CN102074428B - 开关模块 - Google Patents

Abstract

一种开关模块，适用于各种电器的电源开关，其包括一壳体、一突波吸收器及一切换单元，其中壳体设置有一输入端及一输出端，突波吸收器及切换单元设置在壳体内，切换单元与输入端耦接，切换输入端与输出端的导通或断路，突波吸收器与输出端耦接，当输入端与输出端导通时，吸收来自输入端的电压突波。藉此，开关模块同时具有开关切换与突波吸收的功能，不必另外与电路板连接。

Description

开关模块

技术领域

本发明涉及一种开关模块，尤指一种整合突波吸收器于壳体内的开关模块，可以简化开关模块与突波吸收器的设计。

背景技术

公知开关模块如图1所示，一开关模块1包括一按压部11、一接触块13、一跷板导电片15、一第一接线片171、一第二接线片173及一第三接线片175，其主要是利用按压部11外侧面任一端被按压时，其底端的接触块13推顶跷板导电片15，以控制第一接线片171与第二接线片173的连接或不连接，进而控制电源的导通或开路，而第三接线片与一发光组件连接，用来点灯作为指示。

另一种开关形式是具有过载保护功能的开关，当输出端的电流超过额定负载时，此跷板导电片15会自行跳脱达到过载保护功能。

上述开关常与延长插座整合在一起，以达到可以控制插座输出。

一般整合开关的延长线常会面临到从输入端的异常电压(突波)，因此造成延长线上的电器产品寿命缩短甚至损坏，因此会另外结合一块具突波吸收器功能的模块来达到抑制突波的功能，增加延长线输出的电器产品使用寿命。

然而每一次电源的导通或开路皆须仰赖按压部11的控制，当通过第一接线片171及第二接线片173的电压过大时，也就是电源产生尖波时，开关模块1不具有突波吸收作用，易因为电压过高造成开关模块1温度升高而损毁，造成电线走火，不具有保护线路的功能，因此使用上有寿命短及安全的问题。

公知的做法为在开关模块与欲保护的电子装置中并联一突波吸收器，当电压突波产生时，由突波吸收器吸收突波，以保护线路与电子装置，然而突波吸收器须另外设置在电路板上，无法满足小型化电子装置的需求。

发明内容

本发明所欲解决的技术问题在于，提供一种开关模块，以解决公知开关模块与突波吸收器分开设计具有体积上及成本上的问题。因此本发明之目的是减少突波吸收器所占的空间并节省另外设置电路板的成本。

有鉴于此，本发明提供一种整合突波吸收器于开关壳体内的开关模块，以达到解省空间及降低成本的效果。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案提供一种开关模块，适用于室内壁式开关或各种电器的电源开关，其包括一壳体、一突波吸收器及一切换单元，其中壳体设置有一输入端及一输出端，突波吸收器及切换单元设置在壳体内，切换单元与输入端耦接，做为切换输入端与输出端的导通或断路，突波吸收器与输出端耦接，当输入端与输出端导通时，吸收来自输入端的电压突波，以保护该电子组件不受该突波的影响。

藉此，通过突波吸收器组设于壳体内，因而不仅可作为开关更可以达到减少另外设置突波吸收器的电路板所占的空间及减少使用电路板的成本。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其它目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1为公知开关模块的一实施例的示意图；

图2A至2E为本发明的开关模块的实施例的示意图；

图3为本发明的突波吸收器的一实施例的示意图；

图4A至4D为本发明的开关模块的实施例的电路图；及

图5A至5E为本发明的开关模块的实施例的电路图。

图号说明：

公知：

1开关模块       11按压部     13接触块

15翘板导电片    171接线片    173接线片

本发明：

2a、2b、2c开关模块         21、21′、21c壳体

22、22′、22c切换控制部    221、221′凸耳

23、23′、23a₁、23a₂、23a₃、23b₁、23b₂、23b₃、23b₄突波吸收器

231、231′、231″第一突波吸收组件

233、233′、233″、233″′第二突波吸收组件

235、235′、235″、235″′第三突波吸收组件

237、237′、237″、237″′第四突波吸收组件

24、24′、24c接脚        241、241′第一接脚

243、243′第二接脚       245、245′第三接脚

247、247′第四接脚       25接线片

251、251c第一接线片      253、253c第二接线片

255、255c第三接线片      257第四接线片

27、27′、27c切换单元    271、271′连接端

273、273′第一自由端     275、275′第二自由端

31、31′、31c拉杆

3a₁、3a₂、3a₃、3b₁、3b₂、3b₃、3b₄开关电路

40、40′第一温度保护组件

41、41′、41″第二温度保护组件

51、51′第三温度保护组件

60、60′第一发光组件

61、61′第二发光组件

限流电阻R_CL1、R_CL2、R_CL3、R_CL4

二极管D₁、D₂

N₁第一节点    N₂第二节点    N₃第三节点

L_in输入端     L_out输出端    L电源端

N辅助端       G地端

具体实施方式

本发明以突波吸收器设置于壳体内，使开关模块同时具有开关切换及吸收突波的效果。

为了提供更详尽的说明与解释，以下将配合方块图及示意图针对本发明进行解说，以便更为明确而清楚地揭露本发明所使用的技术及手段，以彰显本发明所具有的优点及其所能达成的功效。

开关模块的实施方式有很多种，本发明的技术特点在于藉由一突波吸收器整合在壳体内，节省了使用电路板的成本，在此仅举翘板开关的其中一种实施例来说明，并以按压型式做切换以方便说明实施方式，实际实施时可以不同开关模块结构及切换方式来实现，如旋钮、扳切及触碰。

请参考图2A及2B，为本发明所提供的一种开关模块的一实施例的示意图。如图2A及2B所示，本发明的开关模块2a包括有一壳体21、一突波吸收器23及一切换单元27，其中壳体21为一容置空间；突波吸收器23设置于壳体21内，其至少有两个接脚，在一实施例中其具有一第一接脚241、一第二接脚243、一第三接脚245及一第四接脚247，并与一受控于开关模块2a的电子组件(图未示)耦接；切换单元27设置于壳体21内，其具有一第一自由端273及一第二自由端275，其中第一自由端273根据使用者的切换选择式地与第一接脚241连接，第二自由端275与一电源(图未示)耦接；藉此当使用者将开关切换到on时，若电源有一突波进入突波吸收器23，则突波吸收器23吸收该突波，以保护电子组件不受该突波影响。

开关模块2a更包括一切换控制部22、一凸耳221、及一拉杆31，而切换单元27更包括一连接端271，其中切换控制部22可为一按压键且设置在壳体21的一侧，且切换控制部22的一端凸出于该壳体21以供使用者操作，凸耳221设置于切换控制部22的底端，透过拉杆31连接凸耳221与连接端271，使用者藉由操作切换控制部22来控制切换单元27的第一自由端273与第一接脚241的连接或分开，使突波收器23与电源导通或开路，在一实施例中，切换控制部22为双金属结构或具有温度感测功能的组件，具有过载(over load)保护的机制，当电源过载时控制切换单元27切换成开路(off)状态。

突波吸收器23可为金属氧化变阻器(Metal Oxide varistors，MOV)、齐纳二极管或气体放电器，如图3所示，其外观可为圆板型、长条型或环形，其材质可为金属氧化物，例如氧化锌或碳酸锶。在一实施例中，突波吸收器23包括一突波吸收组件(图未示)，且至少具有两个接脚，分别为第一接脚241及第二接脚243，其中第一接脚241通过切换单元27与电源耦接，而第二接脚243与一辅助端(图未示)耦接；在另一实施例中，突波吸收器23包括三个突波吸收组件(图未示)，且具有四个接脚，分别为第一接脚241、第二接脚243、第三接脚245及第四接脚247，其中第四接脚247与第三接脚245连接，第三接脚245与一地端(图未示)耦接，藉此当电源或辅助端有一突波进入突波吸收器23时，突波吸收器23吸收该突波，以保护电子组件不受该突波影响。

请参考图2C及2D，为本发明所提供的一种开关模块的一实施例的示意图。如图2C及2D所示，本发明的开关模块2b包括有一壳体21′、一突波吸收器23′及一切换单元27′，其中壳体21′为一容置空间，其设置有复数接线片25，包括第一接线片251、第二接线片253、第三接线片255及第四接线片257；突波吸收器23′设置于壳体21′内，其具有复数接脚24′，包括一第一接脚241′、一第二接脚243′、一第三接脚245′及一第四接脚247′，其中该些接脚24′分别与壳体21′的该些接线片25连接，突波吸收器23′更与一受控于开关模块2b的电子组件(图未示)耦接；切换单元27′具有一第一自由端273′及一第二自由端275′。

其中第三接线片255与一电源(图未示)耦接作为壳体21′的输入端，第二接线片253与另一极性电源(图未示)耦接作为壳体21′的辅助端，第四接线片257与一地端(图未示)耦接作为壳体21′的地端；而第一自由端273′根据使用者的切换选择式地与第一接线片251连接，第一接线片251作为壳体21′的输出端，第二自由端275′与第三接线片255连接；而第一接脚241′与第一接线片251连接，第二接脚243′与第二接线片253连接，第四接脚247′与第三接脚245′连接，且第三接脚245′与第四接线片257耦接，藉此当电源有一突波进入突波吸收器23′时，突波吸收器23′吸收该突波，以保护电子组件不受该突波影响。

开关模块2b更包括一切换控制部22′、一凸耳221′、及一拉杆31′，而切换单元27′更包括一连接端271′，其中切换部22′设置在壳体21′的一侧，且切换控制部22′的一端凸出于该壳体21′以供使用者操作，凸耳221′设置于切换部22′的底端，透过拉杆31′连接凸耳221′与连接端271′，使用者藉由操作切换部22′来控制切换单元27′的第一自由端273′与第一接线片251的连接或分开，使突波收器23′与电源导通或开路。

突波吸收器23′可为金属氧化变阻器(Metal Oxide varistors，MOV)、齐纳二极管或气体放电器，其外观可为圆板型、长条型或环形，其材质可为金属氧化物，例如氧化锌或碳酸锶。突波吸收器23′至少包括一突波吸收组件(图未示)，且至少具有两个接脚，分别为第一接脚241′及第二接脚243′，在另一实施例中，突波吸收器23′包括三个突波吸收组件(图未示)，且具有四个接脚，分别为第一接脚241′、第二接脚243′、第三接脚245′及第四接脚247′。

请参考图2E，为本发明所提供的一种开关模块的一实施例之示意图。如图2E所示，本发明的开关模块2c所包括的组件与图二C相同，其中第一接线片251c、第二接线片253c及第三接线片255c可设置于壳体21c的不同侧边，一实施例中，第三接线片255c与一电源(图未示)耦接作为壳体21c的输入端，第二接线片253与另一极性电源(图未示)耦接作为壳体21c的辅助端；拉杆31c连接按压部22c与切换单元27c，且突波吸收器23c的复数接脚24c可通过弯折的方式将其分别焊接在该些接线片251c、253c、255c上，以耦接电源，通过使用者操作切换控制部22c来控制切换单元27的位置，使第一接线片251c及第三接线片255c连接或不连接，以控制该电源与该突波吸收器23c之间的导通或开路，并于导通时，吸收来自电源的突波。

请参考图4A，为本发明的突波开关模块的一实施例的电路图。如图4A所示，一开关电路3a₁包括一突波吸收器23a₁、一输入端L_in、一输出端L_out、一电源端L、一切换单元27、一辅助端N、一第一节点N₁及一第二节点N₂；其中切换单元27受控于切换控制部22来控制输入端L_in与输出端L_out的导通与开路，电源端L一端与第一节点N₁耦接，另一端透过输入端L_in及输出端L_out的导通与开路与电源耦接；辅助端N一端与另一极性电源耦接，另一端与第二节点N₂耦接。

其中，突波吸收器23a₁包括一第一突波吸收组件231，第丨突波吸收组件231耦接于第一节点N₁与第二节点N₂之间，在一实施例中，一电子组件(图未示)可与第一突波吸收组件231并联，该电子组件可为电器的电源信号处理器或为插座的电源信号处理器；当输出端L_out与输入端L_in导通时，电源经由电源端L输入突波吸收器23a₁，当施加于第一突波吸收组件231d的跨压低于一临界电压时，第一突波吸收组件231具有高电阻，即电阻值可为或接近无限大；当施加于第一突波吸收组件231的跨压高于临界电压时，即一电压尖波出现时，第一突波吸收组件231具有低电阻，可允许大量的电流通过第一突波吸收组件231，电压尖波之能量被第一突波吸收器231吸收并以热的形式散出去，以保护与第一突波吸收组件231并联的电子组件，使其不受突波影响，因此第一突波吸收组件231可具有大的表面积，以增加其散热的效率。

请参考图4B，为本发明之开关模块的一实施例的一电路图。如图4B所示，开关电路3a₂大致上与开关电路3a₁相同，包括一突波吸收器23a₂、一输入端L_in、一输出端L_out、一切换单元27、一电源端L、一辅助端N、一第一节点N₁及一第二节点N₂，其中突波吸收器23a₂包括一第一突波吸收组件231′，其差异在于开关电路3a2更包括一第一温度保护组件40，其可为保险丝，第一温度保护组件40耦接于电源端L与输出端_Lout之间。由于第一突波吸收组件231′可吸收许多短期或瞬时的突波，但若施加于第一突波吸收组件231′的电压超过临界电压太多，或施加时间持续太久，第一突波吸收组件231′所吸收的突波会转变为热，过高的温度导致周边的组件损毁，甚至整个开关模块2a、2b或2c燃烧，因此在正常电压下，第一温度保护组件40为导通的，并且具有微小或低电阻值；当突波吸收器23a₂所产生的热让其周围的温度过高时，使第一温度保护组件40达到或超过一临界温度，在周边的组件毁损之前，第一温度保护组件40开路且停止电流导通，使电源端L与输出端L_out之间开路，避免电流通过第一突波吸收组件231′，以保护突波吸收器23a2以及其周边组件。

请参考图4C至4D，为本发明的开关模块的一实施例的一电路图。如图4C及4D所示，开关电路3a₃大致上与开关电路3a₂相同，包括一突波吸收器23a₃、第一温度保护组件40′、一输入端L_in、一输出端L_out、一切换单元27、一电源端L、一辅助端N、一第一节点N₁及一第二节点N₂，其中突波吸收器23a₃包括一第一突波吸收组件231″，图4C的差异在于开关电路3a₃更包括一第一发光组件60，第一发光组件60可为发光二极管，第一发光组件60更与一限流电阻R_CL1及另一二极管D₁串联，藉此保护第一发光组件60，使第一发光组件60不易因过电流或反向电流而损毁；如图4D所示，第一发光组件60′可为氖灯，氖灯更与另一限流电阻RCL2串联，作为指示灯或其它用途，以显示切换单元27的状态，当切换单元27的状态为off时，即输入端L_in与输出端L_out不导通指示灯暗；若切换单元27的状态为on时，即输入端L_in与输出端L_out导通，则指示灯亮。

请参考图5A，为本发明的开关模块的一实施例的电路图。如图5A所示，一开关电路3b₁包括一突波吸收器23b₁、一输入端L_in、一输出端L_out、一切换单元27′、一电源端L、一辅助端N、一地端G、一第一节点N₁、一第二节点N₂及一第三节点N₃；其中电源端L一端与第一节点N₁耦接，另一端透过切换单元27′控制输入端L_in输出端L_out的导通与开路来与电源耦接；辅助端N一端与另一极性电源耦接，另一端与第二节点N₂耦接；地端G一端与地耦接，另一端与第三节点N₃耦接。

其中突波吸收器23b₁包括一第二突波吸收组件233、一第三突波吸收组件235及一第四突波吸收组件237，上述三个突波吸收组件可串联、并联或混合串联与并联的方式互相连接，一实施例中，第二突波吸收组件233耦接于第一节点N₁与第二节点N₂之间，第三突波吸收组件235耦接于第二节点N₂与第三节点N₃之间，第四突波吸收组件237耦接于第一节点N₁与第三节点N₃之间，三个突波吸收组件的组合作为三相电流分流器；受保护的电子组件可耦接于第一节点N₁与第三节点N₃之间。当有一突波从电源端L、辅助端N或地端G进入突波吸收器23b₁时，三个突波吸收组件233、235、237进入一短路状态，允许大量的电流通过该些突波吸收组件233、235、257，将突波的能量以热的方式发散出去，以防止过大的突波造成电子组件的毁损，因此具有较佳的保护效果，实际实施时，突波吸收组件的个数可为三个以上。

请参考图5B，为本发明的开关模块的一实施例的一电路图。如图5B所示，开关电路3b₂大致上与开关电路3b₁相同，包括一突波吸收器23b₂、一输入端L_in、一输出端L_out、一电源端L、一切换单元27′、一辅助端N、一地端G、一第一节点N₁、一第二节点N₂及一第三节点N₃，其中突波吸收器23b₂包括一第二突波吸收组件233′、一第三突波吸收组件235′及一第四突波吸收组件237′，其差异在于开关电路3b₂更包括一第二温度保护组件41，其可为保险丝，第二温度保护组件41耦接于电源端L与输出端L_out之间。由于第二突波吸收组件233′可吸收许多短期或瞬时的突波，但若施加于第二突波吸收组件233′的电压超过临界电压太多，或施加时间持续太久，第二突波吸收组件233′所吸收的突波会转变为热，过高的温度导致周边的组件损毁，甚至整个开关模块2a、2b或2c燃烧，因此在正常电压下，第二温度保护组件41为导通的，并且具有微小或低电阻值；当突波吸收器23b₂所产生的热让其周围的温度过高时，使第二温度保护组件41达到或超过一临界温度，在周边的组件毁损之前，第二温度保护组件41开路且停止电流导通，使电源端L与输出端L_out之间开路，避免电流通过第二突波吸收组件233′，以保护突波吸收器23b₂以及其周边组件。

请参考图5C，为本发明的开关模块的另一实施例的电路图。如图5C所示，开关电路3b₃大致上与开关电路3b₂相同，包括一突波吸收器23b₃、第二温度保护组件41′、一输入端L_in、一输出端L_out、一电源端L、一切换单元27′、一辅助端N、一地端G、一第一节点N₁、一第二节点N₂及一第三节点N₃，其中突波吸收器23b₃包括一第二突波吸收组件233″、一第三突波吸收组件235″及一第四突波吸收组件237″，其差异在于开关电路3b₃更包括第三温度保护组件51，其耦接于第三节点N₃与地端G之间，当第二温度保护组件41’无法开路时，第三温度保护组件51仍可开路，来阻断电流进入突波吸收器23b₃，以保护突波吸收器23b₃或突波吸收器周围的电子组件。

请参考图5D至5E，为本发明的开关模块的另一实施例的电路图。如图5D及5E所示，开关电路3b₄大致上与开关电路3b₃相同，包括一突波吸收器23b₄、第二温度保护组件41″、第三温度保护组件51′、一输入端L_in、一输出端L_out、一电源端L、一辅助端N、一地端G、一第一节点N₁、一第二节点N₂及一第三节点N₃，其中突波吸收器23b₄包括一第二突波吸收组件233′″、一第三突波吸收组件235′″及一第四突波吸收组件237′″，其差异在于开关电路3b₄更包括一第二发光组件61，第二发光组件61可为发光二极管，第二发光组件61更与一限流电阻R_CL3及另一二极管D₂串联，藉此保护第二发光组件61，使第二发光组件61不易因过电流或反向电流而损毁；如图5E所示，第二发光组件61′可为氖灯，氖灯更与另一限流电阻R_CL4串联，作为指示灯或其它用途，以显示切换单元27′的状态，当切换单元27′的状态为off时，即输入端L_in与输出端L_out不导通，则指示灯暗；若切换单元27′的状态为on时，即输入端L_in与输出端L_out导通，则指示灯亮。

综合上述所列举实施方式的作法，可知本发明系利用突波吸收器与壳体内的电源输入端与输出端连接，达到同时具有开关切换及吸收突波的目的，并结合温度保护组件以达到更佳的保护效果。如此，本发明的开关模块可以解决传统开关模块另外与设有突波吸收的电路板连接的空间问题，并节省了使用电路板的成本与空间。

上述所揭露附图及说明，仅为本发明的实施例而已，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，当可依据上述的说明做各种的更动与润饰，如有其它符合本发明的精神与未实质改变本发明的技术手段，皆属本发明所涵盖保护的范围。

Claims (7)

1.一种开关模块，其特征在于，包括：

一壳体，设置有多个接线片，包括一第一接线片、一第二接线片、一第三接线片及一第四接线片，其中该第一接线片作为该壳体的一输出端，该第三接线片与一电源耦接作为该壳体的一输入端，该第二接线片与一极性电源耦接作为该壳体的一辅助端，而该第四接线片耦接一地端；

一切换单元，设置于该壳体内，该切换单元耦接于该输入端与该输出端之间，且该切换单元具有一第一自由端、一第二自由端及一连接端，其中该第一自由端可选择地连接该输出端，且该第二自由端耦接该输入端；

一突波吸收器，设置于该壳体内，该突波吸收器耦接于该输出端与该辅助端之间，当该输入端与该输出端导通时，吸收来自该电源的一电压突波；及

一切换控制部，为一双金属结构或一具有温度感测功能的元件，设置在该壳体的一侧，且凸出该壳体的一外侧壁，该切换控制部透过一拉杆与该切换单元的该连接端连接；

其中该切换单元的该第一自由端藉由该切换控制部来控制该突波吸收器与该电源的导通或开路。

2.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，该突波吸收器包括一第一突波吸收组件，分别与该输入端及该辅助端耦接。

3.如权利要求2所述的开关模块，其特征在于，该突波吸收器更包括一第二突波吸收组件，分别与该辅助端及该地端耦接。

4.如权利要求3所述的开关模块，其特征在于，该突波吸收器更包括一第三突波吸收组件，分别与该输出端及该地端耦接。

5.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，更包括一第一温度保护组件，分别与该输出端及该突波吸收器耦接。

6.如权利要求5所述的开关模块，其特征在于，更包括一第二温度保护组件，分别与该地端及该突波吸收器耦接。

7.如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，更包括一发光组件，分别与该输出端及该辅助端耦接。

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