一种嵌入式MOV组件

技术领域

本发明涉及浪涌保护技术领域，尤其涉及一种嵌入式MOV组件。

背景技术

常规限压型浪涌保护器(Surge Protective Device，简称：SPD)由被动电子元件MOV(Metal Oxide Varistors，氧化锌压敏电阻器)芯片组装构成，具有特殊的非线性电流-电压特性。当发生雷击、电磁场干扰、电源开关频繁动作、电源系统故障等异常状况时，将使得线路上的电压突增。若是超过浪涌保护器(SPD)的导通电压，就会进入导通区，电流和电压呈非线性关系，一般称之为非线性系数(Nonlinearity Parameter)，其值可达数十或上百。此时，浪涌保护器(SPD)阻抗会变低，仅有几个欧姆，使过电压形成突波电流流出，藉以保护所连接的电子产品或昂贵组件。

随着自动化技术的快速发展，电子机械(如机器人、机械手等)的广泛应用，浪涌保护器(SPD)的应用需求也日渐提升，为保护脆弱的电子机械中的电脑系统，往往会将MOV组件与设备电源系统集中安装一块PCB板上，习知MOV安装是引线插入PCB板焊接而成，一旦MOV组件损坏，由于其与PCB板一体连接，轻者将导致设备停止工作，重者将引起起火燃烧，存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种嵌入式MOV组件，解决了现有的MOV组件与设备电源系统集成在同一PCB板上，MOV组件工作过热时存在极大的安全隐患的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明提供一种嵌入式MOV组件，包括PCB板、至少一个MOV芯片以及热脱落结构；所述PCB板上设有对应于所述MOV芯片的安装槽孔；所述MOV芯片从所述PCB板的背面嵌入所述安装槽孔，并在所述热脱落结构的支撑下与所述PCB板形成固定的线路连接；

所述热脱落结构在所述MOV芯片劣化产生的温度过高时，断开其与所述PCB板的线路连接。

本基础方案通过PCB板上开设对应于MOV芯片的安装槽孔，以实现MOV芯片的半沉式安装，再设计热脱落结构使得MOV芯片和PCB板在常态下固定连接，而当MOV芯片劣化产生的温度过高时，热脱落结构将断开MOV芯片与PCB板的线路连接，MOV芯片自动脱落，使二者安全分离，从而有效地避开了因MOV芯片击穿而导致的设备损坏或火灾隐患，进一步提高了配套设备安全系数；在PCB板上设置安装槽孔，可辅助产线中MOV芯片的安装定位，提高机械化生产效率。

在进一步的实施方案中，所述热脱落结构为温度合金；所述温度合金用于焊接所述MOV芯片和所述PCB板，导通所述MOV芯片的电极与所述PCB板上的线路。

本方案设计温度合金作为热脱落结构，可使得热脱落结构形成具备固定的支撑点并具备过热熔解保护的功能特性，使得产品的安全系数得到进一步的提高。

在进一步的实施方案中，本发明还包括辅助脱落结构，所述辅助脱落结构包括依次连接的压板端头、弹性元件和固定端头；

所述固定端头设有安装螺孔，用于与螺钉配合将所述辅助脱落结构固定在所述PCB板的正面；

所述弹性元件为延长至所述MOV芯片探出边缘下方的板状结构，当所述MOV芯片与所述PCB板固定连接时，将产生弹性形变；

所述压板端头与所述MOV芯片边缘相切，用于在所述MOV芯片劣化产生的温度过高时，将所述弹性形变转化为反向推力，断开所述MOV芯片与所述PCB板的线路连接。

在进一步的实施方案中，所述压板端头的制作材料包括绝缘材料。

本方案根据实际需要进一步地设置了辅助脱落结构，当PCB板平行于水平面时，辅助脱落结构的设置可进一步加快MOV芯片与PCB板的分离，提高反应灵敏度；当PCB板为垂直于水平面时，则可给予MOV芯片一个向外的推力，快速分离MOV芯片与PCB板。即在辅助脱落结构的设置下，可覆盖嵌入式MOV组件的任意安装方位，均可实现MOV芯片与PCB板的分离。在进一步的实施方案中，所述MOV芯片的质量重心靠近所述PCB板的背面。

在进一步的实施方案中，所述安装槽孔的开槽长度小于所述MOV芯片的芯片直径；所述安装槽孔的开槽宽度大于所述MOV芯片的芯片厚度。

本方案以背面嵌入的方式将MOV芯片固定在PCB板上，同时限定MOV芯片的质量重心靠近PCB板的背面，和安装槽孔的开槽长度小于MOV芯片的芯片直径，从而限定了MOV芯片垂直或水平使用时的跌落方向，以及保证MOV芯片往下跌落的重力。

在进一步的实施方案中，所述MOV芯片为无引出电极、无封装的裸片，其周边涂布有绝缘层。

本方案采用无引出电极、无封装的裸片制作MOV芯片，在节约组件制作成本的前提下，还可进一步提高芯片的散热性，以延长使用耐久度和降低过热损坏的风险，从而提高组件的可靠性。

在进一步的实施方案中，本发明还包括外壳，所述PCB板正面朝上的安装在所述外壳内部，所述外壳底部与所述PCB板背面之间的直线距离大于所述MOV芯片的直径。

本方案设计外壳固定PCB板，限定外壳底部与PCB板背面之间的直线距离大于MOV芯片的直径，当MOV芯片热脱离跌落时，将不会受到阻碍的直接落到外壳底部。

在另一实施方案中，本发明还包括辅助脱落结构，所述辅助脱落结构包括依次连接的固定端头、弹性元件和压板端头；

所述固定端头一端固定在所述外壳内部顶面；

所述弹性元件两端分别固定在所述固定端头、所述压板端头上，所述压板端头的安设位对准所述MOV芯片，当所述PCB板安装在所述外壳内时，将产生弹性形变处于被压缩状态；

所述压板端头对准所述MOV芯片，并与所述MOV芯片边缘相切，用于在所述MOV芯片劣化产生的温度过高时，将所述压缩弹性释放形变转化为反向推力，断开所述MOV芯片与所述PCB板的线路连接。

在进一步的实施方案中，本发明还包括放电管，所述PCB板上设有对应于所述放电管的嵌入槽孔；所述嵌入槽孔的开槽长度大于所述放电管的长度；所述嵌入槽孔的开槽宽度小于所述放电管的直径。

本方案采用与MOV芯片同样的方式安装放电管，可使放电管过热时脱离与PCB板之间的连接，保护电路不受损；限定嵌入槽孔的开槽宽度小于放电管的直径，也可限定放电管的跌落方向。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种嵌入式MOV组件的立体结构图；

图2是本发明实施例2提供的一种嵌入式MOV组件的立体结构图；

图3是本发明实施例2提供的PCB板与外壳的安装示意图；

图4是本发明实施例3提供的辅助脱落结构5的安装示意图；

图5是本发明实施例1或2或3提供的等效电路图；

图6是本发明实施例5提供的一种嵌入式MOV组件的立体结构图；

图7是本发明实施例4或5或6提供的等效电路图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

在本实施例中，附图中的附图标记包括：PCB板1，安装槽孔11、线路12、嵌入槽孔13；MOV芯片2，电极21、绝缘层22；热脱落结构3。

本发明实施例提供的一种嵌入式MOV组件，如图1、图5所示，在本实施例中，包括PCB板1、至少一个MOV芯片2以及热脱落结构3；PCB板1上设有对应于MOV芯片2的安装槽孔11；MOV芯片2从PCB板1的背面嵌入安装槽孔11，并在热脱落结构3的支撑下与PCB板1形成固定的线路连接；

在本实施例中，优选为设计3组MOV芯片2固定在PCB板1上。

热脱落结构3在MOV芯片2劣化产生的温度过高，自身熔化，断开其与PCB板1的线路连接。

在本实施例中，热脱落结构3为温度合金；温度合金用于焊接MOV芯片2和PCB板1，导通MOV芯片2的电极21与PCB板1上的线路12。

其中，PCB板1上的线路12末端靠近安装槽孔11的位置，为引出端。在进行焊接固定时，将MOV芯片2的电极21对准引出端，以温度合金进行焊接。

本实施例设计温度合金作为热脱落结构3，可使得热脱落结构3形成固定支撑点并具备过热熔化保护的功能特性，使得产品的安全系数得到进一步的提高。

在本实施例中，MOV芯片2的质量重心靠近PCB板1的背面。

在本实施例中，安装槽孔11的开槽长度小于MOV芯片2的芯片直径；安装槽孔11的开槽宽度大于MOV芯片2的芯片厚度。

本实施例以背面嵌入的方式将MOV芯片2固定在PCB板1上，同时限定MOV芯片2的质量重心靠近PCB板1的背面，和安装槽孔11的开槽长度小于MOV芯片2的芯片直径，从而限定了MOV芯片2垂直或水平使用时的跌落方向以及保证MOV芯片2往下跌落的重力。

在本实施例中，MOV芯片2为无引出电极21、无封装的裸片，其周边涂布有绝缘层22。

本实施例采用无引出电极21、无封装的裸片制作MOV芯片2，在节约组件制作成本的前提下，还可进一步提高芯片的散热性，以延长使用耐久度和降低过热损坏的风险，从而提高其可靠性。

在本实施例中，本发明还包括外壳4，PCB板1正面朝上的安装在外壳4内部，外壳4底部与PCB板1背面之间的直线距离S大于MOV芯片2的直径。

本实施例设计外壳4固定PCB板1，限定外壳4底部与PCB板1背面之间的直线距离S大于MOV芯片2的直径，当MOV芯片2热脱离跌落时，将不会受到阻碍的直接落到外壳4底部。

在本实施例中，MOV组件的过热保护原理如下：

首先，本实施例中，将MOV芯片以PCB板平行于水平面进行安装固定。

其中，由于此PCB板上的联接电路为单相使用电路，是三端全对称电路(三只MOV电参数完全－致)，所以可以不区分L端、N端、PE端，任意选择安装槽孔11从其背面篏入进行焊接。

当MOV劣化发热，使得作为热脱落结构3的温度合金熔化之后，由于MOV芯片受到重力牵引，将向下坠落(参见附图1中的箭头方向)，落到外壳4底部。如此，即自动完成了MOV组件热分离的过程。

本发明实施例通过PCB板1上开设对应于MOV芯片2的安装槽孔11，以实现MOV芯片2的半沉式安装，再设计热脱落结构3使得MOV芯片2和PCB板1在常态下固定连接，而当MOV芯片2劣化产生的温度过高时，热脱落结构3将断开MOV芯片2与PCB板的线路连接，MOV芯片2自动脱落，二者安全分离，从而有效地避开了因MOV芯片2击穿而导致的设备损坏或火灾隐患，进一步提高了配套设备安全系数；在PCB板1上设置安装槽孔11，可辅助产线中MOV芯片2的安装定位，提高机械化生产效率。

在本实施例中，附图中的附图标记包括：PCB板1，安装槽孔11、线路12、嵌入槽孔13；MOV芯片2，电极21、绝缘层22；热脱落结构3；外壳4；辅助脱落结构5，压板端头51、弹性元件52、固定端头53；螺钉6。

在本实施例中，参见图2、图3、图5，本实施例与实施例1区别在于：本发明实施例还包括辅助脱落结构5，辅助脱落结构5包括依次连接的压板端头51、弹性元件52和固定端头53；

固定端头53设有安装螺孔，PCB板1上设有对应的安装螺孔，用于与螺钉6配合将辅助脱落结构5固定在PCB板1的正面。需要注意的是，先进行MOV芯片2与PCB板1的焊接，随后再安装辅助脱落结构5。

弹性元件52为延长至MOV芯片2探出边缘下方的板状结构，当MOV芯片2与PCB板1固定连接时，将产生弹性形变。例如将弹性元件52设置为与固定端头53存在一定的倾斜角度，但其末端与PCB板1的垂直高度小于MOV芯片2在PCB板1正面的探出高度。因此，在将辅助脱落结构5安装在PCB板1上时，由于半沉式的安装结构，压板端头51压盖在MOV芯片2上，使得弹性元件52被拉伸形成压力。

在其它实施例中，还可根据需要将弹性元件52设置为与固定端头53平行，以增大弹性形变。

压板端头51与MOV芯片2边缘相切，用于在MOV芯片2劣化产生的温度过高时，将弹性形变转化为反向推力，加速分离MOV芯片2与PCB板1。

在本实施例中，压板端头51的制作材料包括绝缘材料。在其它实施例中，也可根据需要以绝缘材料制作辅助脱落结构5。

在本实施例中，MOV组件的过热保护原理如下：

本实施例中，当MOV组件以PCB板平行于水平面的方式进行安装固定时。当MOV劣化发热，使得作为热脱落结构3的温度合金熔化之后，由于MOV芯片受到重力牵引以及压板端头51的反向推力，将快速向下坠落，落到外壳4底部。如此，即自动完成了MOV组件的热分离过程。

当MOV组件以PCB板垂直于水平面的方式进行安装固定时。当MOV劣化发热，使得作为热脱落结构3的温度合金熔化之后，由于MOV芯片受到压板端头51的反向推力，将快速外壳4底部坠落，最后落到外壳4底部。如此，即自动完成了MOV组件的热分离过程。

本实施例根据实际需要进一步地设置了辅助脱落结构5，当PCB板1平行于水平面时，辅助脱落结构5的设置可进一步加速，MOV芯片2与PCB板1的分离，提高反应灵敏度；当PCB板1为垂直于水平面时，则可给予MOV芯片2一个向外的推力，快速分离MOV芯片2与PCB板1。即在辅助脱落结构5的设置下，可覆盖嵌入式MOV组件的任意安装方位，均可实现MOV芯片2与PCB板1的分离。

在本实施例中，附图中的附图标记包括：MOV芯片2；外壳4；辅助脱落结构5，压板端头51、弹性元件52、固定端头53。

在本实施例中，参见图4、图5，本实施例与实施例1区别在于：本发明还包括辅助脱落结构5，辅助脱落结构5包括依次连接的压板端头51、弹性元件52、固定端头53；

固定端头53一端固定在外壳4内部顶面；

弹性元件52两端分别固定在固定端头53、压板端头51上，压板端头51的安设位对准MOV芯片2，当PCB板1安装在外壳内时，将产生弹性形变处于被压缩状态；

在本实施例中，弹性元件52包括但不限于弹簧。

压板端头对准MOV芯片2，并与MOV芯片2边缘相切，用于在MOV芯片劣化产生的温度过高时，将温度合金熔化，压缩弹性释放，形变转化为反向推力，断开MOV芯片2与PCB板1的线路连接。

具体的，固定端头53固定在外壳4内面顶部，弹性元件52的一端安设在固定端头53上，另一端固定在压板端头51，压板端头51正对PCB板1上的MOV安装位。

在本实施例中，压板端头51的制作材料包括绝缘材料。在其它实施例中，也可根据需要以绝缘材料制作辅助脱落结构5。

在本实施例中，辅助脱落结构5的过热保护原理如下：

当MOV芯片2与PCB板1固定连接，装入壳体内时，弹性元件52将产生弹性形变处于被压缩状态，并对MOV芯片2顶部形成弹性压力；当MOV芯片2劣化产生的温度过高时，熔化温度合金。此时，弹性压力被释放产生的推力和芯片的自重力共同作用下MOV芯片2从PCB板1中跌落,断开了之间的连接。如此，即自动完成了MOV组件的热分离过程。

本实施例仅描述了辅助脱落结构5的过热保护原理，对于MOV组件以PCB板平行于或垂直于水平面进行的安装固定情况都适用。

在本实施例中，附图中的附图标记包括：火线L，零线N，地线PE，放电管7。

在本实施例中，参见图7，本实施例与实施例1区别在于：本发明实施例还包括放电管7，PCB板1上设有对应于放电管7的嵌入槽孔13；嵌入槽孔13的开槽长度大于放电管7的长度；嵌入槽孔13的开槽宽度小于放电管7的直径。

以及，PCB板上的线路为典型的三柤五线制的3+1保护模式。

本实施例采用与MOV芯片2同样的固定方式安装放电管7，同样可在过热时脱离与PCB板1之间的连接，保护电路不受损；限定嵌入槽孔13的开槽宽度小于放电管7的直径，也限定了放电管7的跌落方向。

在本实施例中，附图中的附图标记包括：火线L，零线N，地线PE。

参见图6、图7，本发明实施例为实施例1、实施例2和实施例4的结合方案。

本发明实施例为实施例1、实施例3和实施例4的结合方案。

在其它实施例中，若是基于本发明实施例1所提出的“PCB板1+热脱落结构3”或实施例2、实施例3提出的“PCB板1+热脱落结构3+辅助脱落结构5”组建的热脱落保护机制，也可根据需求制作成防雷模块或防雷箱或防雷柜。根据本实施例构思制作的保护装置及其所附属的设备均属于本发明所涵盖的范围。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。