Giới thiệu về cầu chì tái thiết PPTC

1. Nguyên lý cơ bản

Thiết bị bảo vệ dòng điện quá tải PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient Resettable Fuse) là một thiết bị hạn chế dòng điện bảo vệ dòng điện quá tải được làm từ polymer bán tinh thể trộn với các hạt dẫn điện (như than đen). Đặc trưng cốt lõi của nó là điện trở tăng nhanh khi nhiệt độ tăng, có khả năng "hạn chế dòng điện tự động và khôi phục tự động", được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực viễn thông, điện tử tiêu dùng, mạch xe hơi và các lĩnh vực khác.

Trong điều kiện hoạt động bình thường, PPTC có điện trở rất thấp, nhiệt sinh ra bởi dòng điện trong mạch là tối thiểu, polymer ở trạng thái cân bằng nhiệt, các hạt dẫn điện vẫn được kết nối tốt và dòng điện có thể đi qua bình thường.

Khi xảy ra quá dòng, PPTC nóng lên do tổn thất công suất I²R, nhiệt tích lũy vượt quá khả năng tản nhiệt, khiến vật liệu nền polymer giãn nở, các hạt dẫn điện tách rời, dẫn đến trạng thái điện trở cao hạn chế dòng điện để bảo vệ mạch. Lúc này, chỉ còn một lượng nhỏ dòng điện để duy trì nhiệt độ điện trở cao, ngăn chặn chu kỳ xấu do khôi phục lỗi.

Sau khi nguồn điện bị tắt và lỗi hoàn toàn được loại bỏ, thiết bị làm mát, polymer co lại, con đường dẫn điện được tái lập và điện trở trở về giá trị ban đầu, cho phép thiết bị được sử dụng lại. chu kỳ này có thể lặp lại nhiều lần, chứng tỏ khả năng tái sử dụng tốt.

Lưu ý: Nhiệt độ hoạt động điển hình của PPTC là khoảng 125°C, nhưng giá trị cụ thể thay đổi tùy thuộc vào mô hình.

2. Đặc điểm sản phẩm

Bảo vệ quá dòng: Khi xảy ra quá dòng hoặc chập mạch, PPTC nhanh chóng chuyển từ trạng thái điện trở thấp sang trạng thái điện trở cao, ức chế sự tăng lên của dòng điện và ngăn ngừa hư hại cho tải hoặc mạch.

Đặt lại tự động: Sau khi lỗi được loại bỏ và nguồn bị tắt, PPTC làm mát và khôi phục tự động mà không cần thay thế, giảm chi phí bảo trì.

Hoạt động tự khóa (không tuần hoàn): Sau khi kích hoạt, PPTC chuyển sang trạng thái điện trở cao. Ngay cả khi nguồn vẫn bật, dòng điện nhỏ duy trì nhiệt độ bên trong, khóa trạng thái điện trở cao, do đó tránh chu kỳ bật-tắt lặp đi lặp lại của các thiết bị có lỗi.

Khả năng chịu dòng điện tăng đột ngột cao: Một số mô hình cấp công nghiệp có thể chịu được dòng điện tăng đột ngột lên đến 100A, phù hợp cho các ứng dụng tải có dòng điện khởi động cao.

Chống sét: PPTC có khả năng chống sét và có thể được sử dụng trong các hệ thống giới hạn dòng điện ở mức thấp mà không mất chức năng do các xung sét tạm thời, thường được sử dụng kết hợp với các thiết bị như TVS và MOV để bảo vệ thứ cấp trên các mạch nhạy cảm như giao diện điện và thông tin liên lạc.

Phản hồi nhanh: So với các loại cầu chì truyền thống hoặc PTC gốm, PPTC phản hồi nhanh chóng, khiến nó đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu thời gian phản hồi cắt điện cao.

3. Tác động của Nhiệt độ Môi trường đến Hiệu suất

Biểu đồ dưới đây cho thấy mối quan hệ giữa dòng điện giữ và dòng điện kích hoạt của cầu chì tự phục hồi theo nhiệt độ. Vì cầu chì tự phục hồi được làm từ vật liệu nhạy cảm với nhiệt, sự thay đổi nhiệt độ môi trường sẽ không thể tránh khỏi ảnh hưởng đến hiệu suất của nó.

Khi nhiệt độ môi trường xung quanh bộ fusible có thể đặt lại tăng lên, năng lượng cần thiết để kích hoạt nó sẽ giảm xuống, do đó dòng điện giữ cũng giảm.

Như hình vẽ cho thấy, các đường cong mối quan hệ giữa HOLD và TRIP với nhiệt độ môi trường có độ dốc âm. Ở 25℃, 100% dòng điện trong mạch đi qua bộ fusible có thể đặt lại.

Nếu nhiệt độ môi trường cao hơn hoặc thấp hơn giá trị này, dòng điện không kích hoạt và dòng điện kích hoạt của thành phần sẽ tăng hoặc giảm tương ứng.

4.So sánh với các thiết bị bảo vệ quá dòng khác

So với Ceramic PTC, PPTC có kích thước nhỏ hơn, thời gian phản hồi nhanh hơn và điện trở thấp hơn, khiến nó phù hợp hơn cho các sản phẩm điện tử bị hạn chế về không gian và nhạy cảm với thời gian phản hồi.

5. Tóm tắt

Với khả năng giới hạn dòng điện tự động, tái sử dụng được, thời gian phản hồi nhanh và đặc tính khóa nhiệt tuyệt vời, cầu chì tái thiết lập PPTC đã trở thành giải pháp bảo vệ quá dòng thông minh được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử hiện đại.

Nó bù đắp hiệu quả những nhược điểm của các loại cầu chì một lần truyền thống và thiết bị bảo vệ cơ học về tốc độ phản hồi, tuổi thọ và sự thuận tiện trong bảo trì, và đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy và an toàn cao như viễn thông, nguồn điện, điện tử ô tô và nhà thông minh.

Qua việc lựa chọn thích hợp và thiết kế bù nhiệt, PPTC có thể cung cấp cơ chế bảo vệ ổn định và lâu dài cho mạch điện, làm cho nó trở thành một trong những thành phần chính để đạt được bảo vệ thông minh.