可復(fù)位保險(xiǎn)絲是如何工作的？

可復(fù)位保險(xiǎn)絲是一種過流電子保護(hù)元件。它由高分子有機(jī)聚合物在高壓、高溫和硫化反應(yīng)下制成。它與導(dǎo)電顆粒材料混合，并通過特殊技術(shù)加工。

一、分類

可復(fù)位保險(xiǎn)絲按材料可分為2種類型：

1. 聚合物PPTC;

2.陶瓷CPTC。

根據(jù)包裝形式，也可以分為2種：

1.引線插頭;

2.貼片。

也可分為600V、250V、130V、120V、72V、60V、30V、24V、16V、6V等可復(fù)位保險(xiǎn)絲。根據(jù)電壓。

聚合物PPTC的主要優(yōu)點(diǎn)是：

●室溫下零功率電阻可以很小，

●大電流產(chǎn)品只有幾毫歐，

●電路中的低功耗可以忽略不計(jì)

●體積相對較小。

PPTC可以串聯(lián)在精密電路中，作為用于過流保護(hù)的可復(fù)位熱保險(xiǎn)絲。電阻變化很快，大約幾毫秒，熱容量小，恢復(fù)時(shí)間短。此外，它還具有抗沖擊性，循環(huán)保護(hù)可以達(dá)到8000次。

PTC可作為可復(fù)熱熔斷器，在電路中在一定程度上體現(xiàn)自復(fù)熱熔斷器性能和自復(fù)熱熔斷器功能。這樣，可以在電路中實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)和過溫保護(hù)。

陶瓷CPTC的主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜且易于制造。但它電阻大，體積大，在線損耗大，幾十到幾千歐姆，更適合小電流過流保護(hù)。

當(dāng)出現(xiàn)高溫和過熱時(shí)，很可能會(huì)發(fā)生負(fù)電阻效應(yīng)（電阻變?。?。此外，它具有數(shù)百毫秒的低保護(hù)速度，熱容量大，恢復(fù)時(shí)間長。

應(yīng)用范圍相對較窄。例如，該電路不能用于快速保護(hù)電路，汽車線束保護(hù)，PCB走線保護(hù)等。相反，它們主要用于加熱設(shè)備，可用于一些不考慮損耗的小信號(hào)電路。

二、可復(fù)位保險(xiǎn)絲如何工作？

可復(fù)位保險(xiǎn)絲由經(jīng)過特殊處理的聚合物和分布在內(nèi)部的炭黑組成。

在正常操作下，聚合物將導(dǎo)電顆粒緊密結(jié)合在晶體結(jié)構(gòu)之外，形成鏈狀導(dǎo)電路徑。此時(shí)，可復(fù)位保險(xiǎn)絲處于低電阻狀態(tài)，流過可復(fù)位保險(xiǎn)絲的電流產(chǎn)生的熱量很小，不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)。

當(dāng)電路短路或過載時(shí)，流過可復(fù)位保險(xiǎn)絲的大電流會(huì)導(dǎo)致聚合物熔化，體積會(huì)迅速增加，形成高電阻狀態(tài)。工作電流將迅速降低，從而限制和保護(hù)電路。

當(dāng)故障消除后，可復(fù)位保險(xiǎn)絲冷卻并再次結(jié)晶。體積縮小，導(dǎo)電顆粒重新形成導(dǎo)電路徑，可復(fù)位保險(xiǎn)絲恢復(fù)到低電阻狀態(tài)，從而完成電路保護(hù)，無需手動(dòng)更換。

三 作用原理

可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作原理是能量的動(dòng)態(tài)平衡。流過可復(fù)位保險(xiǎn)絲的電流由于電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生一定程度的熱量（可復(fù)位保險(xiǎn)絲中有一個(gè)電阻值）。產(chǎn)生的全部或部分熱量散發(fā)到環(huán)境中，但未散發(fā)的熱量會(huì)增加可復(fù)位保險(xiǎn)絲元件的溫度。

正常運(yùn)行時(shí)，溫度較低，產(chǎn)生的和散發(fā)的熱量達(dá)到平衡。當(dāng)可復(fù)位保險(xiǎn)絲處于低電阻狀態(tài)時(shí)，它不工作。當(dāng)流過它的電流增加或環(huán)境溫度升高時(shí)，如果產(chǎn)生的和散發(fā)的熱量達(dá)到平衡，保險(xiǎn)絲將保持不動(dòng)作。

如果此時(shí)電流或溫度繼續(xù)升高，產(chǎn)生的熱量將大于散熱，導(dǎo)致可復(fù)位保險(xiǎn)絲的溫度急劇升高。因此，微小的溫度變化將導(dǎo)致電阻顯著增加，并且可復(fù)位保險(xiǎn)絲元件處于高阻抗保護(hù)狀態(tài)，阻抗的增加限制了電流，電流在短時(shí)間內(nèi)急劇下降，從而保護(hù)電路免受損壞。只要施加的電壓產(chǎn)生的熱量足以滿足發(fā)射的熱量，處于變化狀態(tài)的可復(fù)位保險(xiǎn)絲就可以始終起作用（高電阻）。

當(dāng)施加的電壓消失時(shí)，可復(fù)位保險(xiǎn)絲可以自動(dòng)恢復(fù)。

四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1. 額定零功率電阻

PPTC熱敏電阻應(yīng)按零功率電阻封裝，電阻范圍應(yīng)在外封裝上標(biāo)明。經(jīng)過耐壓和耐電流測試，每組樣品在自身之前的電阻變化率極差δ|Ri后Ri之前/Ri之前-（Rj后Rj之前）/Rj之前|≤100%

2. PTC效應(yīng)

說一種材料具有PTC（正溫度系數(shù)）效應(yīng)意味著材料的電阻會(huì)隨著溫度的升高而增加。例如，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)為電阻隨溫度升高而線性增加，這通常稱為線性PTC效應(yīng)。

3. 非線性PTC效應(yīng)

經(jīng)歷相變的材料將表現(xiàn)出電阻在幾個(gè)到十個(gè)數(shù)量級(jí)的狹窄溫度范圍內(nèi)急劇增加的現(xiàn)象，即非線性PTC效應(yīng)。許多類型的導(dǎo)電聚合物表現(xiàn)出這種效應(yīng)，例如聚合物PTC熱敏電阻。這些導(dǎo)電聚合物對于制造過流保護(hù)裝置非常有用。

4. 最小電阻（Rmin）/最大電阻（Rmax）

在指定的環(huán)境溫度下，例如25°C，在安裝自恢復(fù)之前，電路中特定類型的聚合物熱敏電阻的電阻值將在指定范圍內(nèi)，即在Rmin和Rmax之間。該值列在規(guī)范的電阻列中。

5. 保持電流保持

保持電流是聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲保持非活動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以通過的最大電流。在有限的環(huán)境條件下，該器件可以無限期地保持，而不會(huì)從低電阻狀態(tài)變?yōu)楦唠娮锠顟B(tài)。

6. 行動(dòng)電流

它是最小穩(wěn)態(tài)電流，使可復(fù)位保險(xiǎn)絲系列聚合物熱敏電阻能夠在有限的環(huán)境條件下在有限的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。

7. 最大電流Imax（電流承受值）

它是聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲在有限狀態(tài)下安全運(yùn)行的最大工作電流，即熱敏電阻的電流承受值。超過此值，熱敏電阻可能會(huì)損壞并且無法恢復(fù)。該值列在規(guī)范的電流承受列中。

8. 漏電流

當(dāng)聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲鎖定在其高電阻狀態(tài)時(shí)，它的電流流過熱敏電阻。

9. 最大工作電流/正常工作電流

這是正常工作條件過電路的最大電流。在電路的最高環(huán)境溫度下，用于保護(hù)電路的聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲的保持電流通常大于工作電流。

10. 行動(dòng)

當(dāng)發(fā)生過電流或環(huán)境溫度升高時(shí)，聚合物 PTC 可復(fù)位保險(xiǎn)絲從低電阻變?yōu)楦唠娮琛?/p>

11.操作時(shí)間

從過流發(fā)生到動(dòng)作完成的時(shí)間。對于任何特定的聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲，流過電路的電流越大，或者工作環(huán)境溫度越高，動(dòng)作時(shí)間越短。

12.最大電壓（耐壓值）

它是聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲在有限條件下可以安全承受的最高電壓，即熱敏電阻的耐壓。超過此值，熱敏電阻可能會(huì)被擊穿，無法恢復(fù)。該值通常列在規(guī)格的耐壓欄中。

13.最大工作電壓

這是聚合物 PTC 可復(fù)位保險(xiǎn)絲兩端在正常工作條件下的最大電壓。在許多電路中，它相當(dāng)于電路中電源的電壓。

14.導(dǎo)電聚合物

這里是指用絕緣高分子材料（聚烯烴、環(huán)氧樹脂等）填充導(dǎo)電顆粒（炭黑、碳纖維、金屬粉末、金屬氧化物等）制成的導(dǎo)電復(fù)合材料。

15.環(huán)境溫度

熱敏電阻或帶有熱敏電阻元件的電路周圍的靜止空氣溫度。

16.工作溫度范圍

P元件可以安全工作的環(huán)境溫度范圍。

17.最高工作環(huán)境溫度

組件預(yù)期安全工作的最高環(huán)境溫度。

18.功率損耗

它是聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲在動(dòng)作后消耗的功率，它是流過熱敏電阻的漏電流和熱敏電阻兩端電壓的乘積。

19.高溫高濕老化

在室溫下，測量聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲在較高溫度（如150°C）和高濕度（如85%濕度）下長時(shí)間（如85小時(shí)）前后的電阻變化。

20. 被動(dòng)老化測試

在室溫下，長時(shí)間（如70小時(shí)）測量聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲在較高溫度（如85°C或1000°C）之前和之后的電阻變化。

21.冷熱沖擊試驗(yàn)

在室溫下，測試結(jié)果為聚合物PTC可復(fù)位保險(xiǎn)絲在溫度循環(huán)前后的電阻值。（例如，在 -10°C 和 +55°C 之間循環(huán) 125 次）。

22.PTC 強(qiáng)度β

PTC熱敏電阻具有足夠的PTC強(qiáng)度，不能顯示NTC現(xiàn)象。β=lg R140°C/R 室溫≥5 R140°C，這是 140°C 和室溫下的額定零功率電阻值。

23.恢復(fù)時(shí)間

PTC熱敏電阻作用后的恢復(fù)時(shí)間不應(yīng)超過60S。

24.故障模式測試

在失效模式測試期間，高分子PTC熱敏電阻可能在測試后處于失效狀態(tài)。允許的失效模式為開路或高電阻狀態(tài)，但在整個(gè)測試過程中不得有低電阻狀態(tài)或明火。

V 可復(fù)位保險(xiǎn)絲選擇

1.確定電路的以下參數(shù)：

●最高工作環(huán)境溫度

●標(biāo)準(zhǔn)工作電流

●最大工作電壓（最大）

●最大故障電流（Imax）

2. 選擇可適應(yīng)電路最高環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)工作電流的可復(fù)位保險(xiǎn)絲。

使用下表，并選擇與電路最高環(huán)境溫度最匹配的溫度。

瀏覽此列以查找等于或大于電路標(biāo)準(zhǔn)工作電流的值。

3.將所選組件的最大電氣額定值與電路的最大工作電壓和故障電流進(jìn)行比較。

使用電氣特性來驗(yàn)證在步驟2中選擇的組件是否將使用電路的最大工作電壓和故障電流。

檢查設(shè)備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. 確定操作時(shí)間

動(dòng)作時(shí)間是當(dāng)故障電流出現(xiàn)在整個(gè)器件上時(shí)，將此組件切換到高電阻狀態(tài)所需的時(shí)間。

為了提供預(yù)期的保護(hù)功能，重要的是要明確可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作時(shí)間。

如果您選擇的組件移動(dòng)得太快，將發(fā)生異常或有害的操作。

如果元件移動(dòng)太慢，則在元件切換到高電阻狀態(tài)之前，受保護(hù)元件可能會(huì)損壞。

使用25°C時(shí)的典型工作時(shí)間曲線來確定可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作時(shí)間對于電路來說是否太快或太慢。

如果是，請返回步驟 2 并重新選擇備用組件。

5. 驗(yàn)證環(huán)境工作溫度

確保應(yīng)用的最低和最高環(huán)境溫度在可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作溫度范圍內(nèi)。

大多數(shù)可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作溫度范圍在 -40°C 至 85°C 之間。

6. 驗(yàn)證可復(fù)位保險(xiǎn)絲的整體尺寸

使用尺寸表將您選擇的可復(fù)位保險(xiǎn)絲的尺寸與應(yīng)用的空間條件進(jìn)行比較。

六 應(yīng)用

1. 鎮(zhèn)流器

熒光燈需要鎮(zhèn)流器來產(chǎn)生高電壓和高電流進(jìn)行點(diǎn)火。鎮(zhèn)流器控制熒光燈的電氣特性。

當(dāng)燈打開時(shí)，電子鎮(zhèn)流器在燈的兩端產(chǎn)生高壓沖擊，使燈點(diǎn)燃，電子鎮(zhèn)流器中形成自振蕩電路，由晶體管控制。

許多電子鎮(zhèn)流器因燈而失效。當(dāng)燈短路，達(dá)到使用壽命，或燈被移除時(shí)，會(huì)發(fā)生過流情況，這將導(dǎo)致燈的陰極打開。

由于功率因數(shù)，負(fù)載電阻變低。在啟動(dòng)期間，鎮(zhèn)流器在異常工作電流和高振蕩頻率下工作三次以上;開關(guān)電路產(chǎn)生過電流并導(dǎo)致鎮(zhèn)流器故障。

3.將所選組件的最大電氣額定值與電路的最大工作電壓和故障電流進(jìn)行比較。

使用電氣特性來驗(yàn)證在步驟2中選擇的組件是否將使用電路的最大工作電壓和故障電流。

檢查設(shè)備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. 確定操作時(shí)間

動(dòng)作時(shí)間是當(dāng)故障電流出現(xiàn)在整個(gè)器件上時(shí)，將此組件切換到高電阻狀態(tài)所需的時(shí)間。

為了提供預(yù)期的保護(hù)功能，重要的是要明確可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作時(shí)間。

如果您選擇的組件移動(dòng)得太快，將發(fā)生異?；蛴泻Φ牟僮鳌?/p>

如果元件移動(dòng)太慢，則在元件切換到高電阻狀態(tài)之前，受保護(hù)元件可能會(huì)損壞。

使用25°C時(shí)的典型工作時(shí)間曲線來確定可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作時(shí)間對于電路來說是否太快或太慢。

如果是，請返回步驟 2 并重新選擇備用組件。

5. 驗(yàn)證環(huán)境工作溫度

確保應(yīng)用的最低和最高環(huán)境溫度在可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作溫度范圍內(nèi)。

大多數(shù)可復(fù)位保險(xiǎn)絲的工作溫度范圍在 -40°C 至 85°C 之間。

6. 驗(yàn)證可復(fù)位保險(xiǎn)絲的整體尺寸

使用尺寸表將您選擇的可復(fù)位保險(xiǎn)絲的尺寸與應(yīng)用的空間條件進(jìn)行比較。

六 應(yīng)用

1. 鎮(zhèn)流器

熒光燈需要鎮(zhèn)流器來產(chǎn)生高電壓和高電流進(jìn)行點(diǎn)火。鎮(zhèn)流器控制熒光燈的電氣特性。

當(dāng)燈打開時(shí)，電子鎮(zhèn)流器在燈的兩端產(chǎn)生高壓沖擊，使燈點(diǎn)燃，電子鎮(zhèn)流器中形成自振蕩電路，由晶體管控制。

許多電子鎮(zhèn)流器因燈而失效。當(dāng)燈短路，達(dá)到使用壽命，或燈被移除時(shí)，會(huì)發(fā)生過流情況，這將導(dǎo)致燈的陰極打開。

由于功率因數(shù)，負(fù)載電阻變低。在啟動(dòng)期間，鎮(zhèn)流器在異常工作電流和高振蕩頻率下工作三次以上;開關(guān)電路產(chǎn)生過電流并導(dǎo)致鎮(zhèn)流器故障。

（2） 無繩電話電池

無繩電話的電流和電壓相對較小。SRP120、LTP070 和 LTP100 都是良好的過流保護(hù)元件。

（3） 無線電通信電池

用于無線電通信的電流大于手機(jī)電池，小于筆記本電腦。LR4系列的工作電流為7.3安培，體積小，重量輕，非常適合此應(yīng)用。大工作電流的SRP或LTP系列也適用。

5. 化學(xué)電池

化學(xué)電池的應(yīng)用越來越廣泛，這些組件的應(yīng)用將使電池組以更低的成本擁有更好的保護(hù)裝置。

（1） 鎳鎘電池

具有低阻抗和穩(wěn)定化學(xué)特性的NiCD電池對過電流的敏感度不如NiMH和鋰離子電池。

但由于損耗低，它仍然被廣泛使用。但是，在短路或過流條件下，它們的低內(nèi)阻將導(dǎo)致更高的電流通過。

通常，這些電池失效的原因是過流，而不是過熱，它們適用于使用任何電池材料的產(chǎn)品。

（2） 鎳氫電池

鎳氫電池具有比鎳鎘電池更高的能量密度。

當(dāng)超過90C時(shí)，這些電池更容易退化。

VTP 或 LTP 比 SRP/LR4 材料更適合保護(hù)這種電池。

根據(jù)電池設(shè)計(jì)方法，SRP和LR4都可以保護(hù)電池，但使用LTP和VTP時(shí)導(dǎo)熱性更強(qiáng)。

（3） 鋰離子電池

在所有化學(xué)電池中，鋰離子電池具有最高的能量密度和最敏感的化學(xué)特性。

使用和充電時(shí)，需要電路保護(hù)裝置。

一般的保護(hù)器件是集成電路，但這并不是最安全的，因?yàn)榧呻娐繁旧硪部赡軐?dǎo)致短路或其CMOS啟動(dòng)失敗，使保護(hù)器件不安全。

當(dāng)超過90°C時(shí)，鋰離子電池也會(huì)開始退化。由于這種電池具有最高的電壓，因此對電路保護(hù)的要求更加嚴(yán)格。

雖然LTP，SRP等系列已經(jīng)在這種電池中使用了很長時(shí)間，但最合適的PTC元件是VTP;對于大容量鋰離子電池，LR4系列的工作時(shí)間更短，比SRP系列更適合。