PPTC 选型指南
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1 PPTC 工作原理
PPTC(Polymer Positive Temperature Coefficient )
,即聚合物正温度系数热敏电阻。如图 1 所示,
PPTC 由高分子基体材料及导电微粒组成。当有异常过电流通过 PPTC 时,产生的热量(为 I2R)使高分子
基体材料膨胀,
包裹在高分子基体材料外的导电微粒会分开从而切断 PPTC 的导电通道使 PPTC 电阻上升,
从而减小异常过电流。当异常过电流故障清除后,PPTC 高分子基体材料收缩至原来的形状重新将导电微
粒联结起来,导电通道会恢复,PPTC 电阻又恢复到原来的低阻状态。上述过程可循环多次。图 2 是 PPTC
的电阻随温度变化曲线,从图中也可以看出 PPTC 的电阻会随着温度的增大而增大。PPTC 内部温度的高
低由流过 PPTC 的电流大小决定,故我们也可称 PPTC 是对温度和电流敏感的器件。PPTC 最大的特点是
在其额定使用范围内,每次故障排除后 PPTC 不需要更换,可反复多次应用于电路中,有效节约维修时间
及成本。
恢复
导电微粒
导电微粒
高分子基
体材料
高分子基
体材料
触发
PPTC 工作原理图
电阻(R)
图1
0
温度(℃)
图2
PPTC 电阻温度曲线
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2 PPTC 特点
■
对电流和温度敏感,电阻随温度及电流的增大而增大;
■
PPTC 的响应速度较慢,一般为几十毫秒甚至秒级,与流过 PPTC 的电流大小有关;
■
具有自恢复特性,在其额定使用范围内可重复应用于电路中;
■
PPTC 在电路正常工作状态下为低阻值,对电路几乎无影响;
■
应用时 PPTC 串联于电路中;
■
我司 PPTC 产品维持电流在 30mA~14A,最大耐压值为 5V~600V。
3 PPTC 典型应用电路
PPTC 广泛应用于通信、安防、工业、汽车、消费类等电子产品的电源线、通信线及 I/O 口等过流保护。
PPTC 典型应用电路如图 3 所示,PPTC 一般串联于电路中,应用于电流较小的电源线及一些通信线路,如
RS485 接口,RJ11 接口和 I/O 口等。
PPTC
PPTC
+
TVS
D
被
保
护
电
路
I/O1
I/O2
I/O3
I/O4
I/O5
控制
芯片
TVS
-
PPTC应用于I/O保护
PPTC应用于电源线保护
图3
PPTC 典型应用电路
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PPTC 电性检测
4
I hold 维持电流
I
hold
,最大不动作电流(维持电流)
,即在规定的环境温度下(优先 25℃ )下,PPTC 始终保持其低电
阻状态的最大电流。
I hold:维持电流;
V max. :可承受的最大电压;
T trip:规定电流下的最大动作时间;
R:一定温度下测得的零功率电阻;
I trip:动作电流;
I max.:可承受的最大电流;
P d:高阻状态下的稳态功耗;
R 1max.:经动作或回焊一小时后在室温下所测得的最大电阻值。
如图 4 所示,将试验样品放置于规定温度及条件的试验箱内,将 PPTC 分别连接到恒流源或恒压源上,
并将电流值预置到规定的 I hold,且电压限制在 V max 的 90%,在详细规范的规定时间结束后测量 PPTC 的
两端电压并记录之,PPTC 不应进入动作状态。以规格书判定,一般在 I hold 下加电保持 1h,冷却 1h 后,
复测零功率电阻 R,R 应满足:Rmin≤R≤R1max。
RS
可调电压源
图4
U
被试热
敏电阻
I hold,I trip,V max,I max 最大动作时间测试电路图
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Maximum Time to Trip
最大动作时间
最大动作时间测试电路参考图 4,将 PPTC 放入试验箱中,试验箱的温度应保持规定值,箱内气流静
止。每个 PPTC 分别连接到独立的恒流源上,电流预置到详细规定值 I trip,电流源的电压应低于 V max 的 50%
或详细规定的电压值。详细规定范围内,测量动作时间,它定义为试验开始到电流降到规定值的 50%时所
经历的时间。依据规格书判定,如 SMD1812B020TF,当通过 PPTC 的电流为 8A 时,PPTC 的动作时间
应不大于 0.02s。
I max 最大过载电流,V max 最大工作电压
V max 定义为 PPTC 的最大工作电压,即可以连续施加给 PPTC 而没有超过最大过载电流的最大直流或
交流电压。
I max 最大过载电流,工作温度范围内 PPTC 不能超过的电流值。
V max 与 I max 测试电路如图 4 所示,如果电压施加缓慢、则串联电阻 R s 可以忽略。PPTC 的放置应使
任何一个 PPTC 的温度不会明显地影响另一个 PPTC 的温度的试验箱内,在 PPTC 上不应过分地通风。经
过 PPTC 的电压应为最大电压,施加规定时间的 V max 或 I max 电压后,在规定的条件下复测 PPTC 的阻值
应在规定的范围内。
R
min,R1max
R min,在焊接前所测 PPTC 两端的最小电阻。
R 1max,PPTC 动作或焊接后,在规定条件下所测的最大电阻值。
R min 和 R 1max 可采用万用表或 LCR 进行测量。
5 PPTC 选型注意事项
I h 维持电流
PPTC 的维持电流定义为 PPTC 的最大不动作电流(维持电流),即在规定的环境温度下(优先 25℃ )
下,PPTC 始终保持其低电阻态的最大电流。在选型时自恢复保险丝的维持电流应大于线路的正常工作电
流,否则会影响线路正常工作。I h 选的太低,PPTC 会误动作,阻值会变大影响 PPTC 的使用寿命及线路
的正常工作。I h 也不能选的太大,否则当异常过电流发生时 PPTC 动作电流较大,反应时间较慢,在要求
的保护电流下没有动作或动作的较慢,达不到预期的保护效果。
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V max 最大工作电压
V max 应大于或等于被保护线路的工作电压,否则容易导致 PPTC 失效。当 PPTC 处于保护状态,即高
电阻状态时,被保护电路的系统电压会加在 PPTC 的两端,PPTC 应有足够的承受能力,否则故障电流排
除后 PPTC 将难以恢复到初始的低阻状态,对 PPTC 的使用寿命有影响。
环境温度
PPTC 对环境温度较敏感,在较高的环境温度下,PPTC 的 I h 要降额选取,具体可参考规格书。
封装形式
我司 PPTC 有插件封装和贴片封装两大系列。贴片器件功率等级(维持电流及最大耐压值)相对于插
件器件会整体小一些。
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