过流保护器件PPTC自恢复保险丝作用及其原理

2018-08-15 09:39:13 lipscall
    如今的中国,电子产品横行市场,而电子产品中的电路板就不可避免要有过流、过压及静电放电保护等问题,而电路板工程师在进行电路设计的时候都会将保护电路考虑于其中。电子产品的过流保护,在保护电路设计过程中,就会面临是选用熔断型保险丝还是选用自恢复保险丝?其实这个问题往往见仁见智,尽管在常见应用领域中有时由于某些重要的考虑因素。
 
    使用熔断型保险丝或是当今盛行的自恢复保险丝都可以实现过流电路保护。两者都是通过对电路中过量电流产生的发热现象做出反应从而实现保护功能。熔断型保险丝是靠熔断来断开电流的,而自恢复保险丝则是依赖从低阻态变为高阻态来限制电流的大小。充分理解两种装置的性能差异会使您在选择最佳电路保护方案时做出更轻松的选择。例如,LED照明、电脑、周边设备以及便携设备(如智能手机、平板电脑等)的很多设计都要求使用自恢复保险丝,其原因在于自恢复保险丝可以自行复位。如果使用熔断型保险丝,则每次发生过流都必须进行更换,不仅仅成本大,还很麻烦,这是用户无法接受的。
 
    自恢复保险丝的作用原理是将具有潜在危害的过载电流限制在安全范围内。具体而言就是:通过装置的过大电流会导致内部热量增加(I2R),由此造成自恢复保险丝的升温,导致其电阻增加。在出现过热情况前,自恢复保险丝电阻通常只占电路总阻抗很小一部分。如下图所示,聚合体自恢复保险丝的电阻增大具有非线性特征,这样的相对较大的电阻会将电路中的电流降低或限制在安全的范围内。从低电阻到高电阻的转变点称之为“跳变点”。
 
    通过较高电阻的受限电流产生的热量将使PTC的温度维持在一个高水平,从而造成电阻居高不下。该热平衡条件会始终保持,直到电路掉电,自恢复保险丝逐渐降温,阻值变小。自恢复保险丝具有自恢复功能的基本作用原理是温度升高会导致电阻增加,反之亦然。自恢复保险丝是通过从电路中去除电源,从而使装置温度降低而实现自恢复或返回低阻状态的。在这之后,该组件就可随时对未来过载做出响应。如果过流问题的根源被排除,电阻就会保持低阻态;但再次出现过流时,装置将再次转换至高阻态。
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