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硕凯电子:十个问答轻松搞懂硕凯PTC自恢复保险丝

已有 155 次阅读2016-2-16 16:02

自恢复保险丝是一种过流电子保护元件,采用高分子有机聚合物在高压、高温,硫化反应的条件下,搀加导电粒子材料后,经过特殊的工艺加工而成。自恢复保险丝(PPTC: 高分子自恢复保险丝)是一种正温度系数聚合物热敏电阻,作过流保护用,可代替电流保险丝。除了电子工程师对自恢复保险丝的功能及应用了解多些外,很多新手 工程师最多只知道自恢复保险丝能够提供过流防护,当客户提到更深层次的问题时,就无言以对了。本篇小硕提取了十个有关硕凯电子(http://www.socay.com)自恢复保险丝在使用及选型过程中会出 现的问题,可以说,这十个问题绝对能够帮助到各位新手电子工程师。

问题一:自恢复保险丝器件的响应速度能做到多快?对可能在毫秒级内就会失效的器件,是否有可靠的保护解决方法?

答:自恢复保险丝的响应速度与温度、故障电流和器件散热状况相关。温度越高,故障电流越大,则自恢复保险丝的响应速度越快;散热越好,则响应速度越慢。同一器件,在不同条件下动作时间可达到几毫秒到几秒不等。例如在室温状况,硕凯电子标准测量规范下,RXE0106安培电流作用下动作时间为1个毫秒,1安培电流作用下动作时间为200个毫秒。所以硕凯电子的响应速度并非一成不变的,要根据器件及其实际工作条件共同决定。针对在毫秒级失效的器件,要了解是电流还是电压失效,故障参数如何,对保护器件其他性能要求。可将相关要求及参数告知我们,硕凯电子电路保护部门会协助客户提供最佳的解决方案。

问题二:自恢复保险丝是否有老化现象?动作次数多后,性能会发生怎样的变化?在什么情况下会发生失效?

自恢复保险丝材料本身是不易老化的。自恢复保险丝器件老化现象是由于器件两端金属电极与自恢复保险丝材料之间结合部紧密程度有关。自恢复保险丝有严格的碾压工艺控制,保证自恢复保险丝处于85摄氏度和85%相对湿度的严酷环境下,1000个小时性能不会退化。在经历许多次动作后,自恢复保险丝电阻值会高于初始电阻,当电阻值超过最大动作后电阻参数R1max后,其失效表现为厂家不能保证器件在保持电流IH下不动作。失效动作次数与PPTC每次动作之后的恢复时间有关,恢复时间越长,可承受的次数越多。自恢复保险丝测试条件为每次动作后120秒恢复,1000个动作循环后,性能有保证。

自恢复保险丝可能失效情况有:许多次动作、持续长时间动作、电压超过额定工作电压Vmax、故障电流超过额定动作电流Imax。其失效表现为性能参数下降或者断路。

问题三:.现在汽车的40%都用到各种电子设备,请问哪些地方需要进行过温/过压/过流保护?以及应采取什么样的器件来进行正确的保护?

答:自恢复保险丝汽车电路保护器件主要应用于中小型汽车马达、线束接线盒、汽车电路以及车载消费电子。汽车电子保护有电池充电电路、点烟器接口、PCB走线以及IEEE1394网路等;车载消费电子有车载音响、DVD、电视等。自恢复保险丝用于防止各种故障所引起的电路过流/过温等危险状况的发生:如控制门窗、天窗和座椅等的马达发生堵转,线束磨损造成的短路,变压线圈次级短接,电池箱反接,点烟器滥用等等。汽车启动、刹车以及电池箱插拔所引起的过压可由过压器件进行保护。自恢复保险丝应能承受车内各种过压冲击。

问题四:请问是否浪涌闸流管、放电管只能用于瞬态过压保护,而聚合物正温度系数可复位器件只能用于过流保护?它们能承受的最大电压和电流是多少?

答:传统过压保护器件主要用于瞬态过压保护,也适用于不超过其额定功率的长期稳压状况。自恢复保险丝不仅可用于过流保护,还用于过温保护,或者电流/温度共同作用下保护,也可配合IC用于温度检测,反馈温度信号进行保护。目前自恢复保险丝所能承受的最大电压为600Vrms,最大保持电流为15A;汽车用PPTC最大电压60Vdc,最大保持电流为15A

问题五:自恢复保险丝器件如何与晶闸管、气体放电管配合使用?它们配合使用时,如何选择器件的参数?

答:自恢复保险丝可作为协同电阻工作于过压保护器件之间。由于自恢复保险丝在浪涌作用下电阻会略有提高,这样对浪涌的防护会比一般电阻更有帮助。此外自恢复保险丝还可以避免后级精细过压保护元件过流损坏,例如220伏电力线搭碰故障下。在选用自恢复保险丝与过压保护器件配合使用时,对于雷击浪涌过电压,使自恢复保险丝电阻与一般协同电阻阻值一致。对于过电压长期搭碰故障,使自恢复保险丝的动作电流Itrip小于过电压引起的故障电流;自恢复保险丝的动作时间快于过压器件在故障电流作用下失效时间。此外,如果使自恢复保险丝与过压器件有良好的热耦合,自恢复保险丝对过压器件的保护效果会更佳。

问题六:针对手机充电器应用为了既能起到过流和过压保护的作用又不至于过份敏感而导致器件频繁更换应该怎么考虑自恢复保险丝器件的参数值?

答:要了解需要保护部分的正常工作电流/电压,工作环境温度,对保护器件阻值的限制,过电流下需要保护的时间要求。还有外形尺寸的限制,对器件功耗是否要求等多方面综合考虑。保证自恢复保险丝的最大操作电压参数Vmax大于电路工作电压,保持电流参数IH大于电路工作电流。还需使自恢复保险丝在工作环境温度下的动作时间小于保护时间要求,阻值范围合理,封装正确等等。还需注意工作环境温度范围内,自恢复保险丝的温度递减系数对保持电流的影响。

问题七:自恢复保险丝器件分哪些类别?

答:自恢复保险丝根据封装形式和应用分为插件自恢复保险丝,贴片自恢复保险丝和电池过流片系列。

问题八:手机充电器中是不是要用到自恢复保险丝器件?

答:自恢复保险丝在手机充电器中不仅可用于过流保护,还可为功率Mos管提供过热保护,更可配合IC对环境温度反馈,防止过热状况充电。在线性充电器中,自恢复保险丝串联于初级回路并与变压线圈热耦合,防止次级短路过电流故障以及线圈过热故障,用以满足IEC/UL要求。在Switch 模式中,自恢复保险丝可与Switch晶体管热耦合,防止过流等引起的晶体管损坏。

问题九:在设计中,采用自恢复保险丝器件对串联电阻的阻值和器件的最大保持电流额定值有否要求?如果有的话,能否详细解释一下?

答:正常工作条件下,自恢复保险丝的保持电流应大于等于正常工作电流,即保证Vin/(Rpptc+Rload) <= Ihold。自恢复保险丝正常工作下的阻值应不对系统工作产生影响,具体大小由客户根据实际判断选择。

问题十: 在防雷应用中,自恢复保险丝与氧化锌压敏电阻孰优孰劣?

答:自恢复保险丝与氧化锌压敏电阻二者防护的目的不同:压敏电阻主要用于过压、雷击防护;自恢复保险丝主要应用于过流防护。自恢复保险丝可用于两级雷击防护之间作为协同电阻使用,其效果优于使用纯电阻。这是由于自恢复保险丝在经受浪涌能量时,阻值会略有提高。由于在高能量雷击或长时间过压电力碰触情况下,压敏电阻会由于过热而损坏。    


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