CN211480918U - 一种pptc热敏电阻互保型模块器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种PPTC热敏电阻互保型模块器件，其包括片状的PPTC芯片、NTC芯片、过压保护芯片、第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述NTC芯片位于PPTC芯片、过压保护芯片之间，PPTC芯片包括第一PPTC电极和第二PPTC电极，NTC芯片包括第一NTC电极和第二NTC电极；第二PTC电极与第一NTC电极电连接，第二NTC电极与过压保护芯片的负极或一极电连接；第一PPTC电极与第一引脚连接，过压保护芯片的正极或另一极与第三引脚连接，第二引脚与第一NTC电极或第二NTC电极连接。采用本实用新型的技术方案，能更好的达到持续过压保护、电路过载保护、短路保护等多重保护为一体的单个器件的目的，使用更加方便。

Description

一种PPTC热敏电阻互保型模块器件

技术领域

本实用新型涉及一种保护器件，尤其涉及一种PPTC热敏电阻互保型模块器件。

背景技术

目前，伺服电机驱动板电源端口、USB输入端口、485数据信号端口、锂电池充电端口、移动电源充电端口很容易被操作者误接入高于或远高于工作电压的电源，而使用者并不知道，当使用者接插或误插到高于或远高于工作电压（如本应5V的接到12V或24V、本应接到24V的却接到48V或60V或220V高压等）接口后，输入的高压不仅会烧坏相关的电路芯片，而且会因芯片的烧坏或短路将高电压传输给执行电机或锂电池等，这会使电机烧毁或锂电池内部出现高压大电流，或让锂电池发热产生气体后就会出现锂电池爆炸的灾难性问题，这将对使用者的人身安全造成危害。在这种情况下，必须要设计过压保护电路，而现有技术多应用TVS管或压敏电阻做过压保护，然而TVS管和压敏电阻器只能耐瞬间或短时（毫秒级）高电压高电流冲击，当有持续高压和大电流通过TVS管或压敏电阻时，TVS管和压敏电阻也会发热而炸裂开路，这时的高电压就会持续加到后级电路的芯片产生连锁反应，导致芯片和其它动作电路或锂电池的烧坏或爆炸情况。所以应用TVS管或压敏电阻不能解决这种过压保护问题，而且电子电路本身需要过载、短路保护电路或元器件，而这些能达到目的功能都是单一的保护功能，致使此类问题成为电子产品设备企业内的技术难题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开了一种PPTC热敏电阻互保型模块器件，具有更好的保护作用，同时更加方便使用者。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种PPTC热敏电阻互保型模块器件，其包括片状的PPTC芯片、NTC芯片、过压保护芯片、第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述NTC芯片位于PPTC芯片、过压保护芯片之间，所述PPTC芯片包括第一PPTC电极和第二PPTC电极，所述NTC芯片包括第一NTC电极和第二NTC电极；

所述第二PPTC电极与第一NTC电极电连接，所述第二NTC电极与过压保护芯片的负极或一极电连接；

所述第一PPTC电极与第一引脚连接，所述过压保护芯片的正极或另一极与第三引脚连接，所述第二引脚与第一NTC电极或第二NTC电极连接；

其中，所述过压保护芯片为TVS芯片或MOV芯片。若所述过压保护芯片为TVS芯片，则第二NTC电极与TVS芯片的负极电连接，TVS芯片的正极与第三引脚连接。对于MOV芯片，没有正负极，则两极分别与第二NTC电极、第三引脚连接即可。

采用此技术方案，将片状的PPTC芯片、NTC芯片、过压保护芯片连接在一起，实现一个模块就完成过流、过压、短路保护的作用。

作为本实用新型的进一步改进，所述PPTC芯片、NTC芯片、过压保护芯片通过焊接依次贴焊在一起。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一PPTC电极和第二PPTC电极位于PPTC芯片的相对的两个表面。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一NTC电极和第二NTC电极位于NTC芯片的相对的两个表面。

作为本实用新型的进一步改进，所述过压保护芯片为TVS芯片，所述TVS芯片位于NTC芯片的一侧。

进一步的，NTC芯片的阻值为1.3Ω-15Ω，NTC芯片的外径为φ10-φ15。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一引脚、第二引脚和第三引脚的一端为扁平形，方便用于焊接。进一步的，所述第一引脚、第二引脚和第三引脚为折线形。

作为本实用新型的进一步改进，所述PTC互保型模块器件的表面设有包封层。将焊接在一起的PPTC芯片、NTC芯片、TVS芯片，并焊接好第一引脚、第二引脚和第三引脚的成品进行包封，起到保护整个器件的作用。

作为本实用新型的进一步改进，所述包封层的材质为环氧树脂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的技术方案，采用非线性突变型热敏电阻PPTC芯片与NTC芯片、TVS芯片通过叠层的连接结构，能更好的达到真正的持续过压保护、电路过载保护、短路保护等多重保护为一体的单个器件的目的，对于使用者来说，元器件少、电路简洁、控制准确、可靠性高、生产与维护成本低、而且占用的PCB面积和空间大大缩小。还可采用自动化、规模化生产、同比提高工程师的设计与生产效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的电路图。

图3是本实用新型实施例2的结构示意图。

图4是本实用新型实施例2的电路图。

附图标记包括：

1-第一引脚，2-第二引脚，3-第三引脚，4-PPTC芯片，5-NTC芯片，6-TVS芯片。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1和图2所示，一种PPTC热敏电阻互保型模块器件，其包括片状的PPTC芯片4、NTC芯片5、TVS芯片6、第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3，所述NTC芯片5位于PPTC芯片4、TVS芯片6之间，所述PPTC芯片4包括第一PTC电极和第二PPTC电极，所述NTC芯片5包括第一NTC电极和第二NTC电极；所述第二PPTC电极与第一NTC电极电连接，所述第二NTC电极与TVS芯片6的负极电连接；所述第一PPTC电极与第一引脚1连接，所述TVS芯片6的正极与第三引脚3连接，所述第二引脚2与第一NTC电极连接；所述PPTC芯片4、NTC芯片5、TVS芯片6通过焊接依次贴焊在一起。

所述第一PPTC电极和第二PPTC电极位于PPTC芯片4的相对的两个表面，无正负极性之分，所以，PPTC芯片4的两个面无论哪个面做第一PPTC电极或第二PPTC电极，都不影响本方案。所述第一NTC电极和第二NTC电极位于NTC芯片5的相对的两个表面，无正负极性之分，所以，NTC芯片5的两个面无论哪个面做第一NTC电极和第二NTC电极，都不影响本方案。

进一步的，所述TVS芯片6位于NTC芯片5表面上的一侧。

所述第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3为折线形。所述第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3与各个芯片连接的一端为扁平形，方便用于焊接。

所述PTC互保型模块器件的表面设有包封层。将焊接在一起的PPTC芯片4、NTC芯片5、TVS芯片6，并焊接好第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3的成品进行包封，起到保护整个器件的作用。所述包封层的材质为环氧树脂。

实施例2

如图3和图4所示，一种PPTC热敏电阻互保型模块器件，其包括片状的PPTC芯片4、NTC芯片5、TVS芯片6、第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3，所述NTC芯片5位于PPTC芯片4、TVS芯片6之间，所述PPTC芯片4包括第一PTC电极和第二PTC电极，所述NTC芯片5包括第一NTC电极和第二NTC电极；所述第二PPTC电极与第一NTC电极电连接，所述第二NTC电极与TVS芯片6的负极或一极电连接；所述第一PPTC电极与第一引脚1连接，所述TVS芯片6的正极与第三引脚3连接，所述第二引脚2与第二NTC电极连接；所述PPTC芯片4、NTC芯片5、TVS芯片6通过焊接依次贴焊在一起。

所述第一PPTC电极和第二PPTC电极位于PPTC芯片4的相对的两个表面，无正负极性之分，所以，PPTC芯片4的两个面无论哪个面做第一PPTC电极或第二PPTC电极，都不影响本方案。所述第一NTC电极和第二NTC电极位于NTC芯片5的相对的两个表面，无正负极性之分，所以，NTC芯片5的两个面无论哪个面做第一NTC电极和第二NTC电极，都不影响本方案。

进一步的，所述TVS芯片6位于NTC芯片5表面上的一侧。

所述第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3为折线形。所述第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3与各个芯片连接的一端为扁平形，方便用于焊接。

所述PPTC热敏电阻互保型模块器件的表面设有包封层。将焊接在一起的PPTC芯片4、NTC芯片5、TVS芯片6，并焊接好第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3的成品进行包封，起到保护整个器件的作用。所述包封层的材质为环氧树脂。

实施例1、实施例2的保护器件，PPTC芯片、NTC芯片、TVS芯片都是片状结构，利用其片状结构的特点，贴焊在一起，NTC芯片贴中间层，从NTC芯片的两个面选择其中之一与第二引脚连接，就出现两个不同的PPTC互保模块。实施例1中为将与PPTC相邻的NTC芯片的那个面与第二引脚连接，实施例2中为将与TVS芯片相邻的NTC芯片的另个面与第二引脚连接，电源从第一引脚和第三引脚输入、经过器件后从第二引脚和第三引脚输出，器件第三引脚是公共端，应用于接地或低电平端，器件的选用可以依据客户电路的特点和需求在二者之间做选择。或通过实验做出选择其中之一即可。

将实施例1、实施例2的保护器件在上述的伺服电机驱动板电源端口、USB输入端口、485数据信号端口、锂电池充电端口、移动电源充电端口、晶体管输出端、MOS管输出端等的应用中，主要对当端口连接线错误或误搭接或接插到较高电压的压源接口后，能及时保护后级的系统电路,及时限制高电压及其产生的大电流进入后级电路而避免烧毁后级的电路芯片或器件，而且通过互相限制与保护，确保该器件本身不会被损坏，同时或因后级电路中遇偶然事件产生了大电流时，该器件能及时限流而保护系统电路。因上述电路或设备的用户可能误接入高电压电源，而导致主控芯片短路，继而使高电压持续加到主控芯片或电机或到锂电池上或上述半导体管上等情况，产生的大电流将使其瞬间烧毁或产生灾难性爆炸或火灾事故，应用本方案的PPTC热敏电阻互保模块型三端器件后是一个单一的元件，能让上述电路所在的系统电路得到及时限流保护，不仅能让相关产品的安全性和可靠性大大提高、成本大大降低，而且占用的PCB面积和空间大大缩小。

工作原理：实施例1和实施例2的两个PPTC互保模块的应用原理和工艺原理是相同的，PPTC是自恢复保险丝（非线性热敏电阻）做过流保护用，都知道NTC虽是抗浪涌用的，而这里的NTC的作用不是传统意义（浪涌抑制）的NTC功能，而是起到大电流到来时的限流作用，应用NTC的目的是用以替代大功率水泥电阻的作用，所以选型时将按照客户电路要求选择需要的或订制的NTC型号。使其在大电流到来时的短时间限流，这个短时间就1-3秒即可，在这个时间内，大电流让PPTC电阻值快速升高，且远超过NTC的电阻值，以达到最终限流的目的。比如本实施例中，NTC芯片可以选择阻值为1.3Ω-15Ω、芯片外径为φ10-φ15的型号。这样，当电路刚出现短路电流或刚出现意外大电流时的前0.5S-1S内可以起到增强限流的作用，因PPTC在电流突变瞬间的电阻值变大的速度不够快，所以这里的NTC补充因PPTC自身电阻值小而带来的、因瞬间电流突变使PPTC限流能力不足的问题，只有可以更加有效的保障PPTC参与的对MOS管等脆弱电路的保护作用。有了这个NTC（低电阻值、短时间可以吸收高能量）的限流作用后，当有持续的高压接入时就能使TVS或压敏电阻器不会因瞬间大电流而烧毁或爆炸，同时因这个NTC（低电阻值、短时间可以吸收高能量）的限流作用使PTC能在电阻值升高前有一个限流缓冲作用，结果会使PPTC电阻值升高而充分的限流，其高电阻值使高电压都由PPTC承担了，这样的结果是在互相保护的同时保护了后端的负载电路不被误输入的高压而烧坏，然而这个保护过程是一个相互作用的、相互限制的、相互保护的过程。在这个相互保护的最后结果是对整个电路、也包括负载的整个系统设备完成了保护功能。在原理上，实施例1和实施例2的两个PPTC热敏电阻互保模块的应用和工作原理是相同的，不同之处在于：实施例1在高压入侵、TVS导通后的残压稍高，适用于耐受较高残压的负载电路；而实施例2适用于只能耐受低残压的负载电路中。

采用本实施例的技术方案，三个独立器件的巧妙组合，形成为一个元件，使设计、采购、生产变得简单化一次完成。三个器件的巧妙组合，产生相互限制与互相保护的过程，从而达到系统保护的目的。不仅能完成入侵高压高流的保护，还能完成系统电路中的过流、短路、过载、抛载保护。大大拓展了器件的应用范围，让工程设计更简单、加工与生产成本更低、体积更小。同时生产制作更灵活，可依据用户电路特点与需求选配特殊参数进行组合。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：其包括片状的PPTC芯片、片状的NTC芯片、片状的过压保护芯片、第一引脚、第二引脚和第三引脚，所述NTC芯片位于PPTC芯片、过压保护芯片之间，所述PPTC芯片包括第一PPTC电极和第二PPTC电极，所述NTC芯片包括第一NTC电极和第二NTC电极；

所述第二PPTC电极与第一NTC电极电连接，所述第二NTC电极与过压保护芯片的负极或一极电连接；

所述第一PPTC电极与第一引脚连接，所述过压保护芯片的正极或另一极与第三引脚连接，所述第二引脚与第一NTC电极或第二NTC电极连接；

其中，所述过压保护芯片为TVS芯片或MOV芯片。

2.根据权利要求1所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述PPTC芯片、NTC芯片、过压保护芯片通过焊接依次贴焊在一起。

3.根据权利要求2所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述第一PPTC电极和第二PPTC电极位于PPTC芯片的相对的两个表面。

4.根据权利要求3所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述第一NTC电极和第二NTC电极位于NTC芯片的相对的两个表面。

5.根据权利要求2所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述过压保护芯片为TVS芯片，所述TVS芯片位于NTC芯片的一侧。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述第一引脚、第二引脚和第三引脚的一端为扁平形。

7.根据权利要求6所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述PPTC热敏电阻互保型模块器件的表面设有包封层。

8.根据权利要求7所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述包封层的材质为环氧树脂。

9.根据权利要求1~5任意一项所述的PPTC热敏电阻互保型模块器件，其特征在于：所述NTC芯片的阻值为1.3Ω-15Ω。

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