PPTC自復保險絲的基本原理與技術特點
1. PPTC自恢復保險絲的基本原理
PPTC自恢復保險絲,是聚合物正溫度系數器件,是半結晶聚合物和導電粒子混合制成。通常被稱作自恢復保險絲、熱敏電阻,或簡稱為PPTC。
在常溫下,因為PPTC的阻抗很低,線路上流經PPTC元件的電流所產生的熱量很小,PPTC運行在熱能平衡的狀態(發熱與散熱相當),不會改變聚合物的晶狀結構;PPTC內部可以通過一定的電流;當較大電流流過時,PPTC以I2R功率發熱使 發熱大于散熱,溫度因此升高并使聚合物基材膨脹,使導電粒子分離電阻增大;電阻增大使發熱更快,膨脹越迅速,使其阻值遞增加劇。當元件內部溫度升到125℃,電阻增大更劇烈。電阻的增大使得線路中的電流急劇下降,只有一個小量電流仍流過元件。它足以維持元件的溫度,并使元件保持高電阻狀態。當電源開關關閉及故障消除后,自復保險絲才會冷卻。它冷卻后,會恢復至初始狀態,重新使導電粒子相互連接。其電阻又降至可流過額定的不動作電流水平。這種循環可重復很多次。
和傳統的保險絲相比,PPTC自恢復保險絲是可以重復使用的,提高了產品的環境適應性,降低了產品的售后服務費用。
2. PPTC 自恢復保險絲的特點
過電流保護
當設備電路出現過電流或短路故障時, PPTC會快速的從低電阻轉變高阻態,達到保護電路的目的。
自動復位
當引起過載電流的故障排除后,PPTC自動復位,無需人工拆換。
自鎖(非循環)運作
PPTC觸發后,以極小的電流鎖定其高阻狀態。在電源關閉和故障排除后,才會自動復位,從而避免了故障設備通斷惡循環現象。
耐大電流
PPTC具有極強的耐大電流能力,有些型號的產品可承受100A的沖擊電流。
抗雷擊
PPTC具有抗雷擊的功能,它可以使用在那種能把電流限定在相當低的程度又不會因瞬時雷電沖擊而使系統失去操作性能的裝置之中。
快速斷開
自復保險絲功能高分子材料的本征特性,使他限制電流的速度比其他類似的裝置快得多。
3. 環境溫度的影響
下圖是自復保險絲保持電流和動作電流與溫度的關系。自復保險絲是熱敏材料制成的,所以周圍溫度的變化必定對其性能有影響。當自恢復保險絲周圍的溫度升高時,觸發所需的能量就小了,因此保持電流就小了,如圖3所示, I HOLD 和 I TRIP 與環境溫度的關系曲線是負斜率的。25℃時線路上的電流100%流過自復保險絲,若環境溫度高于或低于該值時,元件的不動作電流和動作電流便會按一定的 比例增減。
4. 自復保險絲與其他過流保護器件的差異
電子設備上常見的過流 / 超溫保護器有傳統保險絲、雙金屬斷路保護器及陶瓷等器件。傳統保險絲僅能保護一次,燒斷后需要更換。
自復保險絲,可重復使用而無需更換,且體積小,易安裝。雙金屬斷路保護器能自動復原,但是它在故障仍然存在的情況下也自己回復。這樣就再次連接故障條件,導致設備破壞,是不安全的,而自復保險絲會一直處于高電阻狀態,直到電源被關掉,故障被清除后,再自動復位。
自復保險絲的初始電阻值,對故障的反應時間及外型尺寸等均優于陶瓷器件:兩種產品均是可復位的;但是在相同的動作電流條件下,自復保險絲比陶瓷器件明顯反應快很多;而且自復保險絲具有體積小、電阻低、響應快等顯著優點。
5. 產品選型指南?
第一步 了解設備電路的工作特性,包括:
1)最大周邊工作溫度
2)25℃正常工作時的額定不動作電流(IH )
3) 最高工作電壓(Vrms )
4) 25℃時最小動作保護電流(IT )
第二步 根據IH值、Vrms 值、產品類別以及安裝方式選擇一 種自復保險絲系列。
第三步 如果設備的周邊環境溫度不是標準的25℃,要根據該自復保險絲系列的《環境溫度與不動作電流關系特性圖》中的不動作工作電流與額定不動作電流百分比—— 環境溫度的線性關系計算不動作電流IH 的值。
計算公式: 不動作電流(IH )= 額定不動作電流(IH )÷對應的環境溫度百分比
第四步 根據步驟2選定的自復保險絲系列以及步驟所計算 出的IH,在其對應的規格表中選出合適的元件。所選出 的自復保險絲的IH 須大于或等于步驟3所計算出的IH 值。
第五步 在所選的自復保險絲所對應的《電氣特性》和《自 復保險絲動作保護時間曲線圖》中找出最小動作保護電 流(IT ) 和動作時間(sec)/ 電流 (A)的值。