PPTCリセット型ヒューズの紹介

1. 基本的な原理

PPTCリセット可能フューズ（ポリマー正温度係数リセット可能フューズ）は、導電性粒子（例えばカーボンブラック）を混合した半結晶性ポリマーで作られた過電流保護装置です。その核心的な特徴は、温度が上昇すると抵抗が急激に増加し、「自動電流制限」と「自動リセット」の機能を持ち、通信、消費者電子機器、自動車回路などの分野で広く使用されています。

通常の動作条件下では、PPTCは非常に低い抵抗値を持ち、回路電流によって発生する熱は最小限であり、ポリマーは熱的平衡状態にあり、導電性粒子が良好に接続されており、電流が正常に流れています。

過電流が発生すると、PPTCはI²R電力損失により加熱され、蓄積された熱が放散能力を超えるため、ポリマー基材が膨張し、導電性粒子が分離し、高抵抗状態となり、これにより電流が制限されて回路が保護されます。このとき、故障回復による悪循環を防ぐために、わずかな電流が高抵抗温度を維持するために残っています。

電源を切って故障が完全に解除されると、デバイスは冷却され、ポリマーが収縮し、導電経路が再構築され、抵抗が初期値に戻り、デバイスが再使用可能になります。 このサイクルは多次元的に繰り返すことができ、優れた再利用性を示します。

注意: PPTCの通常の作動温度は約125°Cですが、具体的な値はモデルによって異なります。

2. 製品の特長

過電流保護: 過電流やショートサーキットが発生すると、PPTCは低抵抗状態から高抵抗状態に迅速に切り替わり、電流の上昇を抑え、負荷や回路への損傷を防ぎます。

自動リセット: 故障が解除され、電源が切られると、PPTCは冷却されて自動的に復旧し、交換不要でメンテナンスコストを削減します。

自己ロック（非循環）動作: トリガー後にPPTCは高抵抗状態に入ります。電源がオンのままでも、小さな電流が内部温度を維持し、高抵抗状態をロックすることで、故障したデバイスの繰り返しオンオフサイクルを回避します。

高サージ電流耐性: 一部の工業用グレードモデルは、最大100Aのサージ電流に耐えることができ、高インラッシュ電流を持つ負荷アプリケーションに適しています。

雷保護: PPTCには雷保護機能があり、一時的な雷サージによって機能を失うことなく低レベルの電流制限を行うシステムで使用できます。通常、TVSやMOVなどのデバイスと組み合わせて、電源や通信インターフェースなどの敏感な回路における二次保護に使用されます。

高速応答: 伝統的なフューズやセラミックPTCと比較して、PPTCは迅速に反応するため、特に電源オフ応答時間に高い要求があるアプリケーションに非常に適しています。

3. 周囲温度が性能に与える影響

次のチャートは、リセット可能ヒューズの保持電流とトリップ電流が温度に対してどのように変化するかを示しています。リセット可能ヒューズは熱感材料で作られているため、周囲温度の変化がその性能に必然的に影響を与えることになります。

リセット可能なフューズ周囲の環境温度が上昇すると、それをトリガーするために必要なエネルギーが減少し、その結果ホールド電流も減少します。

図に示すように、ホールドとトリップの環境温度に対する関係曲線は負の傾斜を持っています。25℃では、配線上の100%の電流がリセット可能なフューズを通じて流れます。

環境温度がこの値よりも高いか低い場合、部品のノントリップ電流とトリップ電流はそれに応じて増加または減少します。

4. 他の過電流保護デバイスとの比較

セラミックPTCと比較して、PPTCは小型で応答速度が速く、抵抗が低いため、スペースに制約のある電子製品や応答時間に敏感な電子製品に更适合しています。

5. 結論

自動電流制限、再使用可能、迅速な応答、優れた熱ロック特性を備えたPPTCリセット可能なフューズは、現代の電子回路における広く使用されているインテリジェントな過電流保護ソリューションとなっています。

伝統的な一回用フューズや機械式保護装置の応答速度、耐用年数、メンテナンスの利便性における欠点を効果的に補い、通信、電源、車載電子機器、スマートホームなど、高信頼性と安全性が要求されるアプリケーションに特に適しています。

適切な選択と熱補償設計を通じて、PPTCは回路に安定した長期間の保護機構を提供でき、これはインテリジェント保護を実現するための主要な部品の一つです。