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PTC特性及常用PTC电路保护设计

发布时间:2013-03-07 责任编辑:hedyxing

【导读】由于PTC能够自动复原,许多电路设计师会选用它来处理可能频繁发生过流现象的电路,实现低保修率和服务成本,确保系统持续运行并提供用户透明度。本文以Littelfuse PTC为例,讲解PTC的特性,并列出常用的PTC电路保护设计,供大家参考。

PTC特性

聚合物(正温度系数)PTC与传统保险丝装置均会响应电路中过电流产生的热量。 保险丝通过熔断断开电流,而PTC则在电流增大、温度上升时由低阻状态变为高阻状态,从而限制电流。 这两种情形都称为“跳闸”。 图1显示了PTC对于温度变化的典型响应曲线。

PTC对于温度变化的典型响应曲线
图1 PTC对于温度变化的典型响应曲线

Littelfuse聚合物PTC主要采用高密度聚乙烯与石墨混合制成。 在发生过电流现象时,聚合物PTC将升温并膨胀,从而造成导电粒子断开接触而中断电流。

在发生过电流现象后的一般复原程序是切断电源,让设备冷却下来。

泄漏电流

当PTC处于“跳闸状态”时,它可通过将电流限制在低泄漏水平来保护电路。 泄漏电流范围可从额定电压下不足100毫安(mA)到更低电压下的数百毫安(mA)不等。 而另一方面,保险丝在跳闸时会完全中断电流,当出现过载电流时这种断路可确保无泄漏电流。

分断电流

PTC在额定电压下具有最大的额定短路电流,亦称为“分断能力”或Imax。该故障电流水平为装置能够安全承受的最大电流,但切记,PTC实际上并不会切断电流(请参阅上文的“泄漏电流”部分)。 Littelfuse PTC的一般额定短路电流为40A;对于电池叠片型PTC,该值可达100A。 保险丝则会切实断开电流以响应过载状况,它在额定电压下的额定分断电流范围为几十安培到10,000安培不等。

额定工作电压

常规Littelfuse PTC的额定电压不超过60V,而保险丝的额定电压则高达600V。

额定保持电流

PTC的额定保持(工作)电流最高可达14A,而保险丝最大电平可超过30A。

电阻

从产品规格中可以发现:在额定值相似的情况下,PTC的电阻是保险丝的两倍(有时更高)。

机构认证

Littelfuse PTC已通过美nderwriters Laboratories公司的组件项目认证,符合UL热敏电阻标准1434。 该装置还通过了CSA元件验收项目认证。

时间—电流特性

通过比较PTC和保险丝的时间—电流曲线可以发现,PTC的响应时间与Littelfuse Slo-Blo®保险丝的时延相当。

温度重新定额

PTC的温度上限一般为85°C,而保险丝的最大工作温度为125°C。

在重新评定正常额定温度时还需考虑环境温度影响。 当PTC用于非室温环境时,必须重新评定其保持和跳闸额定值。 例如,环境温度的上升会降低额定保持电流及动作电流。 环境温度的降低则将增大动作电流及保持电流。

图2为PTC与保险丝的再额定温度曲线比较,表明在指定温度下,PTC需要更频繁地重新评定额定值。

PTC与保险丝的再额定温度曲线比较
图2 PTC与保险丝的再额定温度曲线比较
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常用PTC电路保护设计

以下常用电路范例通过结合采用Littelfuse PTC与其他Littelfuse电路保护装置来提供全面的保护方案。

以太网电源

锂电池

USB1.1

USB2.0

IEEE 1394 火线

TIP/RING电路——金属


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