【導(dǎo)讀】由于保險(xiǎn)絲僅限一次性使用，而且誤差較大，因此PPTC的出現(xiàn)為體積小、質(zhì)量輕的無(wú)線便攜產(chǎn)品的電路保護(hù)提供了良好的解決方案。本期大講臺(tái)主講PPTC的選型以及在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例，以期幫助工程師在設(shè)計(jì)中更好的選用PPTC。
PPTC工作原理
PPTC由高分子聚合物正溫度系數(shù)材料制作而成，利用電極或?qū)Ь€貼附在PPTC材料的兩面，并以串聯(lián)于電路上的方式保護(hù)電路。在正常的操作情況下，組件的 電阻值處于極低的狀態(tài)下(微毆姆)，電流可以無(wú)限制的通過(guò)PPTC組件，當(dāng)過(guò)電流的狀況產(chǎn)生時(shí)，PPTC組件會(huì)因此發(fā)熱而使得電阻值快速上升。當(dāng)電阻值快 速上升到幾近絕緣態(tài)時(shí)，就會(huì)將電路上的電流切斷，以保護(hù)電路上其它的機(jī)構(gòu)與組件，直到電流狀況去除，PPTC組件冷卻后，其電阻值即下降到與其初始值相 近。此時(shí)，可復(fù)式保險(xiǎn)絲（PPTC）即回復(fù)到可再次通過(guò)電流的狀態(tài)。
圖1 可恢復(fù)式保險(xiǎn)絲的原材料PPTC的工作特性
PPTC如何選型
自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的主要作用就是對(duì)電路實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)，但電路的電流突然增大或者短路等原因造成電路電流過(guò)大時(shí)起到保護(hù)電路或者設(shè)備的原因，是電路或者設(shè)備免于損壞甚至燒毀的事故。因此使用自恢復(fù)保險(xiǎn)絲對(duì)電路或者設(shè)備進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)要正確選型。
1、確定電路的參數(shù)
a 最大工作環(huán)境溫度
b 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作電流的自恢復(fù)保險(xiǎn)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(biāo)準(zhǔn)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
使用電氣特性表來(lái)驗(yàn)證您在第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。
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4、確定動(dòng)作時(shí)間
動(dòng)作時(shí)間是當(dāng)故障電流出現(xiàn)在整臺(tái)裝置上時(shí)將此元件切換到高電阻狀態(tài)所用的時(shí)間量。為了提供預(yù)期的保護(hù)功能，明確PPTC元件的工作時(shí)間是很重要的。如果您選擇的元件動(dòng)作過(guò)快，則會(huì)出現(xiàn)異常動(dòng)作或有害的動(dòng)作。如果元件動(dòng)作過(guò)慢，則受到保護(hù)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(dòng)作時(shí)間曲線來(lái)確定PPTC元件的動(dòng)作時(shí)間對(duì)于電路來(lái)說(shuō)是過(guò)快還是過(guò)慢。如果是則返回第2步重新選擇備用元件。
5、驗(yàn)證環(huán)境工作溫度
確保應(yīng)用場(chǎng)合的最小和最大環(huán)境溫度在PPTC元件的工作溫度范圍內(nèi)。大多數(shù)PPTC元件的工作溫度范圍介于-40℃到85℃。
6、驗(yàn)證PPTC元件的外形尺寸
使用外形尺寸表來(lái)將您選擇的PPTC的外形尺寸與應(yīng)用場(chǎng)合的空間條件比較。
貼片保險(xiǎn)絲選型注意事項(xiàng)
1. 保持電流。選型時(shí)需要確定電路的正常電流來(lái)選擇對(duì)應(yīng)型號(hào)的貼片保險(xiǎn)絲，保持電流需要等于電路正常工作電流或者相近。
2. 動(dòng)作電流。在給被保護(hù)電流選型時(shí)，貼片保險(xiǎn)絲的動(dòng)作電流要小于或等于被保護(hù)電路需要保護(hù)的電流。
3. 耐壓值：在選型的時(shí)候需要耐壓值比被保護(hù)電路最高電壓還要高，否則會(huì)出現(xiàn)燒毀保護(hù)元件或者誤保護(hù)。
4. 工作環(huán)境溫度。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在電路中都會(huì)受工作環(huán)境溫度影響產(chǎn)生一個(gè)溫度折減，當(dāng)然貼片保險(xiǎn)絲也不例外。因此需要在貼片保險(xiǎn)絲選型時(shí)根據(jù)工作環(huán)境溫度進(jìn)行相應(yīng)的折減進(jìn)行降級(jí)使用。
5. 脈沖、浪涌電流承受能力.電路中脈沖、沖擊電流、浪涌電流、啟動(dòng)電流等會(huì)出現(xiàn)瞬變值。這是就需要這個(gè)瞬變值得存在時(shí)間和大小，由于貼片保險(xiǎn)絲體積小受工業(yè)方面的限制，這是就需要考慮是否能承受住電路出現(xiàn)的浪涌，脈沖等情況。
6. 動(dòng)作時(shí)間：有些被保護(hù)電路需要要求在一定電流下需要在一定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行保護(hù)，這時(shí)就需要考慮保險(xiǎn)絲的保護(hù)時(shí)間是否滿足要求了。
7. 產(chǎn)品大小：由于貼片保險(xiǎn)絲一般時(shí)使用在比較高度集成的產(chǎn)品上，通常在選型的時(shí)刻需要注意相應(yīng)的封裝能否合適安裝在被保護(hù)電路上。
8. 產(chǎn)品認(rèn)證。如果產(chǎn)品認(rèn)證需要出口的話，就要考慮到產(chǎn)品是否有相應(yīng)的認(rèn)證要求，如出口德國(guó)就需要TUV的認(rèn)證。
貼片保險(xiǎn)絲選型作為一種過(guò)流保護(hù)器選型注意事項(xiàng)會(huì)根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品有所區(qū)別。保險(xiǎn)絲的應(yīng)用范圍很廣，在貼片保險(xiǎn)絲選型要求上會(huì)根據(jù)產(chǎn)品和客戶的要求有所不同。但是以上的8點(diǎn)在選型上是隨時(shí)需要注意的。總之不管是貼片保險(xiǎn)絲pptc選型還是一次向貼片保險(xiǎn)絲選型都需要理論和實(shí)際情況結(jié)合才能選出最合適的產(chǎn)品。
PPTC選型注意事項(xiàng)
由于pptc是用作電路或者設(shè)備做過(guò)流保護(hù)的，那么就需要對(duì)其進(jìn)行選型，在PPTC選型上需要注意很多事項(xiàng)。
1、電路的電壓，由于PPTC受本身材料和工藝的限制，不同型號(hào)的產(chǎn)品具有不同的耐壓值。如果電路的電壓超過(guò)PPTC的耐壓值的話，就會(huì)使得PPTC不動(dòng)作或誤動(dòng)作。甚至燒毀。因此在PPTC選型上注意電路電壓不能超過(guò)PPTC的耐壓值。否則就等更換耐壓值更大的產(chǎn)品了。
2、電流值：pptc由于具有自恢復(fù)功能。所以PPTC又3個(gè)電流值，保持電流，動(dòng)作電流和最大承受電流值。因此在PPTC選型的時(shí)候，電路的工作電流需要和 保持電流相近或等于。要求保護(hù)電流等于動(dòng)作電流或稍微偏小。而且電路中過(guò)流的最大電流不能超過(guò)PPTC最大承受電流，否則會(huì)燒毀PPTC。
電流和電壓時(shí)pptc選型最需要注意的兩項(xiàng)參數(shù)。其他的比如工作溫度，保護(hù)時(shí)間在PPTC選型也是要注意的事項(xiàng)。
PPTC應(yīng)用實(shí)例
PPTC在無(wú)線電子產(chǎn)品中的應(yīng)用
無(wú)線電子產(chǎn)品（如移動(dòng)電話、PDA），無(wú)論是在直接供電還是充電時(shí)，都需要AC/DC電源轉(zhuǎn)換器將電網(wǎng)電壓或是未經(jīng)穩(wěn) 壓的直流電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)較低電平的直流電壓。隨著AC/DC電源轉(zhuǎn)換器配件及各種通用充電器紛紛進(jìn)入市場(chǎng)，如選用不合適的AC/DC電源轉(zhuǎn)換器，其輸出電 壓、電流、極性可能會(huì)超出或違背電子產(chǎn)品本身的內(nèi)部電路規(guī)范，因此可能損壞電路甚至引起安全問(wèn)題。鑒于此，對(duì)電路的保護(hù)就更加重要。
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常用的電路保護(hù)方法是使用一次性熔斷絲或是使用專用接插件。一次性熔絲雖比較便宜，但它只能用一次，同時(shí)容易產(chǎn)生誤動(dòng)作。如使用專用接插件，通常只需數(shù)天，其他配件制造商就能仿制出同樣的產(chǎn)品，仍會(huì)出現(xiàn)接插錯(cuò)誤并可能引起嚴(yán)重的損壞，例如，通過(guò)增大組件的擊穿電壓以增大輸出電流將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的功耗過(guò)高。
性能可靠的微型PPTC器件的出現(xiàn)，為體積小、質(zhì)量輕的無(wú)線便攜產(chǎn)品的電路保護(hù)提供了良好的解決方案。此外，在無(wú)線設(shè)備中出現(xiàn)的故障大多數(shù)是暫時(shí)性的，使用可恢復(fù)性PPTC保護(hù)器件還能避免不菲的產(chǎn)品保修成本。
將PPTC器件串聯(lián)在電源接口處，或再并聯(lián)一只限壓器件，例如齊納二極管、瞬態(tài)電壓抑制二極管或電壓過(guò)載保護(hù)器，就可避免不匹配的電源轉(zhuǎn)換器所帶來(lái)的損壞。
圖2 典型的電池充電電壓
典型的電池充電電壓
圖2是一個(gè)典型的電池充電器的電路。在該電路中，未經(jīng)穩(wěn)壓的電源轉(zhuǎn)換器直流輸出電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路調(diào)制，轉(zhuǎn)變成適當(dāng)?shù)碾妷簩?duì)電池進(jìn)行充電。PPTC器件和電壓過(guò)載保護(hù)器件相互配合，可以對(duì)以下故障起保護(hù)作用：
（1）過(guò)流：過(guò)流可能會(huì)損壞功率FET或電池組。
（2）極性接反：這時(shí)二極管導(dǎo)通，PPTC器件進(jìn)入高阻抗?fàn)顟B(tài)進(jìn)行限流保護(hù)。
（3）過(guò)壓：這時(shí)電壓過(guò)載保護(hù)器件起作用，PPTC器件則限制電流。
（4）PPTC器件還可裝在電池組的輸入端，增加一層保護(hù)作用。如果設(shè)備是為耳機(jī)、汽車免提設(shè)備這類有源附件供電時(shí)，在電源輸出端，也需要保護(hù)。
保護(hù)CLA電路
點(diǎn)煙器電源轉(zhuǎn)換器（CLA）的工作溫度范圍很寬，使其充電環(huán)境變化很大，這是因?yàn)槠囁幍沫h(huán)境很惡劣，而在電氣方面的要求又很嚴(yán)格。CLA經(jīng)常出現(xiàn)的故障主要有以下三種類型：
（1） 電流過(guò)大：將損壞充電器或者汽車電路。
（2） 充電器電路故障：將燒斷充電器里的熔斷絲或損壞汽車的電氣線路。
（3） 極性接反：將損壞移動(dòng)電話充電器的電路。
在CLA的輸入端安裝一只電流保護(hù)器件就可避免上述故障。終端設(shè)備的負(fù)載電流、CLA本身功率轉(zhuǎn)換電路對(duì)故障的敏感程度，都是決定保護(hù)要求的主要因素。 一般而言，在CLA的輸入端，過(guò)流保護(hù)器件是與瞬態(tài)電壓抑制二極管這類電壓過(guò)載保護(hù)器件一起使用的。采用可恢復(fù)PPTC器件，可一勞永逸地保護(hù)電路，免去 了用熔斷絲時(shí)的更換煩勞，對(duì)廠商來(lái)說(shuō)，則減少了退回保修的產(chǎn)品數(shù)量。
圖3 典型的CLA電路圖
本次大講臺(tái)先講到這里，如果哪位網(wǎng)友有更好的選型方法或應(yīng)用實(shí)例，也請(qǐng)慷慨分享。
