火燃烧。且与现有技术相比，不需要在线路中串联温度保险，成本较低，更容易使开关型防护器件与线路脱离。

本实用新型实施例提供了一种电子设备，图13为本实用新型实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备包括本实用新型任意实施例提供的板载电涌保护装置。例如该电子设备可以是汽车电子、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电子设备包括上述实施例中的板载电涌保护装置，因此本实用新型实施例提供的电子设备也具备上述实施例中所描述的有益效果。

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。