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佳宏课堂|PPTC器件在电子线路中的典型应用

      PPTC(自恢复保险丝)器件可帮助防护过电流、过温的故障。可在故障条件下限制危险的大电流流过。但是它不同于只能使用一次就必须更换的传统保险丝(Fuse),pptc器件在故障排除和断开电源之后能够复位,进而减少了元件更换成本、服务费用。


      Q:PTC器件的电路保护工作原理?

      A :ptc电路保护器件是由高分子ptc原料掺加纳米导体微粒所制成的。在正常温度下高分子材料会紧密地将导体束缚在结晶状的结构中,材料构成一个低阻抗的链接。而当大电流通过或周围环境温度升高导致器件温度高于动作温度时,在高分子中的导体融化而变成无规律排列,体积膨胀并导致阻抗迅速提高。



      自恢复保险丝在电子线路中的典型应用


      01  电池充电器的保护

      未经稳压的电源转换器直流输出电压经过稳压电路调制,转变成适当的电压对电池进行充电。pptc器件和电压过载保护器件相互配合,可以对以下故障起保护作用: 

      ①过大电流。过大的电流可能会损坏功率fet或者电池组; 

      ②极性接反。这时二极管导通,pptc器件进入高阻抗状态从而限制电流;

      ③电压过高。这时电压过载保护器件起作用,pptc器件则限制电流。




      02  输入/输出接口的保护

     许多驱动器和控制装置均配备了通讯和数据接口,用于各个系统器件之间的信息传输。而这些接口的接线有时会与交流或直流电源电缆并排敷设。这些线束可能由于正常的磨损、意外事故、安装接线错误、或在中央配电箱上进行的误操作,而出现短路现象。

    如果电源电缆与通讯电线出现短路现象,pptc自恢复保险丝器件能够保护任何与这条短路线路相连接的系统以免造成通讯接口的损坏。在某些情况下,这种现象有可能影响到很多系统。而pptc自恢复保险丝器件在保护接口处所起的作用,可以明显地降低设备常见故障的停运时间和修理成本。


      03  音频电路的保护

      音频放大电路的不稳定及过流常常会损坏扬声器及其性能。pptc自恢复保险丝器件在过流的时候形成高阻抗状态,当故障排除后又自动返回低阻抗状态,在常温下,阻抗极小专门用于保护喇叭的系列产品只有几十到几百毫欧姆,插入损耗小于0.1分贝,器件本身也没有任何容抗或感抗效应,在听觉范围内不会引起失真感觉。




      04  电机失速保护

       运动机械均有可能出现堵塞或断裂故障,并可导致电机失速。在电机失速时继续供给电源会导致电机的损坏和/或驱动装置的损毁。将pptc自恢复保险丝器件与电机驱动器串联起来后,可以保护电机失速或卡死造成的过载及过热。




     05  CPU保护

     在一些cpu应用中,会使用一个电压调整模块(vrm)向处理器提供所需电压和电流。vrm设计方法能从电源分配中消除电线间或板间感应。但当处理器离开或进入一种低功率模式运行时,会产生一种瞬间负载变化。对于某些处理器来讲,这种瞬间变化会达到13安培;甚至在正常运行时,随着处理器器件工作负荷的变化,所需要的电流变化也可高达7安培。

      电路中高电流的要求可能会引起器件故障。如果vrm出现故障,处理器就会尝试取用更多电力。在vrm的电源输入插脚上设置pptc器件,就可为处理器提供保护。在发生故障的时候,只需要替换vrm,而不需替换昂贵的处理器。




      06  通讯设备的保护 

     t1/e1传送设备必须加以保护,以防止附近的架空电力线,雷击引起的瞬间电压造成损坏。电力线、雷击引起的瞬变电压会进入户外的接线中。pptc自恢复保险丝器件能提供按照当地安检机构的规范而制定的各种电路保护方案。




      07  过热的保护

     由于pptc自恢复保险丝器件能够对来自外部的热量和内部电流产生的热量所引发的温度上升作出响应,并可与高压设备建立起热量方面的联系,为高压设备提供过热保护。建立这种热量联系可以通过将这些器件布置成与高压设备发生接触或靠近高压设备的方式来实现。

     接触的方式使pptc自恢复保险丝器件能够很容易地与设备形成物理接触,从而提高了保护的效果。在这类设备中,变压器是一个很好的例子。pptc自恢复保险丝器件可以捆绑在外部线圈上或外壳上,从而建立起热量联系。

     pptc自恢复保险丝器件可以在设计时结合到电路中,使其具备在变压器过热时向控制器发送警告,系统马上停止运行。近距离方式适用于电源半导体部件的保护,而且在小型的表面贴装pptc自恢复保险丝器件与电源器件同处于一个铜底板时效果最好。这是一种成本低廉的热量联系方式,使pptc自恢复保险丝器件能够在温度超过其动作点时进行动作,同时通知电源器件处于过热状态下时应该停止运行。这种配置对于绝大多数的过负载状态均可以对电源器件提供保护。

     

      08  电源转换器的保护

      在无线设备中出现的故障大多数是暂时性的,将pptc自恢复保险丝串联在电源接口处,或者再并联一只限压器件,例如齐纳二极管、瞬态电压抑制二极管或者电压过载保护器,就可以避免不匹配的电源转换器所带来的损坏,避免不菲的产品保修成本。





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