自恢復(fù)保險絲

自恢復(fù)保險絲的動作原理，是一種能量的動態(tài)平衡，流過自恢復(fù)保險絲的電流，由于電流熱效應(yīng)的關(guān)系，產(chǎn)生一定程度的熱量(自恢復(fù)保險絲都存在阻值)，產(chǎn)生的熱全部或部分散發(fā)到環(huán)境中，而沒有散發(fā)出去的熱便會提高自恢復(fù)保險絲元件的溫度。

正常工作時的溫度較低，產(chǎn)生的熱和散發(fā)的熱達到平衡。

自恢復(fù)保險絲元件處于低阻狀態(tài)，自恢復(fù)保險絲不動作，當流過自恢復(fù)保險絲元件的電流，增加或環(huán)境溫度升高，但如果達到產(chǎn)生的熱和散發(fā)的熱的平衡時，自恢復(fù)保險絲仍不動作。

當電流或環(huán)境溫度再提高時，自恢復(fù)保險絲會達到較高的溫度。

若此時電流或環(huán)境溫度，繼續(xù)再增加，產(chǎn)生的熱量，會大于散發(fā)出去的熱量，使得自恢復(fù)保險絲元件溫度驟增，在此階段，很小的溫度變化會造成阻值的大幅提高，這時自恢復(fù)保險絲元件處于高阻保護狀態(tài)，阻抗的增加限制了電流，電流在很短時間內(nèi)急劇下降，從而保護電路設(shè)備免受損壞，只要施加的電壓所產(chǎn)生的熱量足夠自恢復(fù)保險絲元件散發(fā)出的熱量，處于變化狀態(tài)下的自恢復(fù)保險絲元件便可以一直處于動作狀態(tài)(高阻)。

當施加的電壓消失時，自恢復(fù)保險絲便可以自動恢復(fù)了。

1、確定電路的以下參數(shù):

a 最大工作環(huán)境溫度

b 標準工作電流

c 最大工作電壓(Umax)

d 最大故障電流(Imax)

2、選擇能適應(yīng)電路最大環(huán)境溫度和標準工作電流的自恢復(fù)保險絲元件

使用溫度折減{環(huán)境溫度(℃)的工作電流(A)}表，并選擇與電路最大環(huán)境溫度最匹配的溫度。

瀏覽該欄，以查閱等于或大于電路標準工作電流值。

3、將所選元件的最大電氣額定值與電路最大工作電壓和故障電流作比較

使用電氣特性，來驗證在第2步中，所選的元件，是否將采用電路的最大工作電壓和故障電流。

查閱裝置的最大工作電壓和最大故障電流。

確保Umax和Imax，大于或等于電路的最大工作電壓和最大故障電流。

4、確定動作時間

動作時間，是當故障電流出現(xiàn)在整臺裝置上時，將此元件切換到高電阻狀態(tài)所用的時間量。

為了提供預(yù)期的保護功能，明確自恢復(fù)保險絲元件的工作時間是很重要的。

如果您選擇的元件動作過快，則會出現(xiàn)異常動作或有害的動作。

如果元件動作過慢，則受到保護的組件在元件切換到高電阻狀態(tài)之前可能損壞。

使用25℃的典型動作時間曲線來確定自恢復(fù)保險絲元件的動作時間對于電路來說是過快還是過慢。

如果是則返回第2步重新選擇備用元件。

5、驗證環(huán)境工作溫度

確保應(yīng)用場合的最小和最大環(huán)境溫度，在自恢復(fù)保險絲元件的工作溫度范圍內(nèi)。

大多數(shù)自恢復(fù)保險絲元件的工作溫度范圍，介于-40℃到85℃。

6、驗證自恢復(fù)保險絲元件的外形尺寸

使用外形尺寸表，來將您選擇的自恢復(fù)保險絲的外形尺寸與應(yīng)用場合的空間條件比較。

1、 額定零功率電阻

PPTC熱敏電阻應(yīng)按零功率電阻分檔包裝，并在外包裝標明阻值范圍。耐壓、耐流能力測試后，每組樣品中自身前的電阻變化率極差δ|Ri后-Ri前/Ri前-(Rj后-Rj前)/Rj前 |≤100%

2、 PTC效應(yīng)

說一種材料具有PTC (Positive Temperature Coefficient) 效應(yīng), 即正溫度系數(shù)效應(yīng)，僅指此材料的電阻會隨溫度的升高而增加。如大多數(shù)金屬材料都具有PTC效應(yīng)。在這些材料中，PTC效應(yīng)表現(xiàn)為電阻隨溫度增加而線性增加，這就是通常所說的線性PTC效應(yīng)。

3、 非線性PTC效應(yīng)

經(jīng)過相變的材料會呈現(xiàn)出電阻沿狹窄溫度范圍內(nèi)急劇增加幾個至十幾個數(shù)量級的現(xiàn)象，即非線性PTC效應(yīng)。相當多種類型的導(dǎo)電聚合體會呈現(xiàn)出這種效應(yīng)，如高分子PTC熱敏電阻。這些導(dǎo)電聚合體對于制造過電流保護裝置來說非常有用。

4、 初始電阻 Rmin

在被安裝到電路中之前，環(huán)境溫度為25℃的條件下測試，自復(fù)保險絲系列的高分子PTC熱敏電阻的阻值。

5、 Rmax

在室溫條件下，自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻動作或回流焊

接安裝到電路板中一小時后測得的最大電阻值。

6、 最小電阻(Rmin)/最大電阻(Rmax)

在指定環(huán)境溫度下，例如:25℃，安裝到電路之前特定型號的自復(fù)保險絲系列高分子熱敏電阻的阻值會在規(guī)定的一個范圍內(nèi)，即在最小值(Rmin)和最大值(Rmax)之間。此值被列在規(guī)格書中的電阻欄里。

7、 維持電流 Ihold

維持電流是自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻保持不動作情況下可以通過的最大電流。在限定環(huán)境條件下，裝置可保持無限長的時間，而不會從低阻狀態(tài)轉(zhuǎn)變至高阻狀態(tài)。

8、 動作電流 Itrip

在限定環(huán)境條件下，使自復(fù)保險絲系列高分子熱敏電阻在限定的時間內(nèi)動作的最小穩(wěn)態(tài)電流。

9、 最大電流 Imax (耐流值)

在限定狀態(tài)下， 自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻安全動作的最大動作電流，即熱敏電阻的耐流值。超過此值，熱敏電阻有可能損壞，不能恢復(fù)。此值被列在規(guī)格書中的耐流值一欄里。

10、泄漏電流Ires

自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻鎖定在其高阻狀態(tài)時，通過熱敏電阻的電流。

11、最大工作電流/正常操作電流

在正常的操作條件下，流過電路的最大電流。在電路的最大環(huán)境工作溫度下，用來保護電路的自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻的維持電流一般來說比工作電流大。

12、動作

自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻在過電流發(fā)生或環(huán)境溫度增加時由低阻值向高阻值轉(zhuǎn)變的過程。

13、動作時間

過電流發(fā)生開始至熱敏電阻動作完成所需的時間。對任何特定的自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻而言，流經(jīng)電路的電流越大，或工作的環(huán)境溫度越高，其動作時間越短。

14、Vmax 最大電壓(耐壓值)

在限定條件下， 自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻動作時，能安全承受的最高電壓。即熱敏電阻的耐壓值。超過此值，熱敏電阻有可能被擊穿，不能恢復(fù)。此值通常被列在規(guī)格書中的耐壓值一欄里。

15、最大工作電壓

在正常動作狀態(tài)下，跨過自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻兩端的最大電壓。在許多電路中，相當于電路中電源的電壓。

16、導(dǎo)電聚合體

在此指由導(dǎo)電粒子(炭黑，碳纖維，金屬粉末，金屬氧化物等)填充絕緣的高分子材料(聚烯烴，環(huán)氧樹脂等)而制得的導(dǎo)電復(fù)合材料。

17、環(huán)境溫度

在熱敏電阻或者一個聯(lián)有熱敏電阻元件的電路周圍靜止空氣的溫度。

18、工作溫度范圍

P元件可以安全工作的環(huán)境溫度范圍。

19、最大工作環(huán)境溫度

預(yù)期元件可以安全工作的最高環(huán)境溫度。

20、功率耗損

自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻動作后所消耗的功率，通過計算流過熱敏電阻的泄漏電流和跨過熱敏電阻的電壓的乘積得到。

21、高溫，高濕老化

在室溫下， 測量自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻在較長時間(如150小時)處于較高溫度(如85℃)及高濕度(如85% 濕度)狀態(tài)前后的阻值的變化。

22、被動老化測試

室溫下，測量自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻長時間(如1000小時)處于較高溫度(如70℃或85℃)狀態(tài)前后的阻值變化。

23、冷熱打擊測試

在室溫下，自復(fù)保險絲系列高分子PTC熱敏電阻的阻值在溫度循環(huán)前后的變化的測試結(jié)果。(例如，在-55℃及+125℃之間循環(huán)10次)。

24、PTC強度β

PTC熱敏電阻具有足夠的PTC強度且不能出現(xiàn)NTC現(xiàn)象。 β=lgR140°C/R室溫≥5 R140°C、R室溫 為140℃與室溫時的額定零功率電阻值。

25、動作特性

PTC熱敏電阻在耐壓、耐流試驗前、后都應(yīng)進行不動作特性測試，并且，其中R為進行不動作特性試驗時熱敏電阻兩端的U/I，Rn為額定零功率電阻初測值或復(fù)測值。

26、恢復(fù)時間

PTC熱敏電阻動作后的恢復(fù)時間應(yīng)不大于60S。

27、失效模式試驗

在進行失效模式試驗時，高聚PTC熱敏電阻可能隨試驗或處于失效狀態(tài)，允許的失效模式是開路或高阻狀態(tài)，但整個試驗過程中不得出現(xiàn)低阻態(tài)或起明火。

日光燈，需要一個鎮(zhèn)流器，產(chǎn)生高電壓和大電流來點著。鎮(zhèn)流器控制日光燈的電氣特性。

開燈時，電子鎮(zhèn)流器在燈的兩端，產(chǎn)生高壓沖擊使燈點著，在電子鎮(zhèn)流器中形成自振蕩電路，該振蕩電路由晶體管控制。

許多電子鎮(zhèn)流器，是由于燈的原因而發(fā)生故障。當燈被短接、達到使用期限或燈被取開時，會出現(xiàn)過流情況，而導(dǎo)致燈的陰極開路。

由于功率因數(shù)緣故，負載電阻變低。在起動期間，鎮(zhèn)流器在非正常工作電流、高振蕩頻率狀態(tài)下工作三次以上;開關(guān)電路產(chǎn)生過電流而導(dǎo)致鎮(zhèn)流器發(fā)生故障。

自恢復(fù)保險絲，可提供燈在達到使用期限時的保護和晶體管的故障保護。

由于鎮(zhèn)流器，經(jīng)常因為晶體管的上下端電壓開關(guān)同時打開而發(fā)生故障，所以對晶體管的故障保護是具有重要意義的。

首先，自復(fù)保險絲具有可自動復(fù)原的性能，可減少產(chǎn)品的返修和服務(wù)的次數(shù)，從而降低成本。

其次，因為自復(fù)保險絲能在極短的時間內(nèi)動作，以保護到電路中一些比較敏感的電阻，使鎮(zhèn)流器的可靠性和使用壽命得以提高。

第三，自復(fù)保險絲的功耗非常低，在正常電流工作狀態(tài)下不會出現(xiàn)極端發(fā)熱的現(xiàn)象而消耗能源。在正常工作電流下阻值非常小(通常只有零點幾歐)因而不會形成振蕩電路。

第四，自復(fù)保險絲的體積小，在電路板上占用的空間小，便于設(shè)計。

帶有變壓器的電源設(shè)備的故障，主要是由于過流產(chǎn)生的，而導(dǎo)致過流的原因通常是電路短路或負載減小;發(fā)生故障時會導(dǎo)致電路冒煙、著火，以至于損壞電路以及接口。

低壓鹵化燈結(jié)構(gòu)的燈體的變壓器，常由于短路而產(chǎn)生故障。

如果變壓器和燈體之間安裝和連接不正當，就更易于損壞。

由于燈是并聯(lián)使用的，短路時電流特別大。

把自復(fù)保險絲安裝在變壓器的第二線圈上可防止短路和過載故障。

喇叭系統(tǒng)的保護要求比較嚴格。

普通保險絲在喇叭中僅起一次性的保護作用，使產(chǎn)品的返修率上升;另外，額外的保險盒和電線使制造商的成本增加。還有，使用的保險絲還必須符合規(guī)格，錯誤規(guī)格的保險絲會使喇叭受損。

安裝斷路器也是一個解決的方法;但是，在它們還沒有斷開前，在開始斷開時會制造噪音。

所以，最好的選擇是自復(fù)保險絲自復(fù)保險絲元件。

自復(fù)保險絲在斷開狀態(tài)(呈高阻態(tài))時相當于一個軟開關(guān)，在故障消除時，會自動恢復(fù)到低阻通路的狀態(tài)。

a、手機電池組:

手機電池組，關(guān)鍵在于它本身的應(yīng)用特性，這種電池是被裝于，一個又小又輕并且很窄的盒子里面。

NICD、NiMH、Li-ION，這三種主要的化學電池，都是裝于這種世界通用的盒子里面的。

一般電池組的工作電壓小于10V，最大充電電壓為16V，最新品種的電池組的工作電壓甚至更低，在3~4V之間。

這意味著電池組的包裝的改變非?？?，從焊接的帶狀發(fā)展到印刷電路板上的貼裝元件。

電池組都需要電路保護裝置，如VTP210G，能夠在60C時把電流保持在1安培左右。

保護電路的阻值越低，能源的損耗越小，元件選擇的空間也越大。

b、無繩電話電池:無繩電話通過的電流和電壓比較小。SRP120、LTP070和LTP100都是很好的過流保護元件。

c、無線電通信電池:無線電通信用的電流比手機電池的電流大，比手提電腦的工作電流小。LR4系列的工作電流為7.3安培,體積小、重量輕，非常適合這方面的應(yīng)用。具有大工作電流的SRP或LTP系列也可適用。

化學電池的應(yīng)用越來越廣，這些元件的應(yīng)用將會使電池組有了一個更好、費用更低的保護裝置。

A、NiCD電池:

低阻抗、化學特性穩(wěn)定的NiCD電池沒有像NiMH和Li-ION電池那樣對過電流那么敏感。

但由于損耗低，應(yīng)用還很廣泛。然而，在短路或過電流狀態(tài)，它們的低內(nèi)阻會導(dǎo)致較高的電流通過。

通常這些電池的故障原因都是過流，而不是過熱，由任何電池材料應(yīng)用的產(chǎn)品都適用。

B、NiMH電池:

NiMH電池比NiCD電池有更高的能源密度。

當超過90C時，這些電池更易退化。

用VTP或LTP比SRP/LR4材料更適合保護該種電池。

根據(jù)電池的設(shè)計方法，SRP和LR4都可對該電池進行保護，但用LTP、VTP時的導(dǎo)熱性能更強。

C、Li-ION電池:

在所有的化學電池中，Li-ION電池的能源密度最大，化學特性最為敏感。

在使用和充電時，需裝有電路保護裝置。

一般的保護裝置是一個集成電路，但這不是最安全的，因為該集成電路的本身也可能會造成短路或其CMOS啟動失敗使保護裝置不安全。

當超過90C時，Li-ION電池也會開始退化，由于這種電池的電壓最大，因此電路保護的要求就更嚴格了。

雖然LTP、SRP等系列已早用于該電池中，但最合適的PTC元件時VTP;對于大容量的Li-ION電池，LR4系列的動作時間更短，比SRP系列更適用。

1、自復(fù)保險絲在可充電電池組中的應(yīng)用

1)、問題與分析:NICD、NiMH、Li-ION常用于移動電話和電腦的特別保護電路中。這些電池組產(chǎn)生故障的原因通常有:正負極終端意外短路;充電器不能停止對已充滿電的電池充電;用錯充電器或電池的極性裝反。把PTC貼片系列串聯(lián)安裝于電池組的各個單元中，可對電路提供過流和過溫保護。

2)、保護要求:在發(fā)生故障時，移動電話的電壓可達到16V，電腦的電壓可達到24V;其電流可達到100安培。在過充電狀況，電池組需要進行過溫保護，NiCD電池不能超過120C，NiMH和Li-ION電池不能超過90C。

3)、PTC元件的選型:LTP、VTP和LR4常用于移動電話和無繩電話中，具有較高保持電流的SRP、LTP和LR4系列常用于桌面與手提電腦中。對于NiMH電池組，VTP、LTP材料可允許設(shè)計者增加熱導(dǎo)保護功能。某些特殊應(yīng)用的貼片和VTP系列可用于AAA電池單元中。