過流保護(hù)器件PPTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲作用及其原理
2018-08-15 09:39:13
lipscall
如今的中國,電子產(chǎn)品橫行市場(chǎng),而電子產(chǎn)品中的電路板就不可避免要有過流、過壓及靜電放電保護(hù)等問題,而電路板工程師在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候都會(huì)將保護(hù)電路考慮于其中。電子產(chǎn)品的過流保護(hù),在保護(hù)電路設(shè)計(jì)過程中,就會(huì)面臨是選用熔斷型保險(xiǎn)絲還是選用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲?其實(shí)這個(gè)問題往往見仁見智,盡管在常見應(yīng)用領(lǐng)域中有時(shí)由于某些重要的考慮因素。
使用熔斷型保險(xiǎn)絲或是當(dāng)今盛行的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲都可以實(shí)現(xiàn)過流電路保護(hù)。兩者都是通過對(duì)電路中過量電流產(chǎn)生的發(fā)熱現(xiàn)象做出反應(yīng)從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。熔斷型保險(xiǎn)絲是靠熔斷來斷開電流的,而自恢復(fù)保險(xiǎn)絲則是依賴從低阻態(tài)變?yōu)楦咦钁B(tài)來限制電流的大小。充分理解兩種裝置的性能差異會(huì)使您在選擇最佳電路保護(hù)方案時(shí)做出更輕松的選擇。例如,LED照明、電腦、周邊設(shè)備以及便攜設(shè)備(如智能手機(jī)、平板電腦等)的很多設(shè)計(jì)都要求使用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲,其原因在于自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可以自行復(fù)位。如果使用熔斷型保險(xiǎn)絲,則每次發(fā)生過流都必須進(jìn)行更換,不僅僅成本大,還很麻煩,這是用戶無法接受的。
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的作用原理是將具有潛在危害的過載電流限制在安全范圍內(nèi)。具體而言就是:通過裝置的過大電流會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部熱量增加(I2R),由此造成自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的升溫,導(dǎo)致其電阻增加。在出現(xiàn)過熱情況前,自恢復(fù)保險(xiǎn)絲電阻通常只占電路總阻抗很小一部分。如下圖所示,聚合體自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的電阻增大具有非線性特征,這樣的相對(duì)較大的電阻會(huì)將電路中的電流降低或限制在安全的范圍內(nèi)。從低電阻到高電阻的轉(zhuǎn)變點(diǎn)稱之為“跳變點(diǎn)”。
通過較高電阻的受限電流產(chǎn)生的熱量將使PTC的溫度維持在一個(gè)高水平,從而造成電阻居高不下。該熱平衡條件會(huì)始終保持,直到電路掉電,自恢復(fù)保險(xiǎn)絲逐漸降溫,阻值變小。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲具有自恢復(fù)功能的基本作用原理是溫度升高會(huì)導(dǎo)致電阻增加,反之亦然。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是通過從電路中去除電源,從而使裝置溫度降低而實(shí)現(xiàn)自恢復(fù)或返回低阻狀態(tài)的。在這之后,該組件就可隨時(shí)對(duì)未來過載做出響應(yīng)。如果過流問題的根源被排除,電阻就會(huì)保持低阻態(tài);但再次出現(xiàn)過流時(shí),裝置將再次轉(zhuǎn)換至高阻態(tài)。