Úvod do PPTC obnovitelných pojistek

1. Základní princip

PPTC obnovitelný spojnice (Polymeric Positive Temperature Coefficient Resettable Fuse) je zařízení pro omezení přepěku a ochrany před přepěky, vyrobené ze semi-kristalického polymeru smíšeného s vodivými částicemi (například uhlovou stopou). Jeho základní charakteristikou je to, že odpor rychle roste s narůstající teplotou, s funkcí "automatického omezení proudu a automatického resetování", široce používané v telekomunikacích, spotřebitelské elektronice, automobilových obvodech a dalších oblastech.

V normálních provozních podmínkách má PPTC velmi nízký odpor, teplo vyzařované proudem v obvodu je minimální, polymer se nachází ve stavu termální rovnováhy, vodivé částice zůstávají dobře propojeny a proud může normálně protékat.

Když dojde k přetoku proudu, se PPTC zahřeje kvůli tepelné ztrátě I²R, nahromaděná teplota překročí jeho schopnost odvádět teplo, což způsobí, že polymerový podklad začne rozšiřovat, separují se vodivé částice a nastane vysoko-odbojkový stav, který omezí proud, aby chránil obvod. V tento okamžik zůstává pouze malá část proudu, která udržuje vysokoodbojkovou teplotu a zabrání ve vzniku zlomyslného cyklu zaviněného obnovou chyby.

Po vypnutí napětí a úplném odstranění chyby se zařízení ochladí, polym er se stáhne, znovu se vytvoří vodivá cesta a odpor se vrátí na počáteční hodnotu, čímž je možné zařízení znovu použít. Tento cyklus lze opakovat mnohokrát, což ukazuje dobré znovupoužitelnost.

Poznámka: Typická spínací teplota PPTC je asi 125°C, ale konkrétní hodnota se liší v závislosti na modelu.

2. Vlastnosti produktu

Ochrana před přepětím: Když dojde k přepěti nebo krátkému spojení, PPTC rychle přeje z nízkoodporového stavu do vysokoodporového stavu, potlačuje nárůst proudu a zabrání poškození zátěže nebo obvodu.

Automatické resetování: Po odstranění poruchy a vypnutí napájení se PPTC ochlazuje a automaticky obnoví bez nutnosti nahrazení, čímž snižuje náklady na údržbu.

Selhání (necyklická) operace: Po aktivaci přejde PPTC do vysokoodporového stavu. I když zůstane napájení zapnuté, malý proud udržuje interní teplotu, uzamykající vysokoodporový stav, čímž se vyhnete opakovanému cyklu zapínání/vypínání vadných zařízení.

Vysoká odolnost vůči přeproudům: Některé průmyslové modely mohou vydržet přeproud až 100A, což je vhodné pro aplikace s vysokými startovacími proudy.

Ochrana před blesky: PPTC má schopnost ochrany před blesky a lze ji použít v systémech, které omezují proud na nízké úrovně bez ztráty funkčnosti kvůli přechodným bleskovým vlnám. Často se používá ve spojení s přístroji jako TVS a MOV pro sekundární ochranu citlivých obvodů, jako jsou rozhraní napájení a komunikace.

Rychlá reakce: Ve srovnání s tradičními pojistkami nebo keramickými PTC reaguje PPTC rychle, což ho činí zvláště vhodným pro aplikace s vysokými požadavky na dobu odezvy při vypnutí.

3. Vliv okolní teploty na výkon

Následující graf ukazuje vztah mezi průběžným proudem a spínacím proudem obnovitelné pojistky v závislosti na teplotě. Protože je obnovitelná pojistka vyrobená ze teplově citlivých materiálů, změny okolní teploty nevyhnutelně ovlivní její výkon.

Když se okolní teplota kolem obnovitelné pojistky zvyšuje, snižuje se energie potřebná k jejímu aktivaci, takže se snižuje i průběžný proud.

Jak je znázorněno na obrázku, křivky vztahu mezi HOLD a TRIP s okolní teplotou mají záporný sklon. V teplotě 25℃ prochází 100 % proudu v čáře resetovatelným fusem.

Pokud je okolní teplota vyšší nebo nižší než tato hodnota, nepůsobivý proud a působivý proud komponentu se příslušně zvýší nebo sníží.

4.Srovnání s jinými zařízeními na ochranu před přetížením proudem

Ve srovnání s keramickými PTC jsou PPTC menších rozměrů, reagují rychleji a mají nižší odpor, což je činí vhodnějšími pro elektronické produkty omezené v prostoru a citlivé na čas reakce.

5. Shrnutí

Díky své automatické omezení proudu, znovupoužitelnosti, rychlé odezvě a vynikajícím vlastnostem tepelného uzamčení se PPTC obnovitelný přetížovací spoj stal široce používanou inteligentní řešením ochrany před přetížením v moderních elektronických obvodech.

Účinně kompenzuje nedostatky tradičních jednorázových přetížovacích spojů a mechanických ochranných zařízení v oblasti rychlosti odezvy, životnosti a údržby, a je zejména vhodné pro aplikace s vysokými požadavky na spolehlivost a bezpečnost, jako jsou telekomunikace, zdroje napájení, automobilová elektronika a chytré domovy.

Přiměřeným výběrem a návrhem tepelné kompenzace může PPTC poskytnout obvodům stabilní a dlouhodobou ochranu, čímž se stává jednou z klíčových součástek pro dosažení inteligentní ochrany.