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過流保護(hù)器件PPTC自恢復(fù)保險絲作用及其原理

2018-08-15 09:39:13 lipscall
    如今的中國,電子產(chǎn)品橫行市場,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)計的時候都會將保護(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)計過程中,就會面臨是選用熔斷型保險絲還是選用自恢復(fù)保險絲?其實這個問題往往見仁見智,盡管在常見應(yīng)用領(lǐng)域中有時由于某些重要的考慮因素。
 
    使用熔斷型保險絲或是當(dāng)今盛行的自恢復(fù)保險絲都可以實現(xiàn)過流電路保護(hù)。兩者都是通過對電路中過量電流產(chǎn)生的發(fā)熱現(xiàn)象做出反應(yīng)從而實現(xiàn)保護(hù)功能。熔斷型保險絲是靠熔斷來斷開電流的,而自恢復(fù)保險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使您在選擇最佳電路保護(hù)方案時做出更輕松的選擇。例如,LED照明、電腦、周邊設(shè)備以及便攜設(shè)備(如智能手機、平板電腦等)的很多設(shè)計都要求使用自恢復(fù)保險絲,其原因在于自恢復(fù)保險絲可以自行復(fù)位。如果使用熔斷型保險絲,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導(dǎo)致內(nèi)部熱量增加(I2R),由此造成自恢復(fù)保險絲的升溫,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)保險絲的電阻增大具有非線性特征,這樣的相對較大的電阻會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)變點稱之為“跳變點”。
 
    通過較高電阻的受限電流產(chǎn)生的熱量將使PTC的溫度維持在一個高水平,從而造成電阻居高不下。該熱平衡條件會始終保持,直到電路掉電,自恢復(fù)保險絲逐漸降溫,阻值變小。自恢復(fù)保險絲具有自恢復(fù)功能的基本作用原理是溫度升高會導(dǎo)致電阻增加,反之亦然。自恢復(fù)保險絲是通過從電路中去除電源,從而使裝置溫度降低而實現(xiàn)自恢復(fù)或返回低阻狀態(tài)的。在這之后,該組件就可隨時對未來過載做出響應(yīng)。如果過流問題的根源被排除,電阻就會保持低阻態(tài);但再次出現(xiàn)過流時,裝置將再次轉(zhuǎn)換至高阻態(tài)。