本發(fā)明涉及電路保護元器件技術領域，具體而言，涉及一種過流過壓保護器件及方法。

背景技術：

瞬態(tài)抑制二極管(transientvoltagesuppressor,簡稱為tvs)是電子線路中常用的過壓保護器件，它具有極快的響應時間(亞納秒級)和相當高的浪涌吸收能力。當它的兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊時，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?，以吸收一個瞬間大電流，從而把它的兩端電壓鉗制在一個預定的數(shù)值上，保護后面的電路元件不受瞬態(tài)高壓尖峰脈沖的沖擊。自恢復保險絲(positivetemperaturecoefficient,正溫度系數(shù)熱敏電阻器件，簡稱為ptc)是一種過流電子保護元件，是由經(jīng)過特殊處理的聚合樹脂(polymer)及分布在里面的導電粒子(carbonblack)組成。在正常操作下聚合樹脂緊密地將導電粒子束縛在結晶狀的結構外，構成鏈狀導電電通路，此時的自恢復保險絲為低阻狀態(tài)，線路上流經(jīng)自恢復保險絲的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會改變晶體結構。當線路發(fā)生短路或過載時，流經(jīng)自恢復保險絲的大電流產(chǎn)生的熱量使聚合樹脂融化，體積迅速增長，形成高阻狀態(tài)，工作電流迅速減小，從而對電路進行限制和保護。當故障排除后，自恢復保險絲重新冷卻結晶，體積收縮，導電粒子重新形成導電通路，自恢復保險絲恢復為低阻狀態(tài)，從而完成對電路的保護，無須人工更換。

相關技術中的過流過壓保護電路，ptc和tvs作為兩個獨立的器件應用于保護電路中，由于tvs需要鉗制在一個預定數(shù)值電壓的場合，tvs導通時功耗較大，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，而此時tvs承受的功耗已超過額定穩(wěn)態(tài)功耗導致tvs溫度過高而熱擊穿失效。導致對過流過 壓的保護可靠性低，電路易被損壞。

針對相關技術中存在的上述問題，目前尚未發(fā)現(xiàn)有效的解決方案。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種過流過壓保護器件及方法，以至少解決相關技術中過流過壓保護器件可靠性差的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種過流過壓保護器件，包括：一個或多個瞬態(tài)抑制二極管tvs，一個或多個自恢復保險絲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：導電導熱金屬、絕緣導熱膜、絕緣導熱膠、錫膏。

可選的，所述tvs與所述ptc封裝為一體。

可選的，所述器件通過設置在所述器件外部的插腳或貼片與外部電路進行連接。

可選的，所述器件的表面設置外殼或包封涂料層。

器件根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種過流過壓保護方法，包括：當負載出現(xiàn)異常過流時，ptc將輸出電流限制在預設電流范圍內(nèi)；和/或，當輸入電壓出現(xiàn)過電壓時，tvs將所述輸出電壓嵌位在預設電壓范圍內(nèi)，并通過所述tvs產(chǎn)生的熱能使得ptc進行過流保護，以避免所述tvs的損壞。

通過本發(fā)明，包括瞬態(tài)抑制二極管tvs和自恢復保險絲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通過自身特性形成高阻狀態(tài)，起到保護電路的作用。可以解決相關技術中過流過壓保護器件可靠性差的問題，并提高了tvs器件的可靠性，同時解決了ptc保護速度慢，以及在低溫環(huán)境溫度下不保護的缺陷。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的過流過壓保護器件的結構框圖；

圖2是本發(fā)明實施例的器件貼片示意圖一；

圖3是本發(fā)明實施例的器件貼片示意圖二；

圖4是本發(fā)明實施例的器件插腳示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構一；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構二；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構三；

圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構四；

圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構五。

具體實施方式

下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。

實施例1

在本實施例中還提供了一種過流過壓保護器件，該器件用于實現(xiàn)上述實施例及優(yōu)選實施方式，已經(jīng)進行過說明的不再贅述。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的過流過壓保護器件的結構框圖，如圖1所示，該器件包括：瞬態(tài)抑制二極管tvs10，自恢復保險絲ptc12，其中，tvs與tvs熱耦合連接。

當受保護的線路電壓低于tvs額定反向關斷電壓時，tvs處于反向關斷狀態(tài)，流過tvs的電流小于或等于其最大反向漏電流id，近乎開路，因而不會影響器件或電器設備的正常工作，此時線路上流經(jīng)ptc的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會改變晶體結構，ptc處于低阻狀態(tài)。而當電壓瞬間高于tvs擊穿電壓vbr時，tvs阻值迅速下降，導通大電流，將電壓鉗制在被保護器件或電器設備能承受的電壓范圍內(nèi)，tvs導通并發(fā)熱，熱量可以傳遞給ptc,使ptc聚合樹脂融化，體積迅速增長，形成高阻狀態(tài)，工作電流減小，從而對電路進行限制和保護。當故障排除后，自恢復保險絲重新冷卻結晶，體積收縮，導電粒子重新形成導電通路，ptc恢復為低阻狀態(tài)，tvs恢復為高阻狀態(tài)，從而完成對電路的保護，無須人工更換。

通過本實施例，包括瞬態(tài)抑制二極管tvs和自恢復保險絲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通過自身特性形成高阻狀態(tài)，起到保護電路的作用?？梢越鉀Q相關技術中過流過壓保護器件可靠性差的問題，并提高了tvs器件的可靠性，同時解決了ptc保護速度慢，以及在低溫環(huán)境溫度下不保護的缺陷。

可選的，器件通過設置在器件外部的插腳或貼片與外部電路進行連接。圖2是本發(fā)明實施例的器件貼片示意圖一,如圖2所示,圖3是本發(fā)明實施例的器件貼片示意圖二,如圖3所示。圖4是本發(fā)明實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，器件的表面設置外殼或包封涂料層。

本實施例的過流過壓保護器件可以對不同的電路進行保護，設置在不同的應用場景中，而在不同的應用場景中，ptc和tvs的個數(shù)和類型可能不同?？蛇x的，器件由一個或多個ptc和一個單向tvs組成。亦或，器件由一個或多個ptc和一個或多個雙向tvs組成。下面進行具體說明：

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構一，如圖5所示，由一個ptc和一個單向tvs組成，應用于直流電壓的場合。

圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構二，如圖6所示，由一個ptc和一個雙向tvs組成，應用于交流電壓的場合。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構三，如圖7所示，由兩個ptc和一個雙向tvs組成，應用于平衡電路的場合，可以抑制瞬態(tài)差模干擾。

圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構四，如圖8所示，由兩個ptc和兩個雙向tvs組成，應用于平衡電路的場合，可以同時抑制瞬態(tài)差模和共模干擾。

圖9是根據(jù)本發(fā)明實施例的保護電路結構五，如圖9所示，由兩個ptc和三個雙向tvs組成，應用于平衡電路的場合，可以同時抑制瞬態(tài)差模和共模干擾，差模干擾的擊穿電壓由并接在線路上的單個雙向tvs確定。

在此需要說明的是，本實施例的過流過壓保護器件還可以是其他的電路結構，可以進行任意的變化和組合，如將一個或多個ptc和一個單向tvs進行串聯(lián)設置。

實施例2

本實施例還提供了一種過流過壓保護方法，用于利用上述實施例中的過流過壓保護器件實現(xiàn)過流過壓保護，包括：當負載出現(xiàn)異常過流時，ptc將輸出電流限制在預設電流范圍內(nèi)，可選的，ptc和tvs將輸出電流限制在預設電流范圍內(nèi)；和/或，當輸入電壓出現(xiàn)過電壓時，tvs將所述輸出電壓嵌位在預設電壓范圍內(nèi)，并通過所述tvs產(chǎn)生的熱能使得所述ptc進行過流保護，以避免所述tvs的損壞。

當負載出現(xiàn)異常過流時，ptc能按常規(guī)動作，將輸出電流限制在很小的一個數(shù)值內(nèi)；當輸入出現(xiàn)過電壓時，內(nèi)部tvs能將輸出嵌位在某個特定的電壓，并通過tvs產(chǎn)生的熱能，使得ptc在此異常情況下也會快速進行過流保護，避免tvs的損壞。

本實施例中的過流過壓保護器件可以是上述實施例1中的器件。

實施例3

本實施例提供了一種過流過壓保護器件，包括自恢復保險絲和瞬態(tài)抑制二極管。自恢復保險絲和瞬態(tài)抑制二極管以一定的方式緊貼并封裝成一體，tvs在過壓保護時產(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因溫度過高而熱擊穿，大大地提高了tvs器件的可靠性。同時解決了常規(guī)ptc保護速度慢，以及在低溫環(huán)境溫度下不保護的缺陷。

自恢復保險絲和瞬態(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：導電導熱金屬、絕緣導熱膜、絕緣導熱膠和錫膏等等。

過流過壓保護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。

自恢復保險絲和瞬態(tài)抑制二極管通過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：導電導熱金屬、絕緣導熱膜、絕緣導熱膠和錫膏等等。對于器件由多個tvs組成的電路也可以通過tvs芯片堆疊的方式進一步縮小體積。

當線路電壓低于tvs額定反向關斷電壓時，tvs處于反向關斷狀態(tài)，流過tvs的電流小于或等于其最大反向漏電流id，近乎開路，因而不會影響器件或電器設備的正常工作，此時線路上流經(jīng)ptc的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會改變晶體結構，ptc處于低阻狀態(tài)。當電壓瞬間高于tvs擊穿電壓vbr時，tvs阻值迅速下降，導通大電流，將電壓鉗制在被保護器件或電器設備能承受的電壓范圍內(nèi)，tvs導通并發(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耦合過來的熱能，使ptc聚合樹脂融化，體積迅速增長，形成高阻狀態(tài)，工作電流迅速減小，從而對電路進行限制和保護。當故障排除后，自恢復保險絲重新冷卻結晶，體積收縮，導電粒子重新形成導電通路，ptc恢復為低阻狀態(tài)，tvs恢復為高阻狀態(tài)，從而完成對電路的保護，無須人工更換。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，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、改進等，均應 包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。