[发明专利]电路保护器件、包含该器件的电子电路及电路保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，更具体地，本发明涉及一种电路保护器件。 

背景技术

在电路中，电子元件或电气设备通常都具有额定的工作电压及工作电流。然而，由于各种原因，例如电源波动、电路短路等，这些电子元件或电子设备有时会不适当地工作在过载状态下而发生故障。为了避免电子元件或电子设备发生故障并导致损坏，可以使用电路保护器件来限制电路中的电压及电流。 

正温度系数(Positive Temperature Coefficient，简称PTC)热敏材料是一种常用的电路保护器件。它的特性是，由于电流或电压在PTC材料上产生的功率，PTC材料会逐渐地积累热量，并使其温度升高。当它的温度升高到居里温度点(或称转折温度点)处，PTC材料的阻值会成几何级数的增加。当温度降低，PTC材料的阻值又会降低回到接近初始电阻的位置。因此，PTC材料可广泛应用于需要可自恢复的过电流、过温度的保护场合，例如，将PTC电阻与需要保护的电路部分串联，当流经该需要保护的电路部分，即流过PTC电阻的电流过大后，PTC电阻会发热并升温至居里温度点，引起其电阻大幅提升，从而大大地提高回路中的电阻，继而减小流过需要保护的电路部分的电流，起到保护作用。 

以上描述的现有的保护技术存在一定的缺点，当过流时，PTC材料必须依靠一定的热积累时间才能达到居里温度点，继而阻值升高以开始保护动作。这个时间与半导体保护电路相比，通常较慢， 保护效果受限。不仅如此，由于PTC材料是被动保护器件，缺少受控地保护功能，例如无法接受控制电路的指令，因此，在特定故障条件下，如非过流和非过热条件下系统损坏时，PTC材料将无法进行有效保护。而大电流、快动作、小尺寸以及可智能化控制是PTC材料技术当前主要方向发展。 

发明内容

为了解决上述至少一个问题，本发明的发明构思在于，为PTC材料提供一个可受控地加热该PTC材料的热源。在正常工作状态下，该热源不运作；而当外界检测到故障发生时，例如过压、过温、欠压等等故障时，该热源受控地加热该PTC材料。这样，能够加快PTC材料升温至其居里温度点，进而使得PTC材料更快地开始保护工作。从而，能够实现可控制地保护，以及提供了更短的动作时间。 

根据本发明的一个方面，提供了一种电路保护器件，其特征在于，包括： 

一个具有正温度系数特性的第一热敏电阻；以及 

一个加热器件，与所述第一热敏电阻导热地耦接，用于受控地加热该第一热敏电阻。 

根据该方面，实现了可控制地保护，并且提供了更短的动作时间。既适用于过流和过温等故障，也适用于故障由非过流和非过温状况引起，或者工作和故障电流较为接近，但保护动作时间要求较快，需要依靠控制电路主动触发保护的场合。更加具体的应用场合包括但不限于功率型电池、USB和电源电路等。 

根据一个更具体的实施方式，所述电路保护器件进一步包括输入端、输出端以及控制端， 

其中，所述第一热敏电阻具有第一电极与第二电极，所述第一电极与所述输入端相连，所述第二电极与所述输出端相连； 

所述加热器件具有第三电极与第四电极，所述第三电极与所述输出端相连，所述第四电极与所述控制端相连并能够被所述控制端 设为形成回路或者悬空，来受控地加热第一热敏电阻。 

该更具体的实施方式提供了一种三端的、比较紧凑的电路保护器件结构。 

根据另一个更具体的实施方式，所述加热器件包括以下至少任一项： 

-具有正温度系数特性的第二热敏电阻； 

-阻性加热器件； 

-感性加热器件； 

-半导体加热器件。 

该更具体的实施方式提供了加热器件的多种实现方式。 

优选地，所述加热器件包括所述第二热敏电阻，所述第二热敏电阻的转折温度点等于或高于所述第一热敏电阻的转折温度点。根据该优选的实施方式，能够在第一热敏电阻运作之前，持续地加热该第一热敏电阻，具有更优的加热效果，因此具有更优的保护效果。 

优选地，所述加热器件包括所述第二热敏电阻，在相同电流和环境下，所述第二热敏电阻的动作时间快于所述第一热敏电阻的动作时间。根据该优选的实施方式，第一热敏电阻能够更快地开始保护动作，具有更优的保护效果。