專(zhuān)利名稱(chēng)：保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護(hù)電路，該保護(hù)電路利用PTC元件的斷路、在有過(guò)電流或過(guò)電壓時(shí)使被保護(hù)電路受到保護(hù)。
背景技術(shù)：
眾所周知，迄今為止作為遮斷向被保護(hù)電路的過(guò)電流的保護(hù)元件有由鉛、錫、銻等低熔點(diǎn)金屬體組成、利用過(guò)電流發(fā)熱而熔斷的電流保險(xiǎn)絲。
另外，在過(guò)電流時(shí)發(fā)熱、由此電阻升高、控制在被保護(hù)電路中流動(dòng)的電流的元件為PTC(Positive Temperature Coefficient正溫度系數(shù))元件已為人知。
進(jìn)而提出了，將這些保護(hù)元件和電壓檢測(cè)裝置組合、不僅在過(guò)電流情況而且在過(guò)電壓時(shí)也保護(hù)被保護(hù)電路的保護(hù)裝置。
圖6為這樣的保護(hù)裝置的電路圖，圖7為在該電流中使用的保護(hù)元件20X的平面圖(同圖(a))及剖面圖(同圖(b))(參照特開(kāi)平8-236305號(hào)公報(bào))。在圖6的電路中，端子A1、A2連接于鋰離子電池等的被保護(hù)裝置的電極端子上，端子B1、B2連接于充電器等的電極端子上。
在該電路中，在該第1端子a和第2端子b之間，串聯(lián)地連接PTC元件1和低熔點(diǎn)金屬體2，發(fā)熱體3連接在讀連接點(diǎn)(電極5d)和第3端子c之間，低熔點(diǎn)金屬體2和發(fā)熱體3緊鄰配置。并且由這些PTC元件1、低熔點(diǎn)金屬體2及發(fā)熱體3構(gòu)成1個(gè)保護(hù)元件20X。
該保護(hù)元件20X如下制造，如圖7所示在基板4上設(shè)置電極5a、5b’、5c、5d，在該電極5c和電極5d之間設(shè)置發(fā)熱體3，利用絕緣層6包覆發(fā)熱體3，將PTC元件1層壓于電極5a上，在PTC元件1和基板4上的電極5b和5d上架橋地設(shè)置低熔點(diǎn)金屬體2，進(jìn)而用保護(hù)罩7覆蓋其上。
另外，在該保護(hù)裝置上作為電壓檢測(cè)裝置及開(kāi)關(guān)裝置設(shè)有穩(wěn)壓二極管和晶體管。
根據(jù)該保護(hù)裝置，在通常時(shí)不向發(fā)熱體3通電，PTC元件1及低熔點(diǎn)金屬體2形成鋰離子電池等的被保護(hù)裝置的電極端子和充電器等的電極端子之間的通電線(xiàn)，而在穩(wěn)壓二極管上施加所定的降伏電壓以上的逆電壓時(shí)、急劇地流動(dòng)基本電流ib，這樣，大的集電極電流ic，被通向發(fā)熱體3從而使發(fā)熱體3發(fā)熱，熔斷緊鄰于發(fā)熱體3的位置上的低熔點(diǎn)金屬體2，阻止連接于端子A1、A2上的鋰離子電池等的被保護(hù)裝置上進(jìn)行過(guò)充電。
另一方面，在端子A1、B1間流動(dòng)有規(guī)定值以上的過(guò)電流上時(shí)，首先PTC元件發(fā)揮電流抑制機(jī)能，然后熔斷低熔點(diǎn)金屬體2而遮斷電流。
圖8為不同的保護(hù)裝置的電路圖，圖9為在該電路中使用的保護(hù)元件20Y的正面圖(同圖(a))及側(cè)面圖(同圖(b))(參照特開(kāi)平10-98829號(hào)公報(bào))。在該電路中保護(hù)元件20Y如下設(shè)置將第1PTC元件1a和第2PTC元件1b配置于不銹板8的兩面，用彈簧9a、9b彈性地將其夾住、裝入聚合物制保護(hù)箱7中。另外，作為電壓檢測(cè)裝置及開(kāi)關(guān)裝置和所述的圖6的電路同樣地設(shè)有穩(wěn)壓二極管和晶體管。
所以，利用圖8的保護(hù)電路通常時(shí)只向第1PTC元件1a通電，在由過(guò)電壓時(shí)急劇地在第2PTC元件1b上流動(dòng)電流從而第2PTC元件發(fā)熱，該熱快速地傳向第1PTC元件，第1PTC元件斷路從而向被保護(hù)電路的通電被抑制。
但是，在利用所述的PTC元件的保護(hù)元件中，為了使異常時(shí)抑制通電線(xiàn)的電流的PTC元件1、1a(圖6、圖8)發(fā)揮其作用，必須分別使用發(fā)熱體3(圖6)及第2PTC元件1b(圖8)。
而且，為了利用這些PTC元件1、1a、1b及發(fā)熱體3而構(gòu)成保護(hù)元件20X、20Y也需要基板4及箱7。
而且存在有由于在現(xiàn)有的保護(hù)元件中部件數(shù)多所以難于小型化、制造成本高等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于這樣的現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供保護(hù)元件，該保護(hù)元件在本發(fā)明中能夠用更少的部件簡(jiǎn)便地低成本地進(jìn)行制造、能夠適應(yīng)過(guò)電流及過(guò)電壓。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將3個(gè)以上的電極設(shè)于一個(gè)PTC材料上時(shí)，用其中的2個(gè)電極夾著的PTC材料分別作為1個(gè)PTC元件使用，從而完成本發(fā)明的保護(hù)元件。另外，當(dāng)將向被保護(hù)電路的通電線(xiàn)中并聯(lián)地連接2個(gè)PTC元件時(shí)，通常時(shí)向2個(gè)PTC元件的兩個(gè)方向通電，異常時(shí)，只向其中的一個(gè)方向通電，如上所述地構(gòu)成電路時(shí)，即使相對(duì)通常時(shí)的異常時(shí)的電流為比較小時(shí)，也能夠使PTC元件斷路，完成本發(fā)明的保護(hù)電路。
也就是本發(fā)明提供一種保護(hù)元件，其特征為，該保護(hù)元件由一個(gè)PTC材料和設(shè)于其上的至少3個(gè)電極組成，該P(yáng)TC材料具有2個(gè)以上的PTC元件的作用。
另外，本發(fā)明提供一種保護(hù)電路，該保護(hù)電路，第1PTC元件和串聯(lián)地連接有開(kāi)關(guān)元件及第2PTC元件、并列地連接，該開(kāi)關(guān)元件在通常時(shí)能夠向第2PTC元件通電，被保護(hù)電路的端電壓在所定電壓以上時(shí)使向第2PTC元件的通電遮斷，實(shí)現(xiàn)第1PTC元件利用通電電流斷路。


圖1為本發(fā)明的保護(hù)元件的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。
圖2為顯示本發(fā)明的保護(hù)電路的電路圖。
圖3為本發(fā)明的保護(hù)元件的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。
圖4為本發(fā)明的保護(hù)元件的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。
圖5為本發(fā)明的保護(hù)元件的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。
圖6為現(xiàn)有的保護(hù)裝置的電路圖。
圖7為現(xiàn)有的保護(hù)元件的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。
圖8為現(xiàn)有的保護(hù)裝置的電路9為現(xiàn)有的保護(hù)元件的正面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。
具體實(shí)施例方式
下面，參照?qǐng)D詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。另外，在各圖中，同一符號(hào)表示同一或同等的構(gòu)成元件。
圖1為本發(fā)明的保護(hù)元件20A的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。
該保護(hù)元件20A將第1電極11a、第2電極11b、第3電極11c分別帶狀地設(shè)于矩形板狀的PTC材料1’的單面上。這里，作為PTC材料1’的對(duì)該P(yáng)TC原材料本身沒(méi)有特別限制，可以使用使導(dǎo)電性離子分散于結(jié)晶性高分子(例如聚烯烴類(lèi)樹(shù)脂)的所謂聚合物-PTC、鈦酸鋇類(lèi)PTC、方英石類(lèi)PTC(特開(kāi)平10-261505號(hào)公報(bào))。
另外，電極11a、11b、11c的形成材料及形成方法也沒(méi)有特別限制，例如，利用噴鍍可以形成電極11a、11b、11c。
該保護(hù)元件20A如上所述由一個(gè)PTC材料1’組成，雖然可以簡(jiǎn)便地制造，但也可以使笫1電極11a和第2電極11b和這之間的材料1’用作第1PTC元件1a，使第2電極11b和第3電極11c和這之間的材料1’用作第2PTC元件1b。
另外，該保護(hù)元件20A由于各電極11a、11b、11c設(shè)于PTC材料1’的單面上，所以適于表面安裝。
圖2為顯示利用所述的保護(hù)元件20A的本發(fā)明的保護(hù)電路的電路圖，在該保護(hù)電路中，端子A1、A2連接于鋰離子電池等的被保護(hù)裝置的電極端子上，端子B1、B2連接于充電器等的電極端子上。
另外，在該保護(hù)電路上FBT(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)作為開(kāi)關(guān)元件使用，F(xiàn)BT的源極子S/漏極端子D和第2PTC元件1b串聯(lián)地連接，這些和第1PTC元件1a并聯(lián)地連接著。
另一方面，F(xiàn)BT的門(mén)極端子G和檢測(cè)被保護(hù)電路的端子電壓IC連接，IC對(duì)應(yīng)檢測(cè)的被保護(hù)電路的端子電壓的值而控制FET的門(mén)端子G的電位。即，IC沒(méi)有檢測(cè)異常時(shí)、即被保護(hù)電路的端子電壓比所定電壓低時(shí)，IC將FET設(shè)為ON狀態(tài)、FET使向第2PTC元件1b的通電成為可能。所以，這時(shí)向第1PTC元件1a和第2PTC元件1b的雙方通入相應(yīng)于該電阻值的電流。另外，當(dāng)這樣在雙方的PTC元件1a、1b通電時(shí)產(chǎn)生有過(guò)電流時(shí)，可以利用各個(gè)的PTC元件1a、1b的斷路控制電流。
對(duì)此，當(dāng)IC檢測(cè)有異常時(shí)、即被保護(hù)電路的終端電壓檢測(cè)到所定電壓以上的過(guò)電壓時(shí)，IC將FBT設(shè)定為OFF狀態(tài)，F(xiàn)BT遮斷向第2PTC元件1b的通電。其結(jié)果在異常時(shí)只向第1PTC元件通電，第1PTC元件1a利用通電電流快速地?cái)嗦贰?br> 這樣利用本發(fā)明的保護(hù)電路，用極簡(jiǎn)便地構(gòu)成可以使被保護(hù)電路在有過(guò)電流及過(guò)電壓時(shí)受到保護(hù)。
在本發(fā)明的保護(hù)電路中，第1PTC元件1a及第2PTC元件1b的通常時(shí)的電阻值及使產(chǎn)生斷路的電流值可以適當(dāng)?shù)卮_定，但優(yōu)選設(shè)定使第1PTC元件1a比第2PTC元件1b具有高電阻。這樣，第2PTC元件1b在其電流大時(shí)斷路，第1PTC元件1a即使其電流比較小時(shí)也斷路，所以利用IC檢測(cè)有過(guò)電壓時(shí)可以使第1PTC元件1a極快速地?cái)嗦贰?br> 另外，圖2的保護(hù)電路只是如圖示第1PTC元件1a和第2PTC元件1b并聯(lián)地連接，將現(xiàn)有的2個(gè)PTC元件安裝于基板上也能夠?qū)崿F(xiàn)，不一定使用本發(fā)明的保護(hù)元件20A也能夠?qū)崿F(xiàn)。
圖3為本發(fā)明的其他的形式的保護(hù)元件20B的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。該保護(hù)元件20B將圖1的保護(hù)元件20A中設(shè)于PTC材料1’的略中央部的第2的電極11b設(shè)置于笫3的電極11c的反面。只要利用該保護(hù)元件20B就能夠使第1電極11a及.第3電極11c及其間的PTC材料1’具有第1PTC的元件1a的作用，使第2電極11b及第3電極11c及其間的PTC材料1’具有第2PTC元件1b的作用。
圖4為不同的本發(fā)明的其他的形式的保護(hù)元件20C的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。該保護(hù)元件20C將圖1的保護(hù)元件20A的電極形成面和相反側(cè)的PTC材料1’的表面上進(jìn)一步設(shè)置第4的電極11d。只要利用該保護(hù)元件20C就能夠使電極11b及電極11c間的電阻比圖1的保護(hù)元件20A低。
圖5為不同的本發(fā)明的其他的形式的保護(hù)元件20D的平面圖(同圖(a))及剖面圖或(同圖(b))。只要利用該保護(hù)元件20D就能夠使電極11b及電極11c間的電阻比圖4的保護(hù)元件20C更低。
本發(fā)明的保護(hù)元件及保護(hù)電路不限于所述例，可以采取各種形式，PTC材料1’的形狀、形成其上的電極數(shù)、電極的形狀等可以適當(dāng)?shù)卮_定。例如圖3-圖5的保護(hù)元件在各個(gè)PTC材料的單面至少設(shè)有2個(gè)電極，在PTC材料的另一面再設(shè)有電極，這時(shí)在PTC材料的哪一個(gè)面上設(shè)有幾個(gè)電極可以適當(dāng)確定。
另外，在本發(fā)明的保護(hù)電路中，作為開(kāi)關(guān)元件也可以使用FBT之外的其他的雙極型晶體管、繼電器等。
下面就實(shí)施例具體地說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1制成圖4所示的構(gòu)成的保護(hù)元件。這時(shí)，PTC材料1’使用聚合物PTC，其大小為9mm×3mm×0.3(厚)。電極利用噴鍍制成3mm×1.5mm。
得到的PTC元件20C的1電極11a及.第2電極11b間(第1PTC元件1a)為300mΩ、第2電極11b和第3電極11c間(第2PTC元件1b)為30mΩ。
當(dāng)該P(yáng)TC元件1a和PTC元件1b并聯(lián)地流動(dòng)電流時(shí)，PTC元件1a和PTC元件1b同時(shí)在5A斷路。另一方面，只向PTC元件1a通入電流時(shí)，PTC元件1a在0.8A斷路。
利用本發(fā)明可以簡(jiǎn)便地快速地利用一個(gè)PTC材料制造具有2個(gè)以上的PTC元件的保護(hù)元件。另外，使用該元件可以在過(guò)電流及過(guò)電壓下保護(hù)被保護(hù)電路該保護(hù)元件。
權(quán)利要求
1.一種保護(hù)電路，其特征在于，第1PTC元件與串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件和第2PTC元件并聯(lián)連接，該開(kāi)關(guān)元件在通常時(shí)使向第2PTC元件的通電成為可能，在被保護(hù)電路的端電壓變成規(guī)定電壓以上時(shí)使向第2PTC元件的通電關(guān)斷，以使第1PTC元件利用通電電流斷開(kāi)。
2.如權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于，第1PTC元件比第2PTC元件電阻高。
3.如權(quán)利要求1或2所述的保護(hù)電路，其特征在于，開(kāi)關(guān)元件為FET。
全文摘要
本發(fā)明提供一種保護(hù)電路，該保護(hù)電路在本發(fā)明中能夠用更少的部件簡(jiǎn)便地低成本地進(jìn)行制造、能夠適應(yīng)過(guò)電流及過(guò)電壓。利用更少量的部件數(shù)簡(jiǎn)便地低成本地制造能夠?qū)?yīng)過(guò)電流及過(guò)電壓的保護(hù)元件。由一個(gè)PTC材料(1’)和設(shè)于其上的至少3個(gè)電極(11a、11b、11c)構(gòu)成保護(hù)元件，使該P(yáng)TC材料(1’)具有2個(gè)以上的PTC元件(1a、1b)的作用。
文檔編號(hào)H02H9/02GK1564412SQ20041006174
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2000年7月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者古田和隆, 巖崎則和 申請(qǐng)人:索尼化學(xué)株式會(huì)社