Конденсатор с тепловой защитой Советский патент 1981 года по МПК H01G2/14 

(54) КОНДЕНСАТОР С ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТОЙ

1

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в качестве емкости в сильноточных цепях при необходимости своевременного отключения их участков при перегрузках, например в оконечных каскадах мощных высокочастотных генераторов.

Известен конденсатор с плавкой вставкой, содержащий две изолированные обкладки, помещенные в корпус с выводами, и плавкую вставку, состоящую из двух экзотермически сплавленных металлических частей: одна из частей присоединена к обкладке, а. другая часть - к одному из выводов. При превышении определенной температуры плавкая вставка распадается в месте сПлава р1.

Недостатком такого конденсатора является однофазовость действия защитного устройства.

Известен также конденсатор с тепловой защитой, содержащий изолированные обкладки, размещенные в корпусе.

два электрода и слой диэлектрика, расположенные на корпусе 2J.

При перегреве конденсатора слой диэлектрика разрушается и электроды замыкаются между собой, вызывая срабатывание управляющего элемента и размыкание участка цепи, содержащего конденсатор.

Недостатками этого конденсатора являются однофазовость действия защитного устройства и необходимость его замены после срабатывания, хотя параметры самого конденсатора могут при перегреве не измениться.

Цель изобретения - увеличение срока службы.

Это достигается тем, что конденсатор с тепловой защитой, содержащий изолированные обкладки, размещенные в корпусе, два электрода и слой диэлектрика, расположенные на корпусе, снабжен слоем материала с обратимым термическим фазовым переходом металлполупроводник , например двуокиси ванадня, размещенным на слое диэлектри ка, причем электроды расположены на внешней поверхности слоя материала с обратимым термическим фазовым переходом металл-полупроводник и выполнены в виде гребенок, при этом зубцы одной из гребенок размещены между зубцами другой гребенки. На чертеже представлен обший вид конденсатора с тепловой защитой. Конденсатор содержит корпус 1, со держащий изолированные обкладки, выводы 2 обкладок, выводы 3 электродов кожух 4, электроды 5, слой 6 материа ла с фазовым переходом металл-полупроводник, слой 7 диэлектрика, В кожухе 4 размещен корпус 1, содержащий изолированные обкладки. На корпус 1 снаружи или изнутри нйиесен слой диэлектрика 7, а на него - слой материала 6 с обратимым термическим фазовым переходом металл-полупроводник, например материал на основе оки лов ванадия. На слое материала с фазовым переходом металл-полупроводник размещены два электрода 5, выполненные в виде гребенок, зубцы которых вставлены друг в друга. Электроды 5 и обкдадки, помещенные в корпус 1,. имеют внешние выводы 3 и 2 соответственно. Выводы 3 электродов присоединены к управляющим клеммам управляющего элемента, с выходом которого соединены выводы 2 обкладок, Конденсатор с тепловой защитой ра ботает следующим образом. При повыше НИИ температуры внутри корпуса зывающем повышение температуры в материале 6 например двуокиси ванадия выше температуры фазового перехода, в слое материала 6 происходит обратимый, термический фазовый переход и полупроводникового состояния в метал лическое, вызывающий закорачивание , электродов 5 и срабатьтание управляющего элемента, отключающего участ цепи, содержащий конденсатор. После отключения температура внешней поверхности корпуса 1 снижается ниже температуры фазового перехода, проИсходит обратный переход материала 6 из металлического состояния в полу п;роводниковое. При этом электроды размыкаются, и происходит вклочение участка цепи, содержащего конденсатор. Слой диэлектрика 7, нанесенного на корпус 1i препятствует возможному замыканию электродов через корпус. Число зубцов электродов должно быть настолько большим, насколько позволяет техно югия, так как с увеличением их числа возрастает вероятность срабатывания защиты при локальном перегреве корпуса 1, что возможно при локальном пробое. С этой же целью ширина зубцов должна быть значительно меньше чем расстояние между ними, и область перекрытия зубцов электродов должна охватывать возможно большую поверхность корпуса 1 . . Примером конкретного выполнения конденсатора с тепловой защитой может служить конденсатор в цилиндрическом стеклянном корпусе, на который либо непосредственно на корпус, либо на слой диэлектрика, например полиамидного материала, наносится слой двуокиси ванадия толщиной 0,3-0,5 мкм. Поверх слоя двуокиси ванадия через маску наносятся два гребенчатых индиевых электрода, вставленных зубцами друг в друга. Ширина зубцов - 0,30,5 мм. Расстояние между зубцами 3-5 мм. При внешнем диаметре корпуса конденсатора 10 см число зубцов на каждом электроде будет 50-60. При длине каждого зубца 11-12 см общее сопротивление включенных параллельно между электродами участков двуокиси ванадия, находящейся в полупроводниковом состоянии, будет 110 КОм. Управляющим элементом может в данном случае служить реле, управляющая обмотка которого соединена с гребенчатыми электродами и питающими шинами. Участок цепи, содержащий конденсатор, подключается к нормально замкнутому выходу реле. При нагревании пленки VOn вьш1е температуры фазового перехода сопротивление упадет на 3-4 порядка до величины порядка 1-10 Ом. Такие изменения сопротивления в управляющей цепи реле достаточны для его срабатывания. В рабочем состоянии указанный конденсатор требует интенсивного воздушного охлаждения с тем, чтобы температура на поверхности корпуса не превышала +60-70 0. Превышение этой температуры указывает на возрастание потерь в конденсаторе и увеличение вероятности пробоя. Пленка VQij претерпевает обратимый термический ФПМП в диапазоне температур +5070 0 взависимости от технологии нанесения. .Таким образрм, выбирая толщину полиамидного слоя, можно устанавливать температуру на корпусе, при которой происходит отключение участка цепи, содержащего конденсатор от +50-7О С и выше.

Существующие способы нанесения материалов с фазовым переходом металл-полупроводник, в частности окислов ванадия, позволяют их наносить н поверхность любой формы и не только на цилиндрическую, в том числе и на пленки, например полиамидные, что позболяет использовать конденсаторы с произвольной формой корпуса.

Таким образом, применение предлагаемого конденсатора с тепловой защитой позволяет не только защитить блок от перегрузок, связанных с пробоем конденсатора, но и сохранить устройство в целом, при перегреве и этим обеспечить возможность его многоразового использования.

Формула изобретения Конденсатор с тепловой защитой, содержащий изолированные обкладки.

размещенные в корпусе, два электрода и слой диэлектрика, расположенные на корпусе, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы, он снабжен слоем материала с обратимым термическим фазовьм переходом металл-полупроводник, например двуокиси ванадия, размещенным на слое диэлектрика, причем

электроды расположены на внешней поверхности слоя материала с обратимым термическим фазовым переходом металлполупроводник и выполнены в виде гребенок, при этом зубцы одной из гребенок размещены между зубцами другой гребенки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I

кл„ Н 01 G 1/11, 1979 (прототип).