過電壓保護器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種過電壓保護器。其中，該保護器包括：半導體開關電路，第一端與被保護器件的第一端連接，第二端與被保護器件的第二端連接，用于控制過電壓保護器的開閉；觸發電路，與半導體開關電路的控制端連接，用于觸發半導體開關電路。通過本發明，解決了現有技術中的過電壓保護器所提供的鉗位電壓過高而無法對被保護設備或電路提供有效保護的問題，實現了對被保護器件有效且安全的保護。
【專利說明】
過電壓保護器
技術領域
[0001]本發明涉及電力領域，具體而言，涉及一種過電壓保護器。
【背景技術】
[0002]現在，電氣設計中已經廣泛使用基于壓敏技術的過電壓保護器，通過其保護后面的設備或電路。但現有的技術存在以下問題:過電壓保護器所能提供的最小鉗位電壓是被保護設備工作電壓的2倍，而被保護設備往往需要更低的鉗位電壓，例如其工作電壓的1.5倍或者1.3倍，甚至有的被保護設備要求過電壓保護器提供的鉗位電壓不高于其工作電壓，這就造成了過電壓保護器不能夠有效地保護后級設備或電路，即過電壓保護器的保護功能還沒有啟動而后級被保護設備已經由于電壓過高而損壞了；過電壓保護器漏電電流過大，會吸收功率造成自身發熱，從而加快老化，以致不能夠承受多次的浪涌沖擊;過電壓保護器在失效的情況下不能自動斷開，易短路造成火災。
[0003]針對現有技術中的過電壓保護器所提供的鉗位電壓過高而無法對被保護設備或電路提供有效保護的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中的過電壓保護器所提供的鉗位電壓過高而無法對被保護設備或電路提供有效保護的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本發明的主要目的在于提供一種過電壓保護器，以解決上述問題。
[0005]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種過電壓保護器，該方法包括:半導體開關電路，第一端與被保護器件的第一端連接，第二端與被保護器件的第二端連接，用于控制控制過電壓保護器的開閉；觸發電路，與半導體開關電路的控制端連接，用于觸發半導體開關電路。
[0006]進一步地，半導體開關電路包括:第一晶閘管和第二晶閘管，其中，第一晶閘管的負極與第二晶閘管的正極連接，第一晶閘管的正極與第二晶閘管的負極連接，第一晶閘管的門極和第二晶閘管的門極作為半導體開關電路的控制端;觸發電路包括:第一 TVS管，第一端與第一晶閘管的門極連接;第一電阻，第一端與第一 TVS管的第二端連接，第二端與第二晶閘管的門極連接。
[0007]進一步地，半導體開關電路包括:雙向晶閘管，其中，雙向晶閘管的第一端作為半導體開關電路的第一端，雙向晶閘管的第二端作為半導體開關電路的第二端，雙向晶閘管的控制端作為半導體開關電路的控制端;觸發電路包括:固體放電器件，第一端與雙向晶閘管的第一端連接，第二端與雙向晶閘管的控制端連接。
[0008]進一步地，過電壓保護器還包括:鉗壓電路，半導體開關電路的第二端通過鉗壓電路與被保護器件的第二端連接，鉗壓電路用于吸收過電壓保護器中的浪涌電流。
[0009]進一步地，鉗壓電路包括:第二TVS管，第一端與半導體開關電路的第二端連接，第二端與被保護器件的第二端連接。
[0010]進一步地，鉗壓電路包括:壓敏電阻，第一端與半導體開關電路的第二端連接，第二端與被保護器件的第二端連接。
[0011]進一步地，過電壓保護器包括:保險絲，鉗壓電路通過保險絲與被保護器件的第二端連接。
[0012]進一步地，過電壓保護器還包括:第二電阻，第一端與半導體開關電路的第一端連接，第二端與鉗壓電路的第二端連接。
[0013]進一步地，過電壓保護器還包括:發光二極管，發光二極管與第二電阻構成串聯電路，第二電阻通過發光二極管與鉗壓電路的第二端連接，或半導體開關電路的第一端通過發光二極管與第二電阻連接。
[0014]進一步地，過電壓保護器還包括:第一二極管，串聯電路通過第一二極管與鉗壓電路的第二端連接。
[0015]采用本發明，使用半導體開關電路和觸發電路相結合作為過電壓保護器。其中，在半導體開關電路中的使用的半導體開關器件可以大幅減少漏電流，同時半導體開關器件自身能夠為被保護設備或電路提供鉗位電壓，用于保護被保護設備或電路;觸發電路用于觸發半導體開關電路，觸發電路所提供的觸發電壓可根據實際需求做調整，同時觸發電路產生的電流較小，避免了對半導體開關電路的損害。通過本發明，解決了現有技術中的過電壓保護器所提供的鉗位電壓過高而無法對被保護設備或電路提供有效保護的問題，實現了對被保護器件有效且安全的保護。
【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1是根據本發明實施例的一個可選的過電壓保護器的示意圖。
[0017]圖2是根據本發明實施例的另一個可選的過電壓保護器的示意圖。
[0018]圖3是根據本發明實施例的第三個可選的過電壓保護器的示意圖。
[0019]圖4是根據本發明實施例的第四個可選的過電壓保護器的示意圖。
[0020]圖5是根據本發明實施例的第五個可選的過電壓保護器的示意圖。
[0021 ]圖6是根據本發明實施例的第六個可選的過電壓保護器的示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0023]需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。
[0024]圖1是根據本發明實施例的一個可選的過電壓保護器的示意圖，如圖1所示該過電壓保護器可以包括:半導體開關電路20和觸發電路40。
[0025]其中，半導體開關電路20的第一端與被保護器件的第一端連接，第二端與被保護器件的第二端連接，用于控制控制過電壓保護器的開閉；觸發電路40與半導體開關電路的控制端連接，用于觸發半導體開關電路。
[0026]采用本發明，使用半導體開關電路和觸發電路相結合作為過電壓保護器。其中，在半導體開關電路中的使用的半導體開關器件可以大幅減少漏電流，同時半導體開關器件自身能夠為被保護設備或電路提供鉗位電壓，用于保護被保護設備或電路;觸發電路用于觸發半導體開關電路，觸發電路所提供的觸發電壓可根據實際需求做調整，同時觸發電路產生的電流較小，避免了對半導體開關電路的損害。通過本發明，解決了現有技術中的過電壓保護器所提供的鉗位電壓過高而無法對被保護設備或電路提供有效保護的問題，實現了對被保護器件有效且安全的保護。
[0027]在上述實施例中，半導體開關電路可以包括圖2所示的第一晶閘管Dl和第二晶閘管D2，其中，第一晶閘管的負極與第二晶閘管的正極連接，第一晶閘管的正極與第二晶閘管的負極連接，第一晶閘管的門極和第二晶閘管的門極作為半導體開關電路的控制端;觸發電路可以包括:第一TVS管(即圖中的TVS1)，第一端與第一晶閘管的門極連接;第一電阻Rl，第一端與第一 TVS管的第二端連接，第二端與第二晶閘管的門極連接。
[0028]圖2是根據本發明實施例的另一個可選的過電壓保護器的示意圖，下面結合圖2詳述本發明的實施例。
[0029]如圖2所示，半導體開關電路可以包括第一晶閘管Dl和第二晶閘管D2，觸發電路可以包括第一TVS管TVSl (Transient Voltage Suppressor，即瞬態抑制二極管)和第一電阻(即限流電阻)RUL和N用于連接被保護電路或者設備，若L為正極、N為負極，在被保護設備或者電路正常工作時，則過電壓保護器的第一晶閘管Dl處于反向阻斷狀態;觸發電路也沒有電流通過;第二晶閘管D2有正向的電壓，但是電壓較小，且第二晶閘管D2門極沒有觸發電壓，所以第二晶閘管D2是斷開狀態。若LN兩端突然之間受到雷擊，第一晶閘管Dl依然處于反向阻斷狀態，而觸發電路則會產生一個觸發電壓，這個觸發電壓會加在第二晶閘管D2的門極使第二晶閘管D2導通，從而啟動過電壓保護器對被保護設備或者電路的保護。
[0030]在上述實施例中，可以根據實際需要通過選擇不同類型的TVS管來調節觸發電路的觸發電壓，例如AK10-240C。
[0031]在該實施例中，采用半導體器件作為開關，使得漏電流明顯降低，同時采用半導體器件使得鉗位電壓也降低了。
[0032]在本發明的上述實施例中，電壓保護器還可以包括:鉗壓電路，半導體開關電路的第二端通過鉗壓電路與被保護器件的第二端連接，鉗壓電路用于吸收過電壓保護器中的浪涌電流。
[0033 ]上述實施例中，鉗壓電路還可以包括:壓敏電阻，第一端與半導體開關電路的第二端連接，第二端與被保護器件的第二端連接。
[0034]進一步地，過電壓保護器還可以包括:第二電阻，第一端與半導體開關電路的第一端連接，第二端與鉗壓電路的第二端連接。
[0035]進一步地，過電壓保護器可以包括:保險絲，鉗壓電路通過保險絲與被保護器件的第二端連接。
[0036]圖3是根據本發明實施例的第三個可選的過電壓保護器的示意圖，下面結合圖3詳述本發明的實施例。
[0037]如圖3所示，半導體開關電路可以包括第一晶閘管Dl和第二晶閘管D2，觸發電路可以包括第一TVS管TVSl和第一電阻Rl，L和N用于連接被保護電路或者設備，與圖2相比，圖3增加了第二電阻(如高壓旁路電阻)R2和保險絲FU，在該實施例中鉗壓電路的功能使用壓敏電阻RZ來實現。其中，第二電阻R2用于泄放所保護回路中安規電阻的電壓，確保電路的安全運行;壓敏電阻RZ則起到分流保護的作用，具體是在高壓到來時通過將自身電阻降低從而實現分流的作用；保險絲FU用于防雷，在過電壓保護器正常工作時，保險絲不會熔斷，若在過電壓保護器遭遇雷擊或者失效時，保險絲FU則會因為瞬間浪涌電流過大產生的高溫而熔斷，從而確保過電壓保護器不至于被損壞。
[0038]在本發明上述實施例中，過電壓保護器還可以包括:發光二極管，發光二極管與第二電阻構成串聯電路，第二電阻通過發光二極管與鉗壓電路的第二端連接，或半導體開關電路的第一端通過發光二極管與第二電阻連接。
[0039]圖4是根據本發明實施例的第四個可選的過電壓保護器的示意圖，下面結合圖4詳述本發明的實施例。如圖4所示:半導體開關電路可以包括第一晶閘管Dl和第二晶閘管D2，觸發電路可以包括第一TVS管TVSI和第一電阻Rl，L和N用于連接被保護電路或者設備，第二電阻(如高壓旁路電阻)R2和保險絲FU用于對電路提供保護作用，壓敏電阻RZ用于提供一部分鉗位電壓，過電壓保護器還可以包括發光二極管LED，該LED用于起指示作用，方便用戶查看過電壓保護器所處的工作狀態。
[0040]需要進一步說明的是，上述LED可以置換為其他具有指示作用的器件，如光耦合器，從而形成一個遠程的監控點，更加有利于過電壓保護器的狀態查看和管理。
[0041]根據上述實施例，半導體開關電路還可以包括:雙向晶閘管，其中，雙向晶閘管的第一端作為半導體開關電路的第一端，雙向晶閘管的第二端作為半導體開關電路的第二端，雙向晶閘管的控制端作為半導體開關電路的控制端；觸發電路可以包括:固體放電器件，第一端與雙向晶閘管的第一端連接，第二端與雙向晶閘管的控制端連接。
[0042]過電壓保護器還可以包括:第一二極管，串聯電路通過第一二極管與鉗壓電路的第二端連接。
[0043]圖5是根據本發明實施例的第五個可選的過電壓保護器的示意圖，下面結合圖5詳述本發明的實施例。
[0044]如圖5所示，核心電路可以包括半導體開關電路和觸發電路。其中，半導體開關電路可以包括雙向晶閘管DI，觸發電路可以包括第一固體放電管SI和第二固體放電管S2，L和N用于連接被保護電路或者設備。上述觸發電路工作原理與圖1中觸發電路工作原理類似，即當L和N兩端的電壓超過預定值時，觸發電路產生的觸發電壓導通半導體開關電路，即雙向晶閘管Dl;圖5相對于上述幾個實施例增加了第一二極管D3，用于保護LED，防止反向電壓的損害;在圖5中的器件發光二極管LED、第二電阻R2以及保險絲FU的功能與圖4中相同，圖5中TVS管用于提供一部分鉗位電壓。
[0045]需要進一步說明的是，在上述實施例中，觸發電路可以包括兩個固體放電管。其原因在過電壓保護器經常工作在高壓下，固體放電管容易被擊穿。若采用兩個固體放電管串聯的形式，一方面能夠增加擊穿電壓防止固體放電管損毀;另一方面，即使其中一個固體放電管被擊穿，整個觸發電路仍然能夠正常工作。
[0046]在上述實施例中，鉗壓電路還可以包括:第二TVS管(即圖6中所示的TVS2)，第一端與半導體開關電路的第二端連接，第二端與被保護器件的第二端連接。
[0047]圖6是根據本發明實施例的第六個可選的過電壓保護器的示意圖，下面結合圖6詳述本發明的實施例。
[0048]如圖6所示，半導體開關電路可以包括第一晶閘管Dl和第二晶閘管D2，觸發電路可以包括第一TVS管TVSl和第一電阻Rl，L和N用于連接被保護電路或者設備，保護電路可以包括第二電阻R2和保險絲FU，其功能與上述實施例中對應的器件相同。與前面實施例不同的是，本實施例中在鉗壓電路中采用了第二 TVS管，即大功率瞬態抑制二極管TVS2，其作用是可以反復承受較大的浪涌電流的沖擊，用于吸收高電壓下的浪涌電流。
[0049]具體地，當LN兩端受到外部感應雷或者其他形式的電壓瞬變攻擊時，觸發電路則會有電壓產生，當該電壓達到第二晶閘管D2的觸發門限時，第二晶閘管D2變成導通狀態，浪涌電壓全部加載到第二晶閘管D2上，這時第二 TVS管TVS2馬上啟動，把電壓轉換為電流泄放到地，并且以本體發熱的形式吸收雷擊產生的大量電能。在過電壓保護器工作的過程中，若浪涌電流超過了過電壓保護器設計時的預定值，則保險絲FU就會熔斷，以確保整個電路的安全和完整，同時避免產生火災。若在被保護電路或者設備遭受雷擊之后需要檢測過電壓保護器是否完好，只需要通過檢測LN兩端的電阻值來判斷，正常情況下LN兩端的電阻值為第二電阻R2的值，若LN兩端的電阻值為無限大則說明保險絲FU已燒斷，只需要更換一根保險絲FU，過電壓保護器則可以正常工作。
[0050]其中，過電壓保護器的鉗位電壓值由第二晶閘管D2和第二TVS管兩端的電壓值共同決定，可根據實際需要選擇符合的器件型號來調整鉗位電壓。
[0051]從以上的描述中，可以看出，本發明實現了如下技術效果:
采用本發明，使用半導體開關電路和觸發電路相結合作為過電壓保護器。其中，在半導體開關電路中的使用的半導體開關器件可以大幅減少漏電流，同時半導體開關器件自身能夠為被保護設備或電路提供鉗位電壓，用于保護被保護設備或電路;觸發電路用于觸發半導體開關電路，觸發電路所提供的觸發電壓可根據實際需求做調整，同時觸發電路產生的電流較小，避免了對半導體開關電路的損害。通過本發明，解決了現有技術中的過電壓保護器所提供的鉗位電壓過高而無法對被保護設備或電路提供有效保護的問題，實現了對被保護器件有效且安全的保護。
[0052]本發明所要保護的半導體開關電路和觸發電路的各個組件都是一種具有確定形狀、構造且占據一定空間的實體產品。如與門、非門等電子器件都是可以獨立運行的、具有具體硬件結構的電子元器件。
[0053]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種過電壓保護器，其特征在于，包括: 半導體開關電路，第一端與被保護器件的第一端連接，第二端與所述被保護器件的第二端連接，用于控制控制過電壓保護器的開閉； 觸發電路，與所述半導體開關電路的控制端連接，用于觸發所述半導體開關電路。2.根據權利要求1所述的過電壓保護器，其特征在于， 所述半導體開關電路包括:第一晶閘管和第二晶閘管，其中，所述第一晶閘管的負極與所述第二晶閘管的正極連接，所述第一晶閘管的正極與所述第二晶閘管的負極連接，所述第一晶閘管的門極和所述第二晶閘管的門極作為所述半導體開關電路的所述控制端；所述觸發電路包括: 第一 TVS管，第一端與所述第一晶閘管的門極連接； 第一電阻，第一端與所述第一TVS管的第二端連接，第二端與所述第二晶閘管的門極連接。3.根據權利要求1所述的過電壓保護器，其特征在于， 所述半導體開關電路包括:雙向晶閘管，其中，所述雙向晶閘管的第一端作為所述半導體開關電路的第一端，所述雙向晶閘管的第二端作為所述半導體開關電路的第二端，所述雙向晶閘管的控制端作為所述半導體開關電路的控制端； 所述觸發電路包括: 固體放電器件，第一端與所述雙向晶閘管的第一端連接，第二端與所述雙向晶閘管的控制端連接。4.根據權利要求1所述的過電壓保護器，其特征在于，所述過電壓保護器還包括: 鉗壓電路，所述半導體開關電路的第二端通過所述鉗壓電路與所述被保護器件的第二端連接，所述鉗壓電路用于吸收所述過電壓保護器中的浪涌電流。5.根據權利要求4所述的過電壓保護器，其特征在于，所述鉗壓電路包括: 第二 TVS管，第一端與所述半導體開關電路的第二端連接，第二端與所述被保護器件的第二端連接。6.根據權利要求4所述的過電壓保護器，其特征在于，所述鉗壓電路包括: 壓敏電阻，第一端與所述半導體開關電路的第二端連接，第二端與所述被保護器件的第二端連接。7.根據權利要求4至6中任意一項所述的過電壓保護器，其特征在于，所述過電壓保護器包括: 保險絲，所述鉗壓電路通過所述保險絲與所述被保護器件的第二端連接。8.根據權利要求4至6中任意一項所述的過電壓保護器，其特征在于，所述過電壓保護器還包括: 第二電阻，第一端與所述半導體開關電路的第一端連接，第二端與所述鉗壓電路的第二端連接。9.根據權利要求8所述的過電壓保護器，其特征在于，所述過電壓保護器還包括: 發光二極管，所述發光二極管與所述第二電阻構成串聯電路，所述第二電阻通過所述發光二極管與所述鉗壓電路的第二端連接，或所述半導體開關電路的第一端通過所述發光二極管與所述第二電阻連接。10.根據權利要求9所述的過電壓保護器，其特征在于，所述過電壓保護器還包括:第一二極管，所述串聯電路通過所述第一二極管與所述鉗壓電路的第二端連接。
【文檔編號】H02H9/06GK105896507SQ201610470005
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月26日
【發明人】李陽
【申請人】合肥仁德電子科技有限公司