自恢复保险丝( PPTC)原理及选型
PPTC( Polymer PositiveTemperature Coefficient ), 聚合物正温度系数热敏电阻。它由聚合物基体及导电的碳黑粒子组成。当电流通过 PPTC 时,产生的热量(Q=I2Rt)使聚合物基体膨胀,当热量达到一定的值时,包裹在聚合物基体外的碳黑粒子会分开从而切断 PPTC 的导电通道使 PPTC 电阻将上升, 从而减小异常过电流。当异常过电流故障清除后, PPTC 聚合物分子收缩至原来的形状重新将碳黑粒子联结起来, 导电通道会恢复,PPTC 电阻又恢复到原来的低阻状态。上述过程可循环多次。PPTC较大的特点就是在其额定使用范围内,在每次电流故障后不需要更换,可反复多次应用于过电流保护,可有效节约维修时间及成本。
PPTC的电阻随温度变化曲线如下图所示,在额定电流内,保持较低的电阻,通常在0.01Ω到0.5Ω之间,这个电阻值的大小是由保险管材料、工艺决定的。当保险管通过较大电流时,经过时间的积分会产生热量,使保险管的温度上升,进而导致直流电阻升高.
选型提示:
维持电流Ihold:保险丝的维持电流应该**被保护电路正常工作电流,否则会影响电路正常工作。
较大耐压Vmax:应大于被保护电路的工作电压,否则会导致PPTC失效。
环境温度:应该考虑被保护电路的工作环境温度或者器件热功率,PPTC器件受温度影响,不适合高温环境下使用。
安秒值:在电流存在突变的电路中,应注意保险丝的安秒值。
接下来,我们聊聊什么是安秒值。说到底,PPTC是通过热量增大电阻值,来实现保护的。由焦耳定律(Q=I2Rt)可以确定,当保险管的材料、工艺确定时,R在环境温度下是不变的,保险管能否熔断取决于I2t,我们将这个值称为安秒值。下图是某系列保险丝的规格参数。以红圈的型号为例,维持电流0.5A,当我们的工作电路存在一个1ns,3A的电流突变时,由于安秒值没有**过0.0087,所以保险管不会动作。那么保险管工作在0.1A,只要时间够长,就能使保险管熔断(高电阻)吗?也不是的,因为保险管存在散热。
保险管的生产厂家有很多,比较**的有:力特(Littelfuse)、Cooper Bussmann、BELFUSE、优恩半导体、AEM科技等。
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