一种带双灭弧的复合型电涌保护器

摘要

本发明公开一种带双灭弧的复合型电涌保护器，该带双灭弧的复合型电涌保护器包括第一灭弧保护模块、第二灭弧保护模块；其中，第一灭弧保护模块为自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置，第二灭弧保护模块由压敏电阻与放电管串联组成；第二灭弧保护模块位于第一灭弧保护模块的上方，且第一灭弧保护模块与第二灭弧保护模块并联形成带双灭弧的复合型电涌保护器。本发明通过并联设置的第一灭弧保护模块和第二灭弧保护模块，两保护模块均增加了灭弧功能，使得该复合型电涌保护器具有高续流遮断能力，且无漏电流，提高复合型电涌保护器的性能和寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及防雷器告警设备的技术领域，尤其涉及一种带双灭弧的复合型电涌保护器。

背景技术

防雷器，也叫浪涌保护器(英文名：Surge protection Device，简称：SPD)，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

传统复合型电涌保护器由B级放电间隙和C级限压型器件并联组成，其中，传统复合型电涌保护器的B级放电间隙中仅放置简单的绝缘环，无灭弧装置，其续流遮断能力无法满足大通流情况下产生的高续流；而C级限压型器件为单独的限压型器件，容易导致两级间启动电压不匹配的问题，且无法避免限压型器件产生的漏电流从而加快限压型器件老化，进而引起火灾等安全事故。同时，传统复合型电涌保护器不具备远程告警和告警指示窗功能。

基于以上背景和问题，需要研发一种新型的带双灭弧型的电涌保护器及其5G电源板载式电路板，以满足小体积、大通流的板载式防雷器产品的脱扣功能和告警功能。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种带双灭弧型的复合型电涌保护器及其5G电源板载式电路板，旨在解决现有技术中的传统复合型电涌保护器的续流遮断能力无法满足大通流情况下产生的高续流，且无法避免限压型器件产生漏电流的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提出一种带双灭弧的复合型电涌保护器，所述复合型电涌保护器包括第一灭弧保护模块、第二灭弧保护模块；其中，

所述第一灭弧保护模块为自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置，所述第二灭弧保护模块由压敏电阻与放电管串联组成；

所述第二灭弧保护模块位于所述第一灭弧保护模块的上方，且所述第一灭弧保护模块与所述第二灭弧保护模块并联形成所述带双灭弧的复合型电涌保护器。

进一步的，所述自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置包括第一模块盒体、自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元和第一脱扣单元；其中，

所述自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元位于所述第一模块盒体内，所述第一脱扣单元位于所述第一模块盒体外，所述自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元通过所述第一模块盒体的第一通孔与所述第一脱扣单元焊接连接。

进一步的，所述第一脱扣单元包括第一弹片、滑板和第一弹簧；其中，

所述第一弹簧的一端连接在所述滑板上，另一端连接在所述第一模块盒体上；

所述滑板抵接在所述第一弹片和所述自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元焊接点的连接处，所述滑板用于放置告警单元。

进一步的，所述自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元包括相对设置的两个电极、设置在两个电极之间的自吹灭弧型石墨间隙结构；其中，一所述电极通过所述第一模块盒体的第一通孔与所述第一弹片焊接连接。

进一步的，所述第二灭弧保护模块还包括第二模块盒体和第二灭弧脱扣单元；其中，

所述压敏电阻的一端与所述放电管的一端电连接位于所述第二模块盒体内，所述第二灭弧脱扣单元位于所述第二模块盒体外；

所述压敏电阻的另一端通过所述第二模块盒体的第二通孔和所述第二灭弧脱扣单元与所述自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元的一电极焊接进行电连接，所述放电管的另一端电连接所述自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元的另一电极。

进一步的，所述第二灭弧脱扣单元包括第二弹片、转轴、转盘和第二弹簧；其中，

所述转轴固定位于所述第二模块盒体上，所述转盘相对于所述转轴进行转动；

所述第二弹簧的一端连接在所述转盘上，另一端连接在所述第二模块盒体上；

所述转盘抵接在所述第二弹片和所述压敏电阻焊接点的连接处；

所述转盘上还设有灭弧栅，所述灭弧栅位于所述第二弹片的弹开路径上。

进一步的，所述转盘上设有滑块和连接柱，所述滑块和所述连接柱分别位于所述转盘的两侧，所述第二弹簧的一端连接在所述连接柱上，所述滑块用于放置告警单元。

进一步的，所述灭弧栅呈曲线设计。

进一步的，所述告警单元为带有颜色的卡纸，粘贴在所述滑块或者所述滑板上。

进一步的，所述电涌保护器还包括壳体，所述第一灭弧保护模块和所述第二灭弧保护模块位于所述壳体内。

相对于现有技术，本发明提出的带双灭弧型的复合型电涌保护器，通过并联设置的第一灭弧保护模块和第二灭弧保护模块，两保护模块均增加了灭弧功能，使得该复合型电涌保护器具有高续流遮断能力，且无漏电流，提高复合型电涌保护器的性能和寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种带双灭弧的复合型电涌保护器一实施例的结构示意图；

图2为本发明一种带双灭弧的复合型电涌保护器的部分结构示意图；

图3为本发明一种带双灭弧的复合型电涌保护器的部分结构示意图；

图4为图2中自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元的结构示意图；

图5为图4中绝缘环的结构示意图；

图6为图4中绝缘柱的结构示意图；

图7为图4中自吹灭弧的原理示意图；

图8为本发明一种带双灭弧的复合型电涌保护器的电气示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为了更好的理解上述技术方案，下面结合附图对上述技术方案进行详细的说明。

请一并参阅图1至图3，图1为本发明一种带双灭弧的复合型电涌保护器一实施例的结构示意图；图2和图3为本发明一种带双灭弧的复合型电涌保护器的部分结构示意图。

如图1所示，本实施例的带双灭弧的复合型电涌保护器10应用在电源防雷装置上，该复合型电涌保护器10包括第一灭弧保护模块100和第二灭弧保护模块200。

其中，第一灭弧保护模块100为自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置，第二灭弧保护模块200由压敏电阻201与放电管202串联组成；第二灭弧保护模块200位于第一灭弧保护模块100的上方，且第一灭弧保护模块100与第二灭弧保护模块200并联形成带双灭弧的复合型电涌保护器10。

本实施例提供的带双灭弧型的复合型电涌保护器10，通过并联设置的第一灭弧保护模块100和第二灭弧保护模块200，两保护模块均增加了灭弧功能，使得该复合型电涌保护器10具有高续流遮断能力，且无漏电流，提高复合型电涌保护器10的性能和寿命。

电涌保护器10还包括壳体11，第一灭弧保护模块100和第二灭弧保护模块200位于壳体11内，电涌保护器10上的电极与壳体11的卡接片连接，电涌保护器10卡合式固定在壳体11上，形成电涌保护器。

其中，假设第一灭弧保护模块100为B级保护结构，第二灭弧保护模块200为C级保护结构，B+C的并联结构，亦在解决间隙型SPD的续流遮断和限压型器件的漏流问题，主要应用于交流电源系统中，对用电设备进行差模和共模防护。而本实施例中，B级采用一种带自吹灭弧结构的石墨间隙，其主要解决续流遮断问题，C级为压敏电阻串联气放管，其主要解决级间配合问题和实现低残压输出，同时B级和C级兼具内置脱离器和远程告警等功能。

具体的，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100包括第一模块盒体110、自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120和第一脱扣单元130；其中，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120位于第一模块盒体110内，第一脱扣单元130位于第一模块盒体110外，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120通过第一模块盒体110的第一通孔111与第一脱扣单元130焊接连接。

第一模块盒体110为方形盒体，方形盒体内的容置腔用于放置自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120，方形盒体的一侧边放置第一脱扣单元130；第一模块盒体110上设有第一通孔111，方便方形盒体内的自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120的电极凸出与方形盒体外的第一脱扣单元130的弹片进行焊接从而达到电气连接。

进一步的，第一脱扣单元130包括第一弹片131、滑板132和第一弹簧133。其中，第一弹簧133的一端连接在滑板132上，第一弹簧133的另一端连接在第一模块盒体110上；滑板132抵接在第一弹片131和自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120焊接点的连接处，滑板132用于放置告警单元140。告警单元140为带有颜色的卡纸，粘贴在滑板132上。具体的，告警单元240为红色的卡纸或者绿色的卡纸，依据实际的需求进行选择。

具体应用中，滑板132由耐高温材料制成，整体一体成型制成。本实施例中，第一弹簧133位于滑板132的中间位置，第一弹簧133为两端带有挂钩的弹簧，其中，第一弹簧133的两端连接点可以为连接柱上增加圆圈通孔设计形状，方便第一弹簧133的挂钩穿过圆圈通孔从而进行弹性连接，该设计形状连接牢固；在其他实施例中，也可以弹簧的两端连接点也可以为连接柱上增加凹环设计形状，使得第一弹簧133的挂钩卡住在凹环处即可，此时，弹簧的伸缩方向与连接柱的方向垂直；在其他一些实际应用中，还可以两者结合，根据需要进行选择，在此不做限定。在一些实施例中，第一弹簧133也可以为一端带有挂钩的弹簧或者无挂钩的弹簧等，同理，弹簧连接点的设计形状也可以根据实际情况进行常规型设计，在此不再赘述。

第一脱扣单元130的具体实施方式：第一弹片131的一端与电极121焊接，第一弹片131的另一端与外接的引脚电极焊接固定于第一模块盒体110上并将滑板132固定于第一模块盒体110的导轨上，第一弹簧132与滑板132和第一模块盒体110进行连接，使得滑板132形成受力件。当第一弹片131与电极121脱离，滑板132向受力方向滑动，透窗部位颜色(即告警单元140)发生变化，以此可以判断第一灭弧保护模块100是否失效。

本实施例中，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120包括相对设置的两个电极、设置在两个电极之间的自吹灭弧型石墨间隙结构，具体为相对设置的第一电极121和第二电极122；其中，一电极121通过第一模块盒体110的第一通孔111与第一弹片131焊接连接。

请参阅图4，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120包括第一电极121、第二电极122以及位于第一电极121与第二电极122之间的自吹灭弧型石墨间隙结构；其中，第一电极121与第二电极122相对设置与第二灭弧保护模块200连接，具体的，第一电极121与第二灭弧保护模块200的压敏电阻201电连接，第二电极122与第二灭弧保护模块200的放电管202电连接。本实施例中，第一电极121和第二电极122均有两个电极引脚。

自吹灭弧型石墨间隙结构包括相对设置形成容置腔的两个绝缘柱123、位于容置腔内的多个绝缘环124以及多个位于绝缘环上的石墨电极125，其中，两个绝缘柱123和多个绝缘环124均设置熄弧腔，熄弧腔之间连通形成气体通道从而对石墨电极125之间产生的电弧进行灭弧。多个石墨电极125与多个绝缘环124间隔设置，相邻石墨电极125位于同一绝缘环124的两侧，且相邻石墨电极125之间存在间隙；其中，石墨电极125的数量等于绝缘环124的数量加一。为了使两石墨电极125和绝缘环124接触时存在间隙，石墨电极125的两侧呈阶梯式设计。本实施例中的石墨电极125的形状为圆形，在其他实施例中个，可以为矩形或者椭圆形等。各个石墨电极125的厚度可以相等也可以不相等。

自吹灭弧型石墨间隙结构还包括线路板126，线路板126位于两绝缘柱123的连接处且与石墨电极125电连接。线路板126上设有多个电容和多个顶针，顶针通过线路板上的线路与电容连接，顶针与石墨电极125直接接触连接。

如图5所示，绝缘环124的两侧设置有呈相对设置的凸耳1241，每个凸耳上设有通孔1242，通孔1242与位于绝缘环124上的石墨电极125之间的间隙形成绝缘环124的熄弧腔。

如图6所示，绝缘柱123的熄弧腔设置有相对设置的进气熄弧通道1231和出气熄弧通道1232以及用于卡合多个绝缘环124的多个卡槽1233，卡槽1233用于卡住凸耳1241；每个卡槽1233设有与通孔1242对应的槽孔1234，槽孔1234与上熄弧通道1231和下熄弧通道1232连通，形成绝缘柱123的熄弧腔。具体的，进气熄弧通道1231和出气熄弧通道1232上均设有与凸耳1241一一对应的卡槽1233。

具体的，出气熄弧通道1232设有第一出气熄弧通道A和第二出气熄弧通道B，出气熄弧通道1232的槽孔1234依序间隔与第一出气熄弧通道A和第二出气熄弧通道连通B。

进气熄弧通道1231设有第一活塞柱1235和第一弹簧1236；其中，第一活塞柱1235位于进气熄弧通道1231的入口处；第一弹簧1236抵接第一活塞柱1235位于进气熄弧通道1231内。出气熄弧通道1232设有第二活塞柱1237和第二弹簧1238；其中，第二活塞柱1237位于出气熄弧通道1231的出口处；第二弹簧1238抵接第二活塞柱1237位于出气熄弧通道1232外。

本自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120的具体实施方式：该保护单元120采用一种自吹灭弧原理，实现该原理的关键结构为由绝缘环124和绝缘柱123上的气孔(即通孔1242和槽孔1234)组成的熄弧腔，主要是利用雷电流放电瞬间腔体内部温度迅速上升，气体快速膨胀，内部压强增高，第二活塞柱1237受到压力作用而打开，此时热电离气体排出，当雷电流释放后，石墨放电间隙内部气体温度下降，形成短暂的近似真空状态，此时外部压强大于内部压强，第一活塞柱1235打开，冷空气进入石墨放电间隙内部，形成空气对流，因此，电弧被强制拉长到熄弧腔，从而实现灭弧。

请参阅图3，第二灭弧保护模块200还包括第二模块盒体210和第二灭弧脱扣单元230。其中，压敏电阻201的一端与放电管202的一端电连接位于第二模块盒体210内，第二灭弧脱扣单元230位于第二模块盒体210外；压敏电阻201的另一端通过第二模块盒体210的第二通孔211和第二灭弧脱扣单元230与自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120的一电极121焊接进行电连接，放电管202的另一端电连接自吹灭弧型石墨间隙电涌保护单元120的另一电极122。

第二模块盒体210为扁平状方形盒体，第二模块盒体210位于第一模块盒体110的上侧面，扁平状方形盒体内的容置腔用于压敏电阻201和放电管202，即第二模块盒体210将压敏电阻201和放电管202扣合在容置腔内位于第一模块盒体110上，第二模块盒体210的底面面积与第一模块盒体110的顶面面积基本相同，使得第一模块盒体110和第二模块盒体210扣合时成为一体。其中，第二灭弧脱扣单元230位于第二模块盒体210的顶面上，对第二模块盒体210内的压敏电阻201发生损坏时进行脱扣和灭弧。

具体的，第二灭弧脱扣单元230包括第二弹片231、转轴232、转盘233和第二弹簧234。其中，转轴232固定位于第二模块盒体210上，转盘233相对于转轴232进行转动；第二弹簧234的一端连接在转盘233上，第二弹簧234的另一端连接在第二模块盒体230上；转盘233抵接在第二弹片231和压敏电阻201焊接点的连接处。转盘233上还设有灭弧栅235，灭弧栅235由金属块制成，通过在金属块进行挖槽处理形成栅状制成灭弧栅235，灭弧栅235也可以为锯齿状。灭弧栅235位于第二弹片231的弹开路径上，第二弹片231的弹开路径为曲线，因此，灭弧栅235呈曲线设计，灭弧栅235整体呈扇形的一部分进行展开。

本实施例中，转盘233包括转盘面、侧面和中空腔，转盘面和侧面2332围合成中空腔，中空腔占据整个圆盘的70％至90％，剩余部分放置第二弹片231与压敏电阻201的焊接位置，当第二弹片231与压敏电阻201之间的焊接点熔融时，转盘233在第二弹簧234的弹性作用下进行转动，转盘233的侧面阻隔在第二弹片231与压敏电阻201之间进行电气隔离，从而进行防雷保护。同理，第二弹簧234为两端带有挂钩的弹簧，其第二弹簧234的两端连接点与第一弹簧133的两端连接点的结构和原理基本相同，在此不再赘述。

转盘233上设有滑块236和连接柱237，滑块236和连接柱237分别位于转盘的两侧，第二弹簧234的一端连接在连接柱237上，滑块236用于放置告警单元240。告警单元240为带有颜色的卡纸，粘贴在滑块236滑板上。具体的，告警单元240为红色的卡纸或者绿色的卡纸，依据实际的需求进行选择。

第二灭弧脱扣单元230的具体实施方式：第二弹簧234一端与第二模块盒体210连接，另一端与转盘233连接，转盘233为受力件，当第二弹簧234与压敏电阻201脱离时，转盘233受力逆时针转动，从而带动滑块236滑动，使滑块236对应的指示窗颜色(即告警单元240)发生变化，以此判断第二灭弧保护模块200是否失效。

综上，第一灭弧保护模块100、第二灭弧保护模块200分别装于不同的模块盒体中，由连接件连接组成上下两模块部分并联结构，第二灭弧保护模块200位于上方，第一灭弧保护模块100位于下方，其中触发电容和线路板位于第一灭弧保护模块100的自吹灭弧型石墨间隙结构下方，线路板上的铜弹片插针与自吹灭弧型石墨间隙结构的石墨电极相连，用于诱发石墨间隙击穿，且该带双灭弧的复合型电涌保护器产品上方和侧面均设置告警窗口，便于辨别产品是否失效。

本带双灭弧型的复合型电涌保护器产品为低压电源系统提供防护决解方案，意在提高复合型电涌保护器的安全可靠性和使用寿命。本复合型电涌保护器产品的特点：体积小，同时具备远程告警和告警指示窗功能；高续流遮断能力、无漏电流、内置脱扣结构可以避免在使用过程中限压器件劣化而发生起火引发安全事故。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明提出的带双灭弧型的复合型电涌保护器，通过并联设置的第一灭弧保护模块和第二灭弧保护模块，两保护模块均增加了灭弧功能，使得该复合型电涌保护器具有高续流遮断能力，且无漏电流，提高复合型电涌保护器的性能和寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明实施例的专利范围，凡是在本发明实施例的发明构思下，利用本发明实施例说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明实施例的专利保护范围内。