Самовосстанавливающиеся предохранители. Мифы и реальность / Хабр
В комментариях к моей прошлой статье о способах защиты от неправильного подключения полярности источника питания меня неоднократно корили за то, что не упомянул способ защиты с использованием самовосстанавливающегося предохранителя. Чтобы исправить эту несправедливость поначалу хотел просто добавить в статью дополнительную схему защиты и короткое к ней пояснение. Однако решил, что тема самовосстанавливающихся предохранителей заслуживает отдельной публикации. Дело в том, что устоявшееся их название не слишком отражает суть вещей, а копаться в даташитах и разбираться в принципе работы при применении таких “элементарных” компонентов, как предохранитель, часто начинают уже после того, как начала глючить первая партия плат. Хорошо если не серийная. Итак, под катом вас ждёт попытка разобраться, что же это за зверь такой PolySwitch,
, и понять
, как и в каких случаях имеет смысл его использовать.
PolySwitch, это PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient) прибор, который имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. По правде, гораздо больше общих черт он имеет с позистором, или биметаллическим термопредохранителем, чем с плавким, с которым его обычно ассоциируют не в последнюю очередь благодаря усилиям маркетологов.
Вся хитрость заключается в материале из которого наш предохранитель изготовлен — он представляет собой матрицу из не проводящего ток полимера, смешанного с техническим углеродом. В холодном состоянии полимер кристаллизован, а пространство между кристаллами заполнено частицами углерода, образующими множество проводящих цепочек.
Если через предохранитель начинает протекать слишком большой ток, он начинает нагреваться, и в какой-то момент времени полимер переходит в аморфное состояние, увеличиваясь в размерах. Из-за этого увеличения углеродные цепочки начинают разрываться, что вызывает рост сопротивления, и предохранитель нагревается еще быстрее.
Как выглядит температурная зависимость сопротивления видно из следующего рисунка
На кривой отмечено несколько характерных для работы прибора точек. Наш предохранитель является отличным проводником пока температура находится в рабочем диапазоне Point1 < T<Point2 (normal operating conditions). После того, как она достигает некоего граничного значения сопротивление начинает быстро возрастать и в диапазоне Point3-Point4 изменяется по закону, близкому к экспоненциальному.
Идеальный сферический конь в вакууме. Пора переходить от теории к практике. Соберём простую схему защиты нашего ценного устройства, настолько простую, что изображённая по ГОСТу она выглядела бы просто неприлично.
Что же будет происходить, если в цепи вдруг возникнет недопустимый ток, превышающий ток срабатывания? Сопротивление материала из которого прибор изготовлен начнёт возрастать. Это приведёт к увеличению падения напряжения на нём, а значит и рассеиваемой мощности равной U*I. В результате температура растёт, это снова приводит к… В общем начинается лавинообразный процесс нагрева прибора с одновременным увеличением сопротивления. В результате проводимость прибора падает на порядки и это приводит к желаемому уменьшению тока в цепи.
После того как прибор остывает его сопротивление восстанавливается. Через некоторое время, в отличие от предохранителя с плавкой вставкой, наш Идеальный Предохранитель снова готов к работе!
Пожалуй, главная проблема заключается во времени.
Время вообще такая субстанция, которую очень трудно победить, хотя многим очень хотелось… Но не будем о политике — ближе к нашим полимерам. Как вы наверное уже догадались, я веду к тому, что изменение кристаллической структуры вещества гораздо более длительный процесс чем перестройка дырок с электронами, например в туннельном диоде. Кроме этого, для того чтобы разогреть прибор до нужной температуры, требуется некоторое время. В результате, когда ток через предохранитель вдруг превысит пороговое значение, его ограничение происходит совсем не мгновенно. При токах, близких к пороговому, этот процесс может занять несколько секунд, при токах близких к максимально допустимому для прибора, доли секунды. В результате за время срабатывания такой защиты сложное электронное устройство успеет выйти из строя, возможно, не один десяток раз. В подтверждение привожу типичный график зависимости времени срабатывания (по вертикали) от вызвавшего это срабатывание тока (по горизонтали) для гипотетического PTVC прибора.
Обратите внимание, что на графике приведены для сравнения две зависимости, снятые при разных температурах окружающей среды. Надеюсь вы ещё помните, что первопричиной перестройки кристаллической структуры служит температура материала, а не протекающий через него ток. Это значит, что при прочих равных, для того чтобы разогреть прибор до состояния метаморфозы от более низкой температуры необходимо затратить больше энергии чем от более высокой, а значит, и процесс этот в первом случае займёт больше времени. Как следствие, получаем зависимость таких важнейших параметров прибора, как максимальный гарантированный ток нормальной работы и гарантированный ток срабатывания от температуры окружающей среды.
Прежде чем привести график уместно упомянуть об о основных технических характеристиках данного класса приборов.
- Максимальное рабочее напряжение Vmax — это максимально допустимое напряжение, которое может выдерживать прибор без разрушения при номинальном токе.
- Максимально допустимый ток Imax — это максимальный ток, который прибор может выдержать без разрушения.
- Номинальный рабочий ток Ihold — это максимальный ток, который прибор может проводить без срабатывания, т.е. без размыкания цепи нагрузки.
- Минимальный ток срабатывания Itrip — это минимальный ток через прибор, приводящий к переходу из проводящего состояния в непроводящее, т.е. к срабатыванию.
- Первоначальное сопротивление Rmin, Rmax — это сопротивление прибора до первого срабатывания (при получении от изготовителя).
В нижней части графика находится рабочая область прибора. Что произойдёт в средней части зависит, судя по всему, от взаимного расположения звёзд на небе, ну а побывав в верхней части графика прибор отправится в путешествие (trip), которое вызовет метаморфозы его кристаллической структуры и как следствие срабатывание защиты. Ниже приведена таблица с данными реальных приборов. Разница в токе срабатывания в зависимости от температуры впечатляет!
Таким образом, в устройствах предназначенных для работы в широком температурном диапазоне применять PPTC следует с осторожностью.
Если вы считаете, что проблемы у нашего кандидата на звание Идеального Предохранителя закончились, то заблуждаетесь. Есть у него ещё одна слабость, присущая людям. После стрессового состояния, вызванного чрезмерным перегревом, ему необходимо придти в норму. Однако физика горячего тела очень похожа на физику мягкого. Как и человек после инсульта, прежним наш предохранитель уже не станет никогда! Для убедительности приведу очередной график, процесса реабилитации после стресса, вызванного превышением протекающего тока, который, меткие на слово англичане, обозвали Trip Event.
Из графика видно, что процесс восстановления может длиться сутками, но полным не бывает никогда. С каждым случаем срабатывания защиты нормальное сопротивление нашего прибора становится всё выше и выше. После нескольких десятков циклов прибор вообще теряет способность выполнять возложенные на него функции должным образом. Поэтому не стоит использовать их в случаях когда перегрузки возможны с высокой периодичностью.
Пожалуй на этом стоило бы и закончить, и наконец приступить к обсуждению областей применения и схемотехнических решений, но стоит обсудить ещё некоторое нюансы, для чего посмотрим на основные характеристики широко распространённых серий нашего героя дня.
При выборе элемента, который вы будете использовать в проекте обратите внимание на максимально допустимый рабочий ток. Если высока вероятность его превышения, то стоит обратиться к альтернативному виду защиты, либо ограничить его с помощью другого прибора. Ну например проволочного резистора.
Ещё один очень важный параметр — максимальное рабочее напряжение. Понятно, что когда прибор находится в нормальном режиме напряжение на его контактах очень мало, но вот после перехода в режим защиты оно может резко возрасти. В недалёком прошлом этот параметр был очень мал и ограничивался десятками вольт, что не давало возможности использовать такие предохранители в высоковольтных цепях, скажем для защиты сетевых блоков питания.
В последнее время ситуация улучшилась и появились серии, рассчитанные на достаточно высокое напряжение, но обратите внимание, что они имеют весьма небольшие рабочие токи.Скрестим ужа и трепетную лань.
Судя по тому, какое разнообразие устройств PolySwitch предлагает рынок, использовать их в разрабатываемых вами устройствах можно, а в отдельных случаях даже нужно, но к выбору конкретного прибора и способа его использования следует подходить с большой тщательностью.
Кстати, что касается схемотехники, прямая замена плавких предохранителей на PolySwitch хорошо проходит только в простейших случаях.
Например: для встраивания в батарейные отсеки, или для защиты оборудования (электродвигатели, активаторы, монтажные блоки) и электропроводки в автомобильных приложениях. Т.е. устройств, которые не выходят из строя мгновенно при перегрузке. Специально для этого имеется широкий класс исполнения данных устройств в виде перемычек с аксиальными выводами и даже дисков для аккумуляторов.
В большинстве же случаев PolySwitch стоит комбинировать с более быстродействующими устройствами защиты. Такой подход позволяет компенсировать многие из их недостатков, и в результате их с успехом применяют для защиты периферийных устройств компьютеров. В телекоммуникации, для защиты АТС, кроссов, сетевого оборудования от всплесков тока, вызванных попаданием линейного напряжения и молниями. А так же при работе с трансформаторами, сигнализациями, громкоговорителями, контрольно-измерительным оборудованием, спутниковым телевидением и во многих других случаях.
Вот простенький пример защиты USB порта.
В качестве комплексного подхода рассмотрим гипотетическую схему комплексно решающую задачу построения сверхзащищённого светодиодного драйвера с питанием от сети переменного напряжения 220В.
В первой ступени самовосстанавливающийся предохранитель применён в связке с проволочным резистором и варистором. Варистор защищает от резких бросков напряжения, а резистор ограничивает протекающий в цепи ток.
Без этого резистора в момент включения импульсного источника питания в сеть через предохранитель может течь недопустимо большой импульс тока, обусловленный зарядом входных ёмкостей. Вторая ступень защиты предохраняет от неправильного переключения полярности, или ошибочном подключении источника питания со слишком большим напряжением. При этом, в момент аварийной ситуации, бросок тока принимает на себя защитный TVS диод, а PolySwitch ограничивает протекающую через него мощность, предотвращая тепловой пробой. Кстати, эта связка настолько напрашивается в ходе разработки схемотехники и так широко распространена, что породила отдельный класс приборов — PolyZen. Весьма удачный гибрид ужа и трепетной лани.
Ну, и на выходе наш самовосстанавливающийся предохранитель служит для предотвращения короткого замыкания, а так же на случай выхода из рабочего режима светодиодов, или их драйвера в результате перегрева, либо неисправности.
В схеме также присутствуют элементы защиты от статики, но это уже не тема данной статьи…
На прощание давайте кратко подведём итоги:
- Polyswitch это не плавкий предохранитель.
- Применяя Polyswitch необходимо заботиться о том, чтобы ток который через него проходит даже в случае внештатной ситуации не превышал допустимый. Необходимо применение ограничителей тока. В отдельных случаях ограничителем могут служить такие элементы как соединительные провода (электропроводка автомобиля) или внутреннее сопротивление батарей/аккумуляторов. В таких случаях возможна простейшая схема включения в разрыва цепи.
- Polyswitch весьма инерционный прибор, он не годится для защиты схем чувствительных к коротким броскам тока. В этих случаях его необходимо применять совместно с другими элементами защиты — стабилитронами, супрессорами, варисторами, разрядниками и т. п., что не освобождает вас от необходимости принятия мер, ограничивающих максимальный ток в цепи.
- Применяя Polyswitch следует следить чтобы напряжение на нём не превышало допустимого. Высокое напряжение может появиться после срабатывания прибора, когда его сопротивление увеличивается.
- Следует помнить, что количество срабатываний прибора ограниченно. После каждого срабатывания его характеристики ухудшаются. Он не подходит для защиты цепей в которых перегрузки являются обыденным делом.
- Ну и наконец, не забывайте что ток срабатывания этого прибора существенным образом зависит от температуры окружающей среды. Чем она выше, тем он меньше. Если ваше устройство рассчитано на эксплуатацию в расширенном температурном диапазоне или периодически работает в зоне повышенных температур (мощный блок питания или усилитель НЧ), это может привести к ложным срабатыванием.
Высокое напряжение может появиться после срабатывания прибора, когда его сопротивление увеличивается.P.S
Специально для того, чтобы в очередной раз не оскорблять чувства пользователя kacang хочу отметить, что при подготовке статьи были использованы материалы из следующих источников:
ru.wikipedia.org
www.platan.ru
www.
te.com
www.led-e.ru
www.terraelectronica.ru
а также отрывки знаний из моей головы, почерпнутые в ходе реализации различных проектов по разработке радиоэлектронных устройств, обучения в МИЭТе и привычки, привитой со школьной скамьи, во всём искать физический смысл.
Предохранители
Предохранители
Сортировать по
Название товара +/-
| Блок предохранителей БПР- 2 Газель, Волга (завод) | 02000048 |
| Блок предохранителей БПР- 4 Газель, Волга (завод) | 02000049 |
| Блок предохранителей БПР-13 (нового образца, большой) | 02000003 |
| Блок предохранителей БПР-13 (нового образца, малый) | 33000669 |
| Блок предохранителей универсальный №4 | 02000092 |
| Блок предохранителей универсальный №6 | 02000093 |
| Держатель предохранителя (пинцет) | 17000331 |
| Держатель предохранителя с проводом МТА | 33000409 |
| Держатель предохранителя с проводом МТА | 33000408 |
| Держатель предохранителя с проводом “вилка-макси” | 17000314 |
| Держатель предохранителя с проводом “вилка-мини” | 17000259 |
| Держатель предохранителя с проводом “вилка-стандарт” | 17000085 |
Держатель предохранителя с проводом “вилка-стандарт” (1,5кв. мм) | 33000373 |
| Держатель предохранителя с проводом “вилка-стандарт” (блочный)(вертикальный) | 17000431 |
| Держатель предохранителя с проводом “вилка-стандарт” (блочный)(горизонтальный) | 17000240 |
| Держатель предохранителя-ответвитель с проводом “вилка-микро” | 05000013 |
| Держатель предохранителя-ответвитель с проводом “вилка-мини” №1 | 05000015 |
| Держатель предохранителя-ответвитель с проводом “вилка-стандарт” | 05000014 |
| Предохранитель “вставка плавкая” (30А,60А) | 17000018 |
| Предохранитель “вставка плавкая” (60А,90А) | 17000288 |
| Предохранитель многоразовый (брейкер) 10А | 17000428 |
| Предохранитель многоразовый (брейкер) 15А | 17000430 |
| Предохранитель многоразовый (брейкер-клавиша) 15А | 03000152 |
| Предохранитель “вилка-макси” 20А (Тайвань) | 17000247 |
| Предохранитель “вилка-макси” 30А (Тайвань) | 17000248 |
| Предохранитель “вилка-макси” 40А (Тайвань) | 17000249 |
| Предохранитель “вилка-макси” 50А (Тайвань) | 17000250 |
| Предохранитель “вилка-макси” 60А (Тайвань) | 17000251 |
| Предохранитель “вилка-макси” 70А (Тайвань) | 17000252 |
| Предохранитель “вилка-макси” 80А (Тайвань) | 17000253 |
| Предохранитель “вилка-макси” 90А (Тайвань) | 17000254 |
| Предохранитель “вилка-макси” 100А (Тайвань) | 17000246 |
| Предохранитель “вилка-макси” 120А (Тайвань) | 17000287 |
| Предохранитель “вилка-мини” 7,5А (Тайвань) | 17000172 |
| Предохранитель “вилка-мини” 10А (Тайвань) | 17000173 |
| Предохранитель “вилка-мини” 15А (Тайвань) | 17000174 |
| Предохранитель “вилка-мини” 20А (Тайвань) | 17000175 |
| Предохранитель “вилка-мини” 25А (Тайвань) | 17000176 |
| Предохранитель “вилка-мини” 30А (Тайвань) | 17000177 |
| Предохранитель “вилка-стандарт” 7,5А (Тайвань) | 17000016 |
| Предохранитель “вилка-стандарт” 10А (Тайвань) | 17000153 |
| Предохранитель “вилка-стандарт” 15А (Тайвань) | 17000154 |
| Предохранитель “вилка-стандарт” 20А (Тайвань) | 17000156 |
| Предохранитель “вилка-стандарт” 25А (Тайвань) | 17000157 |
| Предохранитель “вилка-стандарт” 30А (Тайвань) | 17000158 |
| Предохранитель “пальчиковый” 25А (стекловолокно) | 17000226 |
| Предохранитель Tesla “вилка-макси” 20А (10шт) | 17000472 |
| Предохранитель Tesla “вилка-макси” 30А (10шт) | 17000473 |
| Предохранитель Tesla “вилка-макси” 40А (10шт) | 17000474 |
| Предохранитель Tesla “вилка-макси” 50А (10шт) | 17000475 |
| Предохранитель Tesla “вилка-макси” 60А (10шт) | 17000476 |
| Предохранитель Tesla “вилка-макси” 70А (10шт) | 17000477 |
| Предохранитель Tesla “вилка-макси” 80А (10шт) | 17000478 |
| Предохранитель Tesla “вилка-микро” 10А (50шт) | 17000480 |
| Предохранитель Tesla “вилка-микро” 15А (50шт) | 17000481 |
| Предохранитель Tesla “вилка-микро” 20А (50шт) | 17000482 |
| Предохранитель Tesla “вилка-микро” 25А (50шт) | 17000483 |
| Предохранитель Tesla “вилка-микро” 30А (50шт) | 17000484 |
| Предохранитель Tesla “вилка-мини” 7,5А (50шт) | 17000466 |
| Предохранитель Tesla “вилка-мини” 10А (50шт) | 17000467 |
| Предохранитель Tesla “вилка-мини” 15А (50шт) | 17000468 |
| Предохранитель Tesla “вилка-мини” 20А (50шт) | 17000469 |
| Предохранитель Tesla “вилка-мини” 25А (50шт) | 17000470 |
| Предохранитель Tesla “вилка-мини” 30А (50шт) | 17000471 |
| Предохранитель Tesla “вилка-стандарт” 7,5А (50шт) | 17000455 |
| Предохранитель Tesla “вилка-стандарт” 10А (50шт) | 17000456 |
| Предохранитель Tesla “вилка-стандарт” 15А (50шт) | 17000457 |
| Предохранитель Tesla “вилка-стандарт” 20А (50шт) | 17000458 |
| Предохранитель Tesla “вилка-стандарт” 25А (50шт) | 17000459 |
| Предохранитель Tesla “вилка-стандарт” 30А (50шт) | 17000460 |
Предохранитель Tesla набор “вилка-микро” (5-30А, 12шт. )+щипцы, F117 | 17000485 |
| Предохранитель Tesla набор “вилка-мини” (5-30А, 12шт.), F113 | 17000464 |
| Предохранитель Tesla набор “вилка-мини” (для Кореи)(5-30А, 12шт.)+щипцы, F120 | 17000486 |
| Предохранитель Tesla набор “вилка-стандарт” (5-30А, 12шт.)+щипцы, F224 | 17000463 |
| Предохранитель Tesla набор “пальчиковый” (8А-5шт,16А-5шт) F151 | 17000479 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 30А | 17000340 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 40А | 17000341 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 50А | 17000342 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 60А | 17000343 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 70А | 17000344 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 80А | 17000345 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 100А | 17000346 |
| Предохранитель МТА “MIDIVAL” 125А | 17000347 |
| Предохранитель МТА “вилка-макси” 20А (MAXIVAL) | 17000353 |
| Предохранитель МТА “вилка-макси” 30А (MAXIVAL) | 17000334 |
| Предохранитель МТА “вилка-макси” 40А (MAXIVAL) | 17000335 |
| Предохранитель МТА “вилка-макси” 50А (MAXIVAL) | 17000336 |
| Предохранитель МТА “вилка-макси” 60А (MAXIVAL) | 17000337 |
| Предохранитель МТА “вилка-макси” 70А (MAXIVAL) | 17000338 |
| Предохранитель МТА “вилка-макси” 80А (MAXIVAL) | 17000339 |
| Предохранитель МТА “вилка-микро” 5А (MINIVAL LOW)(50шт) | 17000323 |
| Предохранитель МТА “вилка-микро” 7,5А (MINIVAL LOW)(50шт) | 17000324 |
| Предохранитель МТА “вилка-микро” 10А (MINIVAL LOW)(50шт) | 17000325 |
| Предохранитель МТА “вилка-микро” 15А (MINIVAL LOW)(50шт) | 17000326 |
| Предохранитель МТА “вилка-микро” 20А (MINIVAL LOW)(50шт) | 17000327 |
| Предохранитель МТА “вилка-микро” 25А (MINIVAL LOW)(50шт) | 17000328 |
| Предохранитель МТА “вилка-микро” 30А (MINIVAL LOW)(50шт) | 17000329 |
| Предохранитель МТА “вилка-мини” 5А (MINIVAL)(50шт) | 17000316 |
| Предохранитель МТА “вилка-мини” 7,5А (MINIVAL)(50шт) | 17000317 |
| Предохранитель МТА “вилка-мини” 10А (MINIVAL)(50шт) | 17000318 |
Сбрасываемые PTC-устройства PolySwitch — Littelfuse
- Обзор
- Предохранители против PPTC
- Характеристики и термины PPTC
- Применение продукта PPTC
- Конструкции защиты цепи PPTC
- Рабочий лист выбора PPTC
Устройства Littelfuse PolySwitch и POLY-FUSE представляют собой полимерные устройства с положительным температурным коэффициентом (PPTC), которые предлагают альтернативу сбрасываемой защиты от перегрузки по току, что снижает затраты на гарантию, обслуживание и ремонт.
Идеально подходящие для ситуаций, когда возникают частые перегрузки по току или требуется постоянное время безотказной работы, сбрасываемые PPTC обычно используются в бытовой электронике, линиях электропередач, телекоммуникациях, портах ввода-вывода, управлении технологическими процессами и защите медицинского оборудования.
PPTC увеличивают сопротивление при повышении температуры из-за увеличения расхода. Разработанное для ограничения небезопасных токов, обеспечивая при этом постоянный безопасный уровень тока, сопротивление автоматически «сбрасывается», когда неисправность устраняется и температура возвращается к безопасному уровню.
Сбрасываемые устройства PPTC для поверхностного монтажа обеспечивают защиту от перегрузки по току для приложений, где пространство ограничено и требуется сбрасываемая защита. Размер упаковки варьируется от 0402 до 3425, а ток удержания колеблется от 50 мА до 7,0 А. LoRho , 0603L , 0805L , 1206L , 1210L , 1812L , 2016L , 2920L , 250S , femtoSMD , picoSMD , nanoSMD , microSMD , miniSMD , decaSMD , SMDC , AHS , SMD , nanoAMSD , microASMD , miniASMD , ASMD .
Сбрасываемые PPTC с радиальными выводами предназначены для обеспечения защиты от перегрузки по току в приложениях, где пространство не имеет значения и предпочтительна сбрасываемая защита. УСБР , 16Р , 30R , 60R , 72R , 250R , 600R , RGEF , RUEF , RXEF , РХЭФ , РКЭФ , АГРФ , АХРФ , АХЭФ .
Сбрасываемый ремешок батареи PPTC обеспечивают надежную защиту от перезарядки и короткого замыкания для элементов аккумуляторной батареи, где требуется сбрасываемая защита.
VLR , VLP , VTP , MXP , MGP , SRP , LR4 , RSD .
Новый Littelfuse Lo Rho сбрасываемый PPTC обеспечивает сверхнизкое нормальное рабочее сопротивление при сохранении той же производительности, что и другие продукты Littelfuse PPTC, и доступен в сериях для поверхностного монтажа с низким Rho SMD и Серия Lo Rho для поверхностного монтажа.
Сбрасываемый PPTC Telecom серии предназначен для защиты от кратковременных токов короткого замыкания высокого напряжения (перекрестное или индукционное перенапряжение), обычно встречающихся в телекоммуникационных и сетевых приложениях. The 250R , 250S , TRF250 , TSL250 , TS250 , TCF250 and TSV250 9Серия 0022 может использоваться, чтобы помочь телекоммуникационному сетевому оборудованию соответствовать требованиям защиты, указанным в ITU K.
20 и K.21. 600R , TRF600 , TR600 , TS600 и TSM600 Series предназначено для использования в приложениях, которые необходимы для удовлетворения GR-10-й. /МЭК60950.
Установки Littelfuse для устройств PolySwitch сертифицированы по стандартам ISO/TS 16949:2009 и ISO 9001:2008.
Предохранители и PPTC являются устройствами защиты от перегрузки по току, хотя каждый из них имеет свои уникальные рабочие характеристики и преимущества. Понимание различий между двумя технологиями должно облегчить выбор в зависимости от приложения.
Наиболее очевидная разница заключается в том, что PPTC автоматически сбрасываются, в то время как традиционные предохранители необходимо заменять после срабатывания. В то время как плавкий предохранитель полностью останавливает подачу тока (что может быть желательно в критических приложениях) после большинства подобных случаев перегрузки по току, PPTC продолжают обеспечивать работу оборудования, за исключением крайних случаев.
Поскольку они сбрасываются автоматически, многие проектировщики схем выбирают PPTC в тех случаях, когда ожидается частое возникновение событий перегрузки по току, и где поддержание низких гарантийных и сервисных затрат, постоянное время безотказной работы системы и/или прозрачность для пользователей имеют большое значение. Их также часто выбирают в труднодоступных цепях или в удаленных местах, где замена предохранителя будет затруднена.
Следует учитывать несколько других рабочих характеристик, отличающих PPTC от предохранителей, а также лучше протестировать и проверить работоспособность устройства перед его использованием в конечном приложении.
Чтобы узнать больше о традиционных предохранителях по сравнению с PPTC, нажмите здесь.
PPTC Характеристики и термины
Защита цепи от перегрузки по току может быть выполнена с использованием либо традиционного предохранителя, либо устройства PPTC (с положительным температурным коэффициентом). PPTC обычно используются в самых разных приложениях телекоммуникаций, компьютеров, бытовой электроники, аккумуляторов и медицинской электроники, где случаются перегрузки по току и требуется автоматический сброс.
Компания Littelfuse предлагает PPTC следующих основных форм и характеристик, различных размеров и объемов:
Устройства для поверхностного монтажа:
- Полный ассортимент компактных посадочных мест
- Низкий ток удержания
- Очень быстрое время отключения
- Низкое сопротивление
Серия с радиальными выводами:
- Устройства защиты до 600 В пост. тока
- Очень высокий ток удержания
- Низкий коэффициент тока отключения-удержания
- Низкое сопротивление
Аккумуляторные ремешки Устройства:
- Узкая низкопрофильная конструкция
- Привариваемая лента Никелевый наконечник
- Низкое сопротивление — для увеличения времени работы от батареи
Если требования вашего применения выходят за рамки нашего ассортимента продукции, в некоторых случаях мы можем предложить индивидуальные решения. Пожалуйста, свяжитесь с Littelfuse для получения дополнительной информации.
Littelfuse PPTC Характеристики
Полимерные (с положительным температурным коэффициентом) PPTC и традиционные предохранители реагируют на тепло, выделяемое чрезмерным током, протекающим в цепи. Плавкий предохранитель плавится, прерывая протекание тока, в то время как PPTC ограничивает протекание тока по мере повышения температуры, переходя из состояния низкого сопротивления в состояние высокого сопротивления. В обоих случаях это состояние называется «отключением». График справа показывает типичную реакцию PPTC на температуру.
Littelfuse Polymer PPTC изготавливаются в основном из полиэтилена высокой плотности, смешанного с графитом. Во время перегрузки по току полимерный PPTC нагревается и расширяется, что, в свою очередь, приводит к разрыву контакта проводящих частиц и прекращению тока.
Общая процедура сброса устройства после возникновения перегрузки заключается в отключении питания и даче устройству остыть.
Ток утечки
Когда PPTC находится в «отключенном состоянии», он защищает схему, ограничивая ток до низкого уровня утечки.
Ток утечки может составлять от менее ста миллиампер (мА) при номинальном напряжении до нескольких сотен миллиампер (мА) при более низком напряжении. С другой стороны, предохранители полностью прерывают ток при срабатывании, и эта разомкнутая цепь не приводит к току утечки при воздействии тока перегрузки.
Номинальная отключающая способность
PPTC рассчитаны на максимальный ток короткого замыкания при номинальном напряжении, также известном как «отключающая способность» или Imax. Этот уровень тока короткого замыкания является максимальным током, который устройство может безопасно выдержать, принимая во внимание, что PPTC фактически не прерывает ток (см. Ток утечки выше). Типичный ток короткого замыкания Littelfuse PPTC составляет 40 А; или для PPTC аккумуляторной планки это значение может достигать 100А. Предохранители действительно прерывают ток в ответ на перегрузку, а номиналы отключения варьируются от десятков ампер (А) до 10 000 (А) ампер при номинальном напряжении.
Номинальное рабочее напряжение
Общее использование PPTC Littelfuse не рассчитаны на напряжение выше 60 В, а предохранители рассчитаны на напряжение до 600 В.
Номинальный ток удержания
Номинальный ток удержания (рабочий) для PPTC может достигать 14 А, а максимальный уровень для предохранителей может превышать 30 А.
Сопротивление
Обзор спецификаций продукта показывает, что PPTC с аналогичным номиналом имеют примерно вдвое (иногда больше) сопротивление предохранителей.
Разрешения агентства
PPTC компании Littelfuse признаны в соответствии с Программой компонентов Лабораторий страховщиков по стандарту UL 1434 для термисторов. Устройства также прошли сертификацию в рамках программы CSA Component Acceptance Program.
Времятоковая характеристика
Сравнение времятоковых кривых PPTC с времятоковыми диаграммами предохранителей показывает, что скорость срабатывания PPTC аналогична времени задержки предохранителя Littelfuse Slo-Blo®.
Номинальная температура
Полезный верхний предел для PPTC обычно составляет 85°C, а максимальная рабочая температура для предохранителей составляет 125°C.
Влияние температуры окружающей среды является дополнением к обычному изменению номинальных значений. Номинальные значения удержания и срабатывания PPTC должны быть изменены, если они применяются в условиях, отличных от комнатной. Например, любое повышение температуры окружающей среды приведет к уменьшению номинального тока удержания, а также тока отключения. Снижение температуры окружающей среды увеличивает ток отключения, а также ток удержания.
Кривые изменения номинальных значений температуры в таблице ниже сравнивают PPTC с предохранителями и показывают, что для PPTC требуется большее изменение номинальных значений при данной температуре.
PPTC обычно используются для защиты цепей в приложениях, где чувствительные компоненты подвергаются постоянному риску повреждения из-за перегрузок по току.
Способность PPTC самостоятельно сбрасываться после воздействия тока короткого замыкания делает их идеальными для цепей, к которым трудно получить доступ для пользователя или техника, или где требуется постоянное время безотказной работы.
Типичные области применения включают защиту портов на персональных компьютерах (USB, Firewire, клавиатура/мышь и последовательные порты), периферийных устройств (жестких дисков, видеокарт и концентраторов), сотовых телефонов, аккумуляторных батарей, промышленных средств управления, осветительных балластов и средств управления двигателями. .
Приведенная ниже таблица служит кратким руководством по выбору устройства Littelfuse PPTC, которое может подойти для определенных конечных приложений.
Для получения подробной помощи по применению посетите наш сайт Application Design Center.
Примечание. Сводка по применению предназначена только для справки. Определение пригодности для конкретного применения является обязанностью заказчика.
Типовые конструкции защиты цепей PPTC
Ниже приведены примеры типовых цепей, использующих PPTC Littelfuse в сочетании с другими устройствами защиты цепей Littelfuse для обеспечения комплексного решения по защите. Обратитесь к эксперту по приложениям Littelfuse за помощью в проектировании или посетите сайт www.littelfuse.com/designcenter или https://www.littelfuse.com/PPTCs для получения дополнительной информации. Обязательно проверьте спецификации и протестируйте производительность устройства перед использованием в конечном приложении.
Power Over Ethernet
LI-ION Battery Pack
USB 1.1
USB 2.0
IEEE 1394 – Firewire
TIP/Ring Circuit – Metallic
PPTC Selection Рабочий лист
Определение рабочих параметров схемы
Нормальный рабочий ток в амперах:
Нормальное рабочее напряжение в вольтах:
Максимальный ток прерывания:
Температура окружающей среды:
Типовой ток перегрузки:
Требуемое время открытия при заданной перегрузке:
Ожидаемые переходные импульсы:
Агентские разрешения:
Тип крепления/форм-фактор:
Типовое сопротивление (в цепи): 9 Ом0017
Выберите соответствующий компонент защиты цепи.
( См. приведенные ниже таблицы выбора PPTC и спецификации в таблицах данных )
Определите время размыкания при неисправности.
См. кривую ток-время (T-C) каждой серии PPTC, чтобы определить, будет ли выбранная часть работать в рамках ограничений вашего приложения.
Если устройство открывается слишком рано, приложение может работать некорректно. Если устройство не разомкнется достаточно быстро, перегрузка по току может повредить последующие компоненты.
Чтобы определить время размыкания для выбранного устройства, поместите ток перегрузки на оси X соответствующей кривой T-C и проследите ее линию до пересечения с кривой. В этот момент прочтите проверенное время по оси Y. Это среднее время открытия для этого устройства.
Если ток перегрузки упадет вправо от кривой, устройство разомкнется. Если ток перегрузки находится слева от кривой, устройство не будет работать.
Проверьте параметры окружающей среды.
Убедитесь, что напряжение приложения меньше или равно номинальному напряжению устройства и что пределы рабочей температуры находятся в пределах, указанных для устройства.
Проверьте размеры устройства.
Сравните максимальные размеры устройства с доступным пространством в приложении. Размеры каждого продукта включены в каждый лист данных на следующих страницах.
Протестируйте выбранный продукт в реальном приложении.
Таблицы выбора PPTC
Сбрасываемый предохранитель PTC — COM-08357
Этот продукт имеет ограничения на доставку, поэтому он может иметь ограниченные варианты доставки или не может быть отправлен в следующие страны:
Избранное Любимый 12
Список желаний
- Описание
- Документы
Это удобное маленькое устройство, которое может уберечь вашу систему от дыма.
Сбрасываемый предохранитель (также известный как PTC) — это резистор с очень уникальными свойствами.
Для этой модели, если ваша цепь пытается потреблять ток более 250 мА (например, если у вас сильное короткое замыкание), PTC «отключится» (из-за нагрева). Повышенное сопротивление (состояние срабатывания) разорвет цепь и допустит только небольшой ток утечки.
Ток утечки все еще может быть достаточным, чтобы вывести из строя некоторые электронные устройства, но он намного меньше, чем 3 А, которые могли допустить короткое замыкание. При устранении короткого замыкания PTC «сбрасывается» и снова пропускает ток до 250 мА. Это самовосстанавливающийся предохранитель, который защищает вашу систему! Хорошо подходит для использования на устройствах с батарейным питанием, которые должны снова защитить от случайных разрядов сильного тока.
Тепловые изображения справа отлично показывают, что происходит при срабатывании PTC. На первой тепловой картинке показана схема регулирования напряжения в нормальном состоянии.
На втором рисунке цепь закорочена, обратите внимание, насколько сильно нагревается PTC (213 °F!), так как он ограничивает количество повреждающего тока, проходящего через цепь. Большое спасибо Джошуа Уиверу за отличные тепловизионные снимки!
Resettable Fuse Справка и ресурсы по продукту PTC
- Учебники
- Необходимые навыки
Основной навык:
ПайкаЭтот навык определяет сложность пайки конкретного продукта. Это может быть пара простых паяных соединений или потребуются специальные инструменты для оплавления.
1 Пайка
Уровень навыка: Нуб – Требуется некоторая базовая пайка, но она ограничена всего несколькими контактами, базовой пайкой через отверстия и парой (если есть) поляризованных компонентов.
