DE29621154U1 - Elektrische Sicherung - Google Patents
Elektrische SicherungInfo
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Description
Patentanwälte Wenzel & Kalkoff
Postfach 2448 * 58414 Witten * 02302/914550
Anmeldeunterlagen:
Wickmann-Werke GmbH
58453 Witten
Anwaltsakte:
04704.1
- 1 (04704.1)
.5 Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung mit einer Serienschaltung aus einem PTC-Element und einem
Schmelzleiter.
Aus der Patentschrift DE 41 43 095 ist ein derartiger elektrischer
Baustein zum Schutz vor Überlastungen durch überhöhte Ströme bekannt. Ein PTC-Element arbeitet im Schaltbetrieb, in
dem sich eine dem Stromfluß entsprechende Temperatur einstellt, die wiederum den Widerstand des PTC-Elementes bestimmt.
Zum Schutz jeweils eines PTC-Elementes vor thermischer
Überlastung ist eine Reihenschaltung des PTC-Elementes mit einem Schmelzleiter vorgesehen. Zwischen das PTC-Element und
den Schmelzleiter wird ein leitendes Anschlußelement geschaltet . Es dient als leitende Verbindung zwischen dem Schmelzleiter
und dem PTC-Element, als Kühlkörper für das PTC-Element und gleichzeitig als Schutzgehäuse für den Schmelzleiter. Der
Schmelzleiter ist so ausgelegt, daß er das PTC-Element im Fall einer großen Überlastung, die zur Zerstörung des PTC-Elementes
oder zum Abbrand der Schaltung führen kann, galvanisch von den äußeren Kontakten trennt. In dem Augenblick des Aufschmelzens
bzw. des Verdampfens des Schmelzdrahtes dient das kompliziert aufgebaute Anschlußelement überdies als Plasma-Fänger.
Die internationale Patentanmeldung WO 95/35577 offenbart eine elektrische Sicherung, die eine Reihenschaltung eines scheibenförmigen
PTC-Elementes mit einem Schmelzelement einer gedruckten Schaltung beinhaltet. Dabei wird das keramische PTC-Element
auf einer Seite eines die gedruckte Schaltung tragenden Substrates durch Klemmkontakte leitend verbunden, wobei
der Schmelzleiter in Form des gedruckten Schmelzelementes auf der Rückseite des Substrates angeordnet ist. Das PTC-Element
soll dabei innerhalb seines reversiblen Schaltbereiches durch schnelle und große Widerstandsänderungen eine nachfolgende
elektrische Schaltung schützen können. Der Überlastbereich des
PTC-Elementes ist durch einen Stromfluß von 10-40 A bei einer
Spannung von 600 V definiert. Hier soll durch die extrem flinke Schmelzsicherung eine vollständige galvanische Trennung des
Stromkreises zum Schutz des PTC-Elementes vor Abbrand bzw.
Explosion vollzogen werden.
Die Anordnung der einzelnen Elemente sowie der Aufbau der Schaltung mit der Kontaktierung des PTC-Elementes lassen eine
rationelle Fertigung der Schaltung nicht zu, wobei einer Miniaturisierung durch die für einen niedrigen Normalwiderstand
des keramischen PTC-Elementes erforderliche Größe dieses Bauteils enge Grenzen gesetzt sind.
Nach dem Stand der Technik wird der kritische Bereich mit der wahrscheinlichen Zerstörung des PTC-Elementes durch einen
geeignet ausgelegten Schmelzleiter abgedeckt. Dabei gehen beide genannte Schriften davon aus, daß das PTC-Element unterhalb
eines kritischen Bereiches, der durch Überspannungen
und thermische Überlastungen oder hohe Ströme definiert wird,
dauerhaft und ohne Änderung der vorbestimmten Eigenschaften im
Schaltbetrieb als temperaturgesteuerter Widerstand arbeitet. Diesen PTC-Eigenschaften entsprechend werden die Schmelzleiter
ausgelegt. Bei einer Erhöhung des Normalwiderstandes eines
PTC-Elementes im Betrieb, beispielsweise durch Alterungserscheinungen, wird der Punkt einer aus Sicherheitsgründen erforderlichen
galvanischen Trennung verschoben, ohne daß das Auslöseverhalten des Schmelzleiters angepaßt werden kann.
Ferner besitzt jedes PTC-Element in seinem Schaltverhalten
eine wesentlich größere Trägheit als eine Schmelzsicherung mit träger Charakteristik.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische
Sicherung der genannten Art mit einfachem und kompaktem Aufbau unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile
zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das PTC-Element und der Schmelzleiter eine enge thermische Kopplung
aufweisen.
Eine erfindungsgemäße elektrische Sicherung umfaßt eine Serienschaltung
aus einem PTC-Element und einem Schmelzleiter, wobei einer alterungsbedingten Veränderung des Widerstandes
des PTC-Elementes Rechnung getragen wird. So weist ein PTC-Element
bereits nach mehrfachem Durchlaufen des reversiblen SchaltintervalIs einen ansteigenden Normalwiderstand auf. Bei
gleichem Stromfluß wird somit in ansteigendem Maße Wärme produziert. Eine erfindungsgemäße, enge thermische Kopplung des
Schmelzleiters an das PTC-Element stellt den thermischen Arbeitspunkt des Schmelzleiters entsprechend den Vorgaben durch
das PTC-Element ein. Damit wird in ganz wesentlichem Maße das Schaltverhalten des Sicherungselementes beeinflußt. In Abhängigkeit
von der Temperatur des PTC-Elementes löst der Schmelzleiter so bei hoher Temperatur des PTC-Elementes bereits bei
geringen zusätzlichen, auch extrem kurzzeitigen Überlastungen bzw. Überlastspitzen aus.
Bei hohen Überströmen reagiert das PTC-Element für die meisten Anwendungen zu träge und bietet daher keinen ausreichenden
Schutz. Dieses sehr träge Verhalten kann bereits weit vor dem Erreichen einer für das PTC-Element kritischen Temperatur zu
einer Überlastung der sich anschließenden elektrischen Schaltung und zu deren Beschädigung führen.
Die erfindungsgemäße thermische Kopplung des Schmelzleiters an
das PTC-Element ermöglicht es, die im hohen Strombereich zu
träge Charakteristik des PTC-Elementes durch die Charakteristik des Schmelzleiters zu ersetzen. Damit ergibt sich eine
neuartige Sicherungscharakteristik, deren Eigenschaften sich sowohl durch das PTC-Element als auch durch den Schmelzleiter
einstellen lassen. Dieses neuartige Verhalten einer erfindungsgemäßen Sicherung wird nachfolgend anhand eines skizzierten
Kennlinienfeldes noch eingehend erläutert werden.
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In einer Weiterbildung wird die enge thermische Kopplung zwischen dem PTC-Element und dem Schmelzleiter dadurch herbeigeführt,
daß der Schmelzleiter eine Zuleitung zu einem Kontakt des PTC-Elementes bildet. Damit ist neben dem direkten elektrischen
Kontakt auch ein sehr guter thermischer Kontakt geschaffen. Im Betrieb wird sich im Bereich der Kontaktstelle
zwischen Schmelzleiter und PTC-Element ein thermisches Gleichgewicht einstellen, das maßgeblich durch die Verlustwärme des
PTC-Elementes bestimmt wird. Somit wird der thermische Arbeitspunkt des Schmelzleiters durch das PTC-Element eingestellt.
Vorteilhafterweise kann der Schmelzleiter als Draht oder Flachdraht ausgebildet werden. Vorzugsweise wird hier ein
Schmelzdraht eingesetzt, wie er bereits in erprobten Schmelzsicherungen Verwendung findet. Insbesondere bei sehr kleinen
Abmessungen kann auch ein Bonddraht als Schmelzleiter eingesetzt werden, durch den ein äußerer Kontakt mit einem Kontakt
des PTC-Elementes elektrisch leitend verbunden wird. In jedem Fall werden so zugleich die Aufgaben der Kontaktierung des
PTC-Elementes und der Schaffung eines Schmelzleiters erfüllt, wobei die vorgeschlagene Kontaktierungsart sich noch durch die
Fähigkeit zum Dehnungsausgleich zwischen ihren Kontaktstellen auszeichnet. Die Bedeutung dieser Eigenschaft wird besonders
in Zusammenhang mit Anspruch 7 deutlich.
Die Verwendung eines Drahtes als Schmelzleiter vereinfacht die Fertigung einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung erheblich
und minimiert insgesamt auch den schaltungstechnischen Aufwand. Der enge thermische Kontakt tritt im Fußpunkt des
Drahtes an der Oberfläche des PTC-Elementes auf und garantiert ein zuverlässiges Abschalten bei galvanischer Trennung bei
anhaltend überhöhter Erwärmung des PTC-Elementes. Insbesondere werden neben den zwei genannten Elementen der Sicherung nur
noch zwei äußere Kontakte sowie ein die Gesamtanordnung tragendes Substrat bzw. Sicherungsgehäuse benötigt.
Nach Anspruch 4 kann als Schmelzleiter auch eine elektrisch leitende Schicht eingesetzt werden, um eine Zuleitung zu einem
Kontakt des PTC-Elementes zu bilden. Zur Anpassung an die Aufgabe eines Schmelzleiters weisen derartige elektrisch leitende
Schichten an mindestens einer Stelle eine Verengung auf, die beim Auslösen der Schmelzsicherung unterbrochen wird. Beim
Einsatz in einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung kann die Verengung durch eine entsprechende Nähe zum PTC-Element
thermisch eng angekoppelt werden. Gegenüber dem Stand der Technik werden in dieser Ausführungsform das Sicherungselement
und das PTC-Element auf der gleichen Seite eines die Gesamtanordnung
tragenden Substrates angeordnet. Dadurch wird die Isolation bzw. Abschottung der gesamten Sicherungsanordnung
gegenüber der Umgebung sowie die Herstellung vereinfacht.
Nach Anspruch 6 kann der Schmelzleiter auch als Dickschichtleiter
gebildet werden. Die Vorteile einer derartigen Ausführungsform werden insbesondere bei der Verwendung einer
pastösen PTC-Masse offensichtlich, da in diesem Fall, die gesamte
elektrische Sicherung mit ihren kombinierten. Elementen in einheitlicher Weise als Dickschichtschaltung gefertigt
werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung besteht das
PTC-Element aus einem Polymermaterial. Dieses Material zeichnet sich durch eine mit der Temperatur extrem ausfallenden
Wxderstandsveränderung aus. Die Widerstandsänderung wird durch temperaturbedingte Wärmedehnung hervorgerufen. Zum Ausgleich
dieser Dehnungsbewegung wird bei Kontaktierung in Dehnungshauptrichtung
die Verwendung eines drahtförmigen Schmelzleiters bevorzugt. Es ist jedoch auch eine dauerhafte Kontaktierung
senkrecht zur Hauptdehnungsrichtung möglich, wie anhand eines Ausführungsbeispiels nachfolgend beschrieben wird.
Die Integration eines PTC-Elementes in miniaturisierbare elektrische
Sicherungen erfolgt vorteilhafterweise unter Verwendung folienförmiger Polymerkörper. Derartige Polymerkörper
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lassen sich durch ihre flächige Form zuverlässig kontaktieren
und weisen bei geringem Eigengewicht und guten PTC-Eigenschafiten
nur eine sehr geringe Bauhöhe auf. Nach Anspruch 9 werden PTC-Elemente des beschriebenen Typs bevorzugt, deren temperaturbedingte
Dehnungen im wesentlichen einer Hauptrichtung folgen, so daß die Dehnungsrichtung vorteilhafterweise senkrecht
zu einer gegebenen Auflagefläche des PTC-Elementes
stattfindet.
Eine erfindungsgemäße elektrische Sicherung ist auch durch
Kontaktierung eines keramischen PTC-Elementes oder eines durch einen Sinterkörper gebildeten PTC-Elementes in der beschriebenen
Art vorteilhaft möglich. Beispielsweise kann Bariumtitanat (BaTiO3) als PTC-Element in einer erfindungsgemäßen Sicherung
eingesetzt werden, wodurch die Eigenschaften einer solchen Sicherung gegenüber vergleichbaren Sicherungen nach dem Stand
der Technik deutlich verbessert werden.
In einer Weiterbildung wird die Anordnung einer erfindungsgemäßen
elektrischen Sicherung so gewählt, daß sie auch in bekannten Gehäuse einsetzbar ist, wodurch ein bereits erprobter
und zuverlässiger Schutz gegenüber der äußeren Umgebung gegeben ist. Zudem werden derartige Gehäuse in gängigen Normrastern
in großer Zahl gefertigt und bieten der sehr kompakten Anordnung einer erfindungsgemäßen elektrischen Sicherung ausreichend
Raum.
Nach Anspruch 12 ist die Abmessung einer erfindungsgemäßen
elektrischen Sicherung soweit reduzierbar, daß sie als SMD-bestückbares Element ausgeführt werden kann. Damit ist eine
erfindungsgemäße Sicherung geschaffen worden, die ohne Probleme in moderne Produktions- und Bestückungsprozesse automatengerecht
integriert werden kann.
Die Schaltcharakteristik des Schmelzleiters wird thermisch durch die Verlustwärme des PTC-Elementes gesteuert. Sie kann
im Abschaltaugenblick jedoch noch vorteilhaft durch licht-
bogenhemmende bzw. lichtbogenlöschende Materialien unterstützt werden. Derartige Materialien werden vorzugsweise im Bereich
der Durchschmelzzone des Schmelzleiters angeordnet.
Nach Anspruch 14 wird der Schmelzleiter derart aufgebaut, daß
im Betrieb ein Diffusionsprozeß ablaufen kann. Das führt zu einem gegenüber flinken Sicherungen trägeren Abschaltverhalten
des Schmelzleiters. Insbesondere wird hierzu auf dem Schmelzleiter galvanisch eine Schicht aus Zinn aufgetragen, die in
Abhängigkeit von der Temperatur von der Oberfläche in das Innere des Schmelzleiters diffundiert.
Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Sicherungen ergibt sich auch bei Berücksichtigung bzw. Verwirklichung aller
vorstehend genannten Merkmale und Weiterbildungen der Erfindung stets ein einfacher und gut miniaturisierbarer Aufbau bei
stark verbesserten Schalteigenschaften.
Im folgenden werden. Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen zeigen:
Fig. l eine Skizze eines Kennlinienfeldes;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform
einer Sicherung ohne umgebendes Gehäuse,·
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
einer Sicherung ohne Gehäuse.
0 Fig. l zeigt als skizziertes Beispiel eine Kennlinie einer
elektrischen Sicherung, die aus einer Serienschaltung eines PTC-Elementes und einem thermisch angekoppelten Schmelzleiter
besteht. Hierin sind in doppelt logarithmischer Darstellung die Kennlinien eines PTC-Elementes sowie eines Sicherungs-Schmelzleiters
als Schaltzeit t über der Stromstärke I aufgetragen. Dabei liegt die Kennlinie des PTC-Elementes im Bereich
niedriger Ströme vor der Kennlinie des Sicherungsschmelzlei-
ters. Im Bereich höherer Ströme laufen die Kennlinien
schließlich in einem Schnittpunkt zusammen. Anschließend laufen die Kennlinien bei weiter ansteigenden Strömen weiter
auseinander, wobei der Sicherungsschmelzleiter mit seiner Kennlinie stets deutlich vor der Kennlinie des PTC-Elementes
liegt. Der Schmelzleiter reagiert also in diesem Bereich wesentlich früher als das PTC-Element.
Der Schnittpunkt beider Kennlinien definiert so die Grenze zwischen zwei Bereichen, in denen sich eine thermisch gekoppelte
Serienschaltung aus beiden Elementen stark unterschiedlich verhält. In dem Bereich links vom Schnittpunkt wird durch
das PTC-Element eine Überlastregelung bei reversibler Trennung durch Regulierung des eigenen Widerstandes bewirkt, also in
Form eines wiederholbaren Schaltvorganges. Rechts des Schnittpunktes liegt der Bereich der dauerhaften und vollständigen
galvanischen Trennung, in dem bei bereits stark angewachsener Temperatur des PTC-Elementes der Schmelzleiter eine galvanische
Trennung der Schaltung zum Schutz vor Schäden vornimmt,
die entweder temperaturbedingt am PTC-Element oder durch das zu träge Schaltyerhalten des PTC-Elementes allein an der nachfolgenden
Schaltung auftreten können.
Der Schnittpunkt als Grenze zwischen den Bereichen reversibler
und galvanischer bzw. irreversibler Trennung stellt nur bei konstanter Temperatur des PTC-Elementes und damit konstanter
Arbeitstemperatur des Sicherungsschmelzleiters einen festen Punkt dar. Hier ist er beispielhaft für eine Temperatur von
125 0C dargestellt. Dieser Punkt verschiebt sich mit der gesamten
Schmelzsicherungskennlinie aufgrund der engen thermischen Kopplung der Temperatur des PTC-Elementes entsprechend,
wie in Fig.l durch die Pfeile angedeutet wird. Damit
wird auch der Betrieb des PTC-Elementes im kritischen Strombereich vermieden.
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Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform
einer Sicherung 1, die aus einer Reihenschaltung eines
PTC-Elementes 2 und eines Schmelzleiters 3 gebildet wird. Der
Schmelzleiter 3 dient hierbei in Form eines Drahtes 4 als Zuleitung von einem nach außen führenden Kontakt 6 zu einer
Anschlußstelle 7 des PTC-Elementes 2. Das PTC-Element 2 wird im vorliegenden Fall vorzugsweise als Polymer 8 mit PTC-Eigenschaften
ausgeführt. Das Polymer 8 zeichnet sich durch eine Vorzugs-Dehnungsrichtung 9 aus. Es wird von verschiedenen
Herstellern als folienförmiger Polymerkörper 10 hergestellt, von dem lediglich ein dem Einsatz angepaßter Abschnitt in die
Sicherung 1 eingebaut wird. Hier sind in Ebenen senkrecht zu der Vorzugs-Dehnungsrichtung 9 auf dem Abschnitt des folienförmigen
Polymerkörpers 10 Metallisierungen 12 angebracht. Die obere Metallisierung 12 bildet die Anschlußstelle für den
Draht 4,- die untere Metallisierung 12 wird leitend mit einem zweiten äußeren Kontakt 6 verbunden, beispielsweise durch eine
elektrisch leitende Verbindungsschicht 13, die aus einem Leitkleber oder einer Lötpaste besteht.
Der Draht. 4 verläuft zwischen der Verbindungsschicht 13 auf
dem linken Kontakt 6 und der Metallisierung 12 des Polymers 8
frei. Dieser Bereich 13 kann innerhalb eines hier nicht weiter dargestellten Sicherungsgehäuses mit einem lichtbogenlöschenden
bzw. lichtbogenhemmenden Material verfüllt werden. Dadurch
kann neben einer Führung auch eine mechanische Stabilisierung des Drahtes 4 gebildet werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Bereich 14, in dem sich die Durchschmelzzone des Schmelzleiters befindet, zum
Schutz des PTC-Elementes 2 vor einem Lichtbogen durch eine Vergußmasse abgedeckt wird. Im Fall sehr starker Miniaturisierung
bzw. zur Bildung einer Schmelzsicherung kann der Draht 4 auch durch einen Bonddraht ersetzt werden. Aufgrund der thermischen
Kopplung ist eine extrem flinke Charakteristik des Schmelzleiters generell nicht erforderlich.
Der Draht 3 ist an seiner Oberfläche mit einem Überzug aus
Zinn versehen, der vorzugsweise galvanisch aufgetragen wird.
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- 10 -
Der Draht 3 selber besteht beispielsweise aus Silber, Kupfer oder auch Gold. Die Oberflachenbeschxchtung mit Zinn bewirkt,
daß im Betrieb des Schmelzleiters ein temperaturabhängiger Diffusionsprozeß ablaufen kann, durch den das Abschaltverhaiten
des Drahtes im Vergleich mit flinken Schmelzsicherungen zunehmend träger wird. Ein ähnliches Vorgehen bietet sich auch
bei anderen Schmelzleiterbauformen an.
Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherung. Hier ist
auf einem Substrat 15 eine elektrisch leitende Schicht 16 aufgetragen worden, die an einer Stelle 17 eine Verengung 18
aufweist. Die so gebildete leitende Schicht 16 kann beispielsweise als Dickschicht in einem Siebdruckverfahren hergestellt
werden. Alternativ ist auch neben einer gedruckten Schaltung eine photochemisch hergestellte Platine für diesen Einsatzzweck
denkbar. Die äußeren Kontakte 6 werden an dem Substrat 15 vorzugsweise als gesinterte Pasten angebracht. Im vorliegenden
Fall erstreckt sich die leitende Schicht 16 vom linksseitigen
Kontakt 6 bis kurz vor den rechtsseitigen Kontakt 6.
Zwischen dem rechtsseitigen Kontakt 6 und der leitenden
Schicht 16 ist die direkte elektrische Verbindung unterbrochen. Dieser Bereich wird durch den Abschnitt des folienförmigen
Polymerkörpers 10 des PTC-Elementes 2 abgedeckt, der auf der einen Seite leitend mit dem breiten Ende der Schicht 16
und auf der anderen Seite mit dem äußeren Kontakt 6 elektrisch leitend verbunden ist. Somit ist zwischen den beiden äußeren
Kontakten 6 wiederum eine Serienschaltung aus einem Schmelzleiter 3 und einem PTC-Element 2 in einer weiteren Ausführungsform
hergestellt worden. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Bereich 14 der Durchschmelzzone des Schmelzleiters 3 eng
benachbart zu dem PTC-Element 2 angeordnet ist, wodurch eine enge thermische Kopplung verwirklicht wird. Dieser Durchschmelzbereich
14 kann im vorliegenden Fall durch eine Vergußmasse mit geeigneten lichtbogenlöschenden Materialeigenschaften
abgedeckt werden.
- 11 -
Die in Fig. 3 dargestellte Sicherung stellt einen Prototyp eines SMD-bestückbaren Elementes 20 dar. Vereinheitlicht werden
kann der Prozeß zur Herstellung eines derartigen Elementes dadurch, daß das PTC-Element ebenfalls als Paste in einem
Siebdruck bzw. sonstigen Dickschichtverfahren aufgetragen wird. Aber auch die Integration eines Polymerkörpers 8 bzw.
eines ähnlich geformten Keramikkörpers beispielsweise aus Bariumtitanat, ist unproblematisch für die Herstellung der zu
den Fig. 2 und 3 beschriebenen Sicherungen.
Aufgrund der bewußt gewählten thermischen Kopplung zwischen Schmelzleiter und PTC-Element sowie der Leistungsfähigkeit
moderner PTC-Materialien können die Abmessungen der beschriebenen
Sicherungen so klein sein, daß sich beispielsweise die in den Fig. 2 und 3 dargestellten und beschriebenen Sicherungsanordnungen
in bekannten Sicherungsgehäusen, wie z.B. dem
der TR5® oder der SlVB*, einbauen lassen. Dadurch erhalten die
Sicherungen eine zusätzliche äußere Schutzhaube. Sie sind somit gegen äußere Einflüsse besser abgeschirmt, und zugleich
wird auch die Umgebung im Fall des Abschaltens der Sicherung
durch den Schmelzleiter vor austretendem Plasma effektiv geschützt.
Zudem sind derartige Gehäuse an die entsprechenden IEC-Rasterabstände der Anschlüsse angepaßt und werden in großer
Zahl als Massenartikel gefertigt.
Claims (14)
- - 12 -(04704.1)Ansprüchel. Elektrische Sicherung mit einer Serienschaltung aus einem PTC-Element und einem Schmelzleiter,
dadurch gekennzeichnet,daß das PTC-Element (2) und der Schmelzleiter (3) eine enge thermische Kopplung aufweisen.
10 - 2. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (3) eine Zuleitung (4) zu einem Kontakt des PTC-Elementes (2) bildet.
- 3. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (3) durch einen Draht (4) gebildet wird, insbesondere durch einen Bonddraht.
- 4. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzleiter (2) durch eine elektrisch leitende Schicht (16) gebildet wird.
- 5. Elektrische Sicherung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (16) an mindestens einer Stelle (17) eine Verengung (18) aufweist.
- 6. Elektrische Sicherung nach Anspruch 4 und/oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht (16) des Schmelzleiters (3) durch einen Dickschichtschaltung gebildet wird.
- 7. Elektrische Sicherung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Element (2) aus einem Polymer (8) besteht.ft · · ·- 13 -
- 8. Elektrische Sicherung nach Anspruch 7, dadurch, gekennzeichnet, daß das PTC-Element (2) durch einen Abschnitt eines folienförmigen Polymerkörpers (10) gebildet wird.
- 9. Elektrische Sicherung nach Anspruch 7 und/oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß temperaturbedingte Dehnungen (9) des PTC-Elementes (2) im wesentlichen senkrecht zu einer Auflagefläche des PTC-Elementes (2) stattfinden.
- 10. Elektrische Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-EIement (2) aus einer Keramik besteht, insbesondere aus Bariumtitanat.
- 11. Elektrische Sicherung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung (1) in bekannte Gehäuse einsetzbar ist.
- 12. Elektrische Sicherung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung (1) als ein SMD-bestückbares Element (20) ausgeführt ist.
- 13. Elektrische Sicherung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieSicherung (1) lichtbogenhemmende bzw. lichtbogenlöschende Materialien enthält, die vorzugsweise in einem Bereich (14) der Durchschmelzzone des Schmelzleiters (3) angeordnet sind.
30 - 14. Elektrische Sicherung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schmelzleiters (3) mit Zinn überzogen ist und dieser Überzug insbesondere durch einen galvanischen Prozeß aufgebracht wurde.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1501110A1 (de) * | 2002-04-25 | 2005-01-26 | Tyco Electronics Raychem K.K. | Temperaturschutzeinrichtung |
DE102011056577C5 (de) * | 2011-12-19 | 2015-02-19 | Sma Solar Technology Ag | Schaltungsanordnung zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens |
DE202018101537U1 (de) * | 2018-03-20 | 2019-06-27 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | Elektronische Baugruppe mit automatischer Schutzfunktion gegen überhöhte Temperaturen |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1150307B1 (de) * | 2000-04-26 | 2008-10-22 | Littelfuse Ireland Development Company Limited | Thermisch geschützter Varistor auf Basis eines Metalloxids |
JP2001319803A (ja) * | 2000-05-09 | 2001-11-16 | Marcon Electronics Co Ltd | 電圧非直線性抵抗器 |
KR20080041636A (ko) * | 2005-08-04 | 2008-05-13 | 타이코 일렉트로닉스 레이켐 케이. 케이. | 전기 복합 소자 |
US8937524B2 (en) | 2009-03-25 | 2015-01-20 | Littelfuse, Inc. | Solderless surface mount fuse |
JP6417220B2 (ja) * | 2013-01-11 | 2018-10-31 | Littelfuseジャパン合同会社 | 保護素子 |
DE102016205691A1 (de) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | LED-Modul in Chip-on-Board-Technologie |
EP3244436A1 (de) * | 2016-05-10 | 2017-11-15 | EBG Elektronische Bauelemente GmbH | Hochleistungswiderstand mit schichtwiderstand und schmelzsicherung |
US10978267B2 (en) * | 2016-06-20 | 2021-04-13 | Eaton Intelligent Power Limited | High voltage power fuse including fatigue resistant fuse element and methods of making the same |
DE102016220058A1 (de) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | Continental Automotive Gmbh | Schaltungsanordnung mit einer Schmelzsicherung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen der Schaltungsanordnung |
CN107799501B (zh) * | 2017-11-08 | 2020-01-10 | 电安科技(嘉兴)有限公司 | 保险丝保护的瞬态电压抑制器 |
WO2021101800A1 (en) * | 2019-11-21 | 2021-05-27 | Littelfuse, Inc. | Circuit protection device with ptc device and backup fuse |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8908139U1 (de) * | 1989-07-04 | 1989-10-12 | Siegert GmbH, 8501 Cadolzburg | Sicherungselement in Bauelementen der Dickschichttechnik |
DE4143095C1 (en) * | 1991-12-27 | 1993-04-08 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh, 8300 Landshut, De | Electrical building block, for simplicity and reliability - comprises resistor in series with melt fuse and connection element forming protective wall section, fixed on substrate with silicone adhesive |
US5363083A (en) * | 1992-06-12 | 1994-11-08 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh. | Temperature responsive, electric overcurrent protection module |
US5367280A (en) * | 1992-07-07 | 1994-11-22 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh | Thick film fuse and method for its manufacture |
WO1995035577A2 (en) * | 1994-06-22 | 1995-12-28 | Littelfuse, Inc. | Improved dual element circuit protection device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4413301A (en) * | 1980-04-21 | 1983-11-01 | Raychem Corporation | Circuit protection devices comprising PTC element |
JP3067011B2 (ja) * | 1994-11-30 | 2000-07-17 | ソニーケミカル株式会社 | 保護素子及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-12-05 DE DE29621154U patent/DE29621154U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1997
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- 1997-12-05 WO PCT/EP1997/006807 patent/WO1998025285A2/en active IP Right Grant
- 1997-12-05 JP JP52521198A patent/JP2001505709A/ja active Pending
- 1997-12-05 AT AT97952885T patent/ATE195199T1/de not_active IP Right Cessation
- 1997-12-05 CN CNB971803552A patent/CN1138295C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-05 EP EP97952885A patent/EP0943150B1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8908139U1 (de) * | 1989-07-04 | 1989-10-12 | Siegert GmbH, 8501 Cadolzburg | Sicherungselement in Bauelementen der Dickschichttechnik |
DE4143095C1 (en) * | 1991-12-27 | 1993-04-08 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh, 8300 Landshut, De | Electrical building block, for simplicity and reliability - comprises resistor in series with melt fuse and connection element forming protective wall section, fixed on substrate with silicone adhesive |
US5363083A (en) * | 1992-06-12 | 1994-11-08 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh. | Temperature responsive, electric overcurrent protection module |
US5367280A (en) * | 1992-07-07 | 1994-11-22 | Roederstein Spezialfabriken Fuer Bauelemente Der Elektronik Und Kondensatoren Der Starkstromtechnik Gmbh | Thick film fuse and method for its manufacture |
WO1995035577A2 (en) * | 1994-06-22 | 1995-12-28 | Littelfuse, Inc. | Improved dual element circuit protection device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Elektronische Sicherungen. In: Elektor 5/90, S.59-61 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1501110A1 (de) * | 2002-04-25 | 2005-01-26 | Tyco Electronics Raychem K.K. | Temperaturschutzeinrichtung |
EP1501110A4 (de) * | 2002-04-25 | 2007-06-20 | Tyco Electronics Raychem Kk | Temperaturschutzeinrichtung |
US7532101B2 (en) | 2002-04-25 | 2009-05-12 | Tyco Electronics Raychem K.K. | Temperature protection device |
DE102011056577C5 (de) * | 2011-12-19 | 2015-02-19 | Sma Solar Technology Ag | Schaltungsanordnung zur Unterdrückung eines bei einem Schaltvorgang auftretenden Lichtbogens |
US9543088B2 (en) | 2011-12-19 | 2017-01-10 | Sma Solar Technology Ag | Circuit arrangement for suppressing an arc occurring over a contact gap of a switching member |
DE202018101537U1 (de) * | 2018-03-20 | 2019-06-27 | Tridonic Jennersdorf Gmbh | Elektronische Baugruppe mit automatischer Schutzfunktion gegen überhöhte Temperaturen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69702719T2 (de) | 2000-11-23 |
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