مقدمة حول مصهرات PPTC القابلة لإعادة التعيين

1. المبدأ الأساسي

Fuse قابلة لإعادة التعيين PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient Resettable Fuse) هي جهاز حماية من التيار الزائد محدود التيار المصنوع من البوليمر شبه البلوري المخلوط بجسيمات موصلة (مثل الكربون الأسود). خصائصها الأساسية هي أن المقاومة تزداد بسرعة مع ارتفاع درجة الحرارة، ولديها القدرة على "حد التيار تلقائيًا وإعادة ضبط تلقائي"، وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات الاتصالات والإلكترونيات الاستهلاكية والدوائر السيارات وغيرها.

في ظل الظروف التشغيلية الطبيعية، يكون لدى PPTC مقاومة منخفضة للغاية، والحرارة الناتجة عن التيار الكهربائي للدائرة صغيرة جدًا، ويكون البوليمر في حالة توازن حراري، وتظل الجسيمات الموصلة متصلة بشكل جيد، ويمكن مرور التيار بشكل طبيعي.

عندما يحدث تيار زائد، يسخن PPTC بسبب فقدان الطاقة I²R، الحرارة المتراكمة تتجاوز قدرتها على التخلص من الحرارة، مما يؤدي إلى تمدد المادة البوليميرية الأساسية وفصل الجسيمات الموصلة، مما يؤدي إلى حالة مقاومة عالية تحد من التيار لحماية الدائرة. في هذا الوقت، يتبقى فقط تيار صغير للحفاظ على درجة حرارة المقاومة العالية، ومنع دورة شريرة ناتجة عن استعادة الخطأ.

بعد إغلاق القوة وإزالة الخطأ تماماً، يبرد الجهاز، ويتمدد البوليمر، وتُعاد بناء المسار الكهربائي، وتعود المقاومة إلى قيمتها الأولية، مما يسمح باستخدام الجهاز مرة أخرى. يمكن تكرار هذه الدورة العديد من المرات، مما يظهر قابلية جيدة لإعادة الاستخدام. er shrinks, الطرق الموصلة تُعيد إنشاء نفسها، والمقاومة تعود إلى قيمتها الأصلية، مما يسمح بإعادة استخدام الجهاز. يمكن تكرار هذه العملية عدة مرات، مما يدل على قابلية جيدة لإعادة الاستخدام.

ملاحظة: درجة حرارة التشغيل النموذجية لـ PPTC هي حوالي 125°C، لكن القيمة المحددة تختلف حسب النموذج.

2. خصائص المنتج

حماية التيار الزائد: عند حدوث تيار زائد أو قصر دائري، يتحول PPTC بسرعة من حالة مقاومة منخفضة إلى حالة مقاومة عالية، مما يكبح ارتفاع التيار ويمنع تلف الحمل أو الدائرة.

إعادة تعيين تلقائية: بعد إزالة العطل وإغلاق الطاقة، يبرد PPTC ويعود تلقائيًا إلى حالته الأصلية دون الحاجة إلى استبدال، مما يقلل من تكلفة الصيانة.

العمل الذاتي (غير الدوري): بعد التفعيل، يدخل PPTC في حالة مقاومة عالية. حتى إذا بقيت الطاقة مشتعلة، فإن التيار الصغير يحافظ على درجة الحرارة الداخلية، مما يقفل الحالة ذات المقاومة العالية ويتجنب دورة التشغيل والإيقاف المتكررة للأجهزة المعيبة.

تحمل تيارات الزيادة العالية: يمكن لبعض النماذج الصناعية تحمل تيارات الزيادة حتى 100A، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الحمل التي تحتوي على تيار بدء عالي.

حماية من الصواعق: يمتلك PPTC قدرة حماية من الصواعق ويمكن استخدامه في الأنظمة التي تحد من التيار إلى مستويات منخفضة دون فقدان الوظائف بسبب الزيادات المؤقتة في الصواعق، ويُستخدم عادةً بالاشتراك مع أجهزة مثل TVS وMOV لحماية ثانوية على الدوائر الحساسة مثل واجهات الطاقة والتواصل.

استجابة سريعة: مقارنةً بالمزيلات التقليدية أو PTC السيراميكية، يستجيب PPTC بسرعة، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات ذات المتطلبات عالية على وقت استجابة الإطفاء.

تأثير درجة حرارة المحيط على الأداء

يوضح الرسم البياني التالي العلاقة بين التيار المستمر والتيار المقطوع للفيوز القابل لإعادة التشغيل مقابل درجة الحرارة. نظرًا لأن الفيوز القابل لإعادة التشغيل يتكون من مواد حساسة للحرارة، فإن التغيرات في درجة حرارة المحيط ستؤثر لا محالة على أدائه.

عندما تزيد درجة حرارة المحيط حول الفيوز القابل لإعادة التشغيل، تنخفض الطاقة المطلوبة لتحفيزه، وبالتالي ينخفض التيار المستمر.

كما هو موضح في الشكل، تحتوي منحنيات العلاقة بين HOLD وTRIP مع درجة حرارة المحيط على ميل سالب. عند 25℃، يمر 100% من التيار في الدائرة عبر الفيوز القابل للإعادة.

إذا كانت درجة حرارة المحيط أعلى أو أقل من هذا القيمة، فإن تيار عدم الانقطاع وتيار الانقطاع للعنصر سيزداد أو يتناقص حسبًا.

4.المقارنة مع أجهزة الحماية الأخرى من التيار الزائد

مقارنة بمكونات PTC السيراميكية، يتميز PPTC بحجم أصغر، استجابة أسرع، ومقاومة أقل، مما يجعله أكثر ملاءمة للمنتجات الإلكترونية التي تعتمد على المساحة المحدودة والحساسية لوقت الاستجابة.

5. ختام

بفضل تقنين التيار التلقائي، وإعادة الاستخدام، والاستجابة السريعة، وخصائص القفل الحراري الممتازة، أصبحت الفuze إعادة التشغيل PPTC حلاً ذكيًا شائع الاستخدام لحماية الدوائر الإلكترونية الحديثة من التيار الزائد.

يُعوض بفعالية عن عيوب الفوزات التقليدية ذات الاستخدام الواحد والأجهزة الحماية الميكانيكية فيما يتعلق بسرعة الاستجابة، ومدة الحياة، وسهولة الصيانة، وهو خيار مثالي للتطبيقات التي تتطلب مستوى عالٍ من الموثوقية والأمان مثل الاتصالات، ومصادر الطاقة، والإلكترونيات السيارات، والمنازل الذكية.

من خلال الاختيار المناسب والتصميم المُعوض حراريًا، يمكن لـ PPTC أن يوفر آلية حماية مستقرة وطويلة الأمد للدوائر، مما يجعلها واحدة من المكونات الرئيسية لتحقيق الحماية الذكية.