[发明专利]一种过压防护模块及用电设备

说明书

技术领域

本发明涉及电源过压保护技术领域，特别是涉及一种过压防护模块及用电设备。

背景技术

雷击过压经常以线缆传导或者电磁感应的方式由低压供电线缆侵入设备的电源端口，对电源部分的元器件造成过压过流冲击，因此几乎所有用电设备的电源端口都采取了一定程度的防雷措施，抵御这种雷击过压的威胁。最典型的防雷措施是采用一个氧化锌压敏电阻(Metal Oxide Varistor，以下称：MOV)并联在电源口两端，以旁路泄放雷击电流，同时利用压敏电阻的非线性I-V特性抑制雷击电压的升高，保护电源端口的元器件。这种简单的防雷方式对于多数设备来说是适用、安全的，但是并非所有设备都可以采用如此简单的防雷方式，因为电路拓扑结构不同的电源类型对瞬态过压的耐受水平差异很大，比如取消了高压储能电容的各种升压降压电路对雷击过压就相当敏感，需要采用复杂的两级甚至三级防雷电路有效地抑制雷击残余电压。

传统的防雷电路只采用单一种类的钳位型防雷元件(即压敏电阻)进行防护，由于压敏电阻的直流动作电压受到设备最大运行电压的要求与限制，无法随意降低，因此降低雷击残压的唯一途径就是减小压敏电阻的雷击电流密度，比如增大压敏电阻的直径或者增加雷击防护电路的级数，都可以降低末级压敏电阻的雷击电流密度。但是，对相同动作电压的压敏电阻而言，即使将Ф10的压敏电阻更换成Ф20的压敏电阻，其雷击电流密度也仅仅相差4～5倍(即Ф20的压敏电阻的刷银面积约为Ф10的压敏电阻刷银面积的4～5倍)，这种雷击电流差值所带来的雷击残压差别很小。比如3KV的1.2/50uS雷击电压在10D51IK的压敏电阻上形成的冲击电流密度约为2KA/cm²,雷击残压约为1000Vp；如果将10D511K更换为20D511K，则冲击电流密度降为500A/cm²,雷击残压将为800Vp，也就是说，即使将压敏电阻的阀片直径增大1倍，雷击残压也只能降低约20％。因此仅仅降低压敏电阻的雷击电流密度，是无法将雷击残压大幅度减小的。

受到设备最大运行电压的制约，传统防雷方案中的压敏电阻的直流动作电压不能随意降低，对于额定工况条件为220V_AC±30％的设备而言，防雷压敏电阻的动作电压需要大于490V_DC，实际应用中通常选用510V_DC动作电压的压敏电阻进行防雷，对常用的小型压敏电阻10D511K(即直径为10mm压敏电压为510VDC)进行测试，其在不同雷击电流下的残压水平如下表所示：

以上测试表明，采用传统的单纯的压敏电阻防雷设计，即使能够将末级压敏电阻的雷击电流抑制到50～100A的水平，其雷击残压也会达到800Vp以上水平，雷击残压比在1.6～2.0的水平。可见传统的依靠单纯压敏电阻防雷的方案，对雷击残压制约最大的因素就是压敏电阻的动作电压。

发明内容

本发明目的在于提供一种过压防护模块，旨在解决传统的压敏电阻防雷设计方案无法解决的压敏电阻漏电流偏大与压敏电阻输出残压偏高的对立矛盾的问题。

本发明提供了一种过压防护模块，包括固体放电管、压敏电阻与正温度系数的热敏电阻，所述热敏电阻的阀片和所述压敏电阻的阀片均具有两个相对的表面电极，其中：

所述热敏电阻阀片的第一表面电极与所述压敏电阻阀片的第一表面电极以高导热导电物质电气连接，并引出模块的输出引脚；所述热敏电阻阀片的第二表面电极作为模块的输入引脚；所述固体放电管的第一电极与所述压敏电阻阀片的第二表面电极电气连接，所述固体放电管的第二电极作为模块的公共引脚。

优选地，还包括一电容器，所述电容器与所述压敏电阻并联电气连接。

在一个实施例中，还包括高导热包封层，所述高导热包封层将所述固体放电管、压敏电阻和热敏电阻包封在内。

优选地，所述固体放电管的第一电极与所述压敏电阻阀片的第二表面电极电气连接，且所述固体放电管紧贴于所述压敏电阻阀片的第二表面电极。

在另一个实施例中，还包括高导热包封层和一金属引出电极，所述高导热包封层将所述压敏电阻和热敏电阻包封在内，所述金属引出电极与所述压敏电阻阀片的第二表面电极电气连接且至少部分外露于所述高导热包封层。

优选地，所述固体放电管的第一电极与所述金属引出电极的外露部分电气连接。

优选地，所述高导热包封层为有机硅树脂层。