可复位保险丝是如何工作的？

可复位保险丝是一种过流电子保护元件。它由高分子有机聚合物在高压、高温和硫化反应下制成。它与导电颗粒材料混合，并通过特殊技术加工。

一、分类

可复位保险丝按材料可分为2种类型：

1. 聚合物PPTC;

2.陶瓷CPTC。

根据包装形式，也可以分为2种：

1.引线插头;

2.贴片。

也可分为600V、250V、130V、120V、72V、60V、30V、24V、16V、6V等可复位保险丝。根据电压。

聚合物PPTC的主要优点是：

●室温下零功率电阻可以很小，

●大电流产品只有几毫欧，

●电路中的低功耗可以忽略不计

●体积相对较小。

PPTC可以串联在精密电路中，作为用于过流保护的可复位热保险丝。电阻变化很快，大约几毫秒，热容量小，恢复时间短。此外，它还具有抗冲击性，循环保护可以达到8000次。

PTC可作为可复热熔断器，在电路中在一定程度上体现自复热熔断器性能和自复热熔断器功能。这样，可以在电路中实现过流保护和过温保护。

陶瓷CPTC的主要优点是价格便宜且易于制造。但它电阻大，体积大，在线损耗大，几十到几千欧姆，更适合小电流过流保护。

当出现高温和过热时，很可能会发生负电阻效应（电阻变小）。此外，它具有数百毫秒的低保护速度，热容量大，恢复时间长。

应用范围相对较窄。例如，该电路不能用于快速保护电路，汽车线束保护，PCB走线保护等。相反，它们主要用于加热设备，可用于一些不考虑损耗的小信号电路。

二、可复位保险丝如何工作？

可复位保险丝由经过特殊处理的聚合物和分布在内部的炭黑组成。

在正常操作下，聚合物将导电颗粒紧密结合在晶体结构之外，形成链状导电路径。此时，可复位保险丝处于低电阻状态，流过可复位保险丝的电流产生的热量很小，不会改变晶体结构。

当电路短路或过载时，流过可复位保险丝的大电流会导致聚合物熔化，体积会迅速增加，形成高电阻状态。工作电流将迅速降低，从而限制和保护电路。

当故障消除后，可复位保险丝冷却并再次结晶。体积缩小，导电颗粒重新形成导电路径，可复位保险丝恢复到低电阻状态，从而完成电路保护，无需手动更换。

三 作用原理

可复位保险丝的工作原理是能量的动态平衡。流过可复位保险丝的电流由于电流的热效应而产生一定程度的热量（可复位保险丝中有一个电阻值）。产生的全部或部分热量散发到环境中，但未散发的热量会增加可复位保险丝元件的温度。

正常运行时，温度较低，产生的和散发的热量达到平衡。当可复位保险丝处于低电阻状态时，它不工作。当流过它的电流增加或环境温度升高时，如果产生的和散发的热量达到平衡，保险丝将保持不动作。

如果此时电流或温度继续升高，产生的热量将大于散热，导致可复位保险丝的温度急剧升高。因此，微小的温度变化将导致电阻显着增加，并且可复位保险丝元件处于高阻抗保护状态，阻抗的增加限制了电流，电流在短时间内急剧下降，从而保护电路免受损坏。只要施加的电压产生的热量足以满足发射的热量，处于变化状态的可复位保险丝就可以始终起作用（高电阻）。

当施加的电压消失时，可复位保险丝可以自动恢复。

四、技术标准

1. 额定零功率电阻

PPTC热敏电阻应按零功率电阻封装，电阻范围应在外封装上标明。经过耐压和耐电流测试，每组样品在自身之前的电阻变化率极差δ|Ri后Ri之前/Ri之前-（Rj后Rj之前）/Rj之前|≤100%

2. PTC效应

说一种材料具有PTC（正温度系数）效应意味着材料的电阻会随着温度的升高而增加。例如，大多数金属材料都具有PTC效应。在这些材料中，PTC效应表现为电阻随温度升高而线性增加，这通常称为线性PTC效应。

3. 非线性PTC效应

经历相变的材料将表现出电阻在几个到十个数量级的狭窄温度范围内急剧增加的现象，即非线性PTC效应。许多类型的导电聚合物表现出这种效应，例如聚合物PTC热敏电阻。这些导电聚合物对于制造过流保护装置非常有用。

4. 最小电阻（Rmin）/最大电阻（Rmax）

在指定的环境温度下，例如25°C，在安装自恢复之前，电路中特定类型的聚合物热敏电阻的电阻值将在指定范围内，即在Rmin和Rmax之间。该值列在规范的电阻列中。

5. 保持电流保持

保持电流是聚合物PTC可复位保险丝保持非活动状态时可以通过的最大电流。在有限的环境条件下，该器件可以无限期地保持，而不会从低电阻状态变为高电阻状态。

6. 行动电流

它是最小稳态电流，使可复位保险丝系列聚合物热敏电阻能够在有限的环境条件下在有限的时间内运行。

7. 最大电流Imax（电流承受值）

它是聚合物PTC可复位保险丝在有限状态下安全运行的最大工作电流，即热敏电阻的电流承受值。超过此值，热敏电阻可能会损坏并且无法恢复。该值列在规范的电流承受列中。

8. 漏电流

当聚合物PTC可复位保险丝锁定在其高电阻状态时，它的电流流过热敏电阻。

9. 最大工作电流/正常工作电流

这是正常工作条件过电路的最大电流。在电路的最高环境温度下，用于保护电路的聚合物PTC可复位保险丝的保持电流通常大于工作电流。

10. 行动

当发生过电流或环境温度升高时，聚合物 PTC 可复位保险丝从低电阻变为高电阻。

11.操作时间

从过流发生到动作完成的时间。对于任何特定的聚合物PTC可复位保险丝，流过电路的电流越大，或者工作环境温度越高，动作时间越短。

12.最大电压（耐压值）

它是聚合物PTC可复位保险丝在有限条件下可以安全承受的最高电压，即热敏电阻的耐压。超过此值，热敏电阻可能会被击穿，无法恢复。该值通常列在规格的耐压栏中。

13.最大工作电压

这是聚合物 PTC 可复位保险丝两端在正常工作条件下的最大电压。在许多电路中，它相当于电路中电源的电压。

14.导电聚合物

这里是指用绝缘高分子材料（聚烯烃、环氧树脂等）填充导电颗粒（炭黑、碳纤维、金属粉末、金属氧化物等）制成的导电复合材料。

15.环境温度

热敏电阻或带有热敏电阻元件的电路周围的静止空气温度。

16.工作温度范围

P元件可以安全工作的环境温度范围。

17.最高工作环境温度

组件预期安全工作的最高环境温度。

18.功率损耗

它是聚合物PTC可复位保险丝在动作后消耗的功率，它是流过热敏电阻的漏电流和热敏电阻两端电压的乘积。

19.高温高湿老化

在室温下，测量聚合物PTC可复位保险丝在较高温度（如150°C）和高湿度（如85%湿度）下长时间（如85小时）前后的电阻变化。

20. 被动老化测试

在室温下，长时间（如70小时）测量聚合物PTC可复位保险丝在较高温度（如85°C或1000°C）之前和之后的电阻变化。

21.冷热冲击试验

在室温下，测试结果为聚合物PTC可复位保险丝在温度循环前后的电阻值。（例如，在 -10°C 和 +55°C 之间循环 125 次）。

22.PTC 强度β

PTC热敏电阻具有足够的PTC强度，不能显示NTC现象。β=lg R140°C/R 室温≥5 R140°C，这是 140°C 和室温下的额定零功率电阻值。

23.恢复时间

PTC热敏电阻作用后的恢复时间不应超过60S。

24.故障模式测试

在失效模式测试期间，高分子PTC热敏电阻可能在测试后处于失效状态。允许的失效模式为开路或高电阻状态，但在整个测试过程中不得有低电阻状态或明火。

V 可复位保险丝选择

1.确定电路的以下参数：

●最高工作环境温度

●标准工作电流

●最大工作电压（最大）

●最大故障电流（Imax）

2. 选择可适应电路最高环境温度和标准工作电流的可复位保险丝。

使用下表，并选择与电路最高环境温度最匹配的温度。

浏览此列以查找等于或大于电路标准工作电流的值。

3.将所选组件的最大电气额定值与电路的最大工作电压和故障电流进行比较。

使用电气特性来验证在步骤2中选择的组件是否将使用电路的最大工作电压和故障电流。

检查设备的最大工作电压和最大故障电流。

确保Umax和Imax大于或等于电路的最大工作电压和最大故障电流。

4. 确定操作时间

动作时间是当故障电流出现在整个器件上时，将此组件切换到高电阻状态所需的时间。

为了提供预期的保护功能，重要的是要明确可复位保险丝的工作时间。

如果您选择的组件移动得太快，将发生异常或有害的操作。

如果元件移动太慢，则在元件切换到高电阻状态之前，受保护元件可能会损坏。

使用25°C时的典型工作时间曲线来确定可复位保险丝的工作时间对于电路来说是否太快或太慢。

如果是，请返回步骤 2 并重新选择备用组件。

5. 验证环境工作温度

确保应用的最低和最高环境温度在可复位保险丝的工作温度范围内。

大多数可复位保险丝的工作温度范围在 -40°C 至 85°C 之间。

6. 验证可复位保险丝的整体尺寸

使用尺寸表将您选择的可复位保险丝的尺寸与应用的空间条件进行比较。

六 应用

1. 镇流器

荧光灯需要镇流器来产生高电压和高电流进行点火。镇流器控制荧光灯的电气特性。

当灯打开时，电子镇流器在灯的两端产生高压冲击，使灯点燃，电子镇流器中形成自振荡电路，由晶体管控制。

许多电子镇流器因灯而失效。当灯短路，达到使用寿命，或灯被移除时，会发生过流情况，这将导致灯的阴极打开。

由于功率因数，负载电阻变低。在启动期间，镇流器在异常工作电流和高振荡频率下工作三次以上;开关电路产生过电流并导致镇流器故障。

3.将所选组件的最大电气额定值与电路的最大工作电压和故障电流进行比较。

使用电气特性来验证在步骤2中选择的组件是否将使用电路的最大工作电压和故障电流。

检查设备的最大工作电压和最大故障电流。

确保Umax和Imax大于或等于电路的最大工作电压和最大故障电流。

4. 确定操作时间

动作时间是当故障电流出现在整个器件上时，将此组件切换到高电阻状态所需的时间。

为了提供预期的保护功能，重要的是要明确可复位保险丝的工作时间。

如果您选择的组件移动得太快，将发生异常或有害的操作。

如果元件移动太慢，则在元件切换到高电阻状态之前，受保护元件可能会损坏。

使用25°C时的典型工作时间曲线来确定可复位保险丝的工作时间对于电路来说是否太快或太慢。

如果是，请返回步骤 2 并重新选择备用组件。

5. 验证环境工作温度

确保应用的最低和最高环境温度在可复位保险丝的工作温度范围内。

大多数可复位保险丝的工作温度范围在 -40°C 至 85°C 之间。

6. 验证可复位保险丝的整体尺寸

使用尺寸表将您选择的可复位保险丝的尺寸与应用的空间条件进行比较。

六 应用

1. 镇流器

荧光灯需要镇流器来产生高电压和高电流进行点火。镇流器控制荧光灯的电气特性。

当灯打开时，电子镇流器在灯的两端产生高压冲击，使灯点燃，电子镇流器中形成自振荡电路，由晶体管控制。

许多电子镇流器因灯而失效。当灯短路，达到使用寿命，或灯被移除时，会发生过流情况，这将导致灯的阴极打开。

由于功率因数，负载电阻变低。在启动期间，镇流器在异常工作电流和高振荡频率下工作三次以上;开关电路产生过电流并导致镇流器故障。

（2） 无绳电话电池

无绳电话的电流和电压相对较小。SRP120、LTP070 和 LTP100 都是良好的过流保护元件。

（3） 无线电通信电池

用于无线电通信的电流大于手机电池，小于笔记本电脑。LR4系列的工作电流为7.3安培，体积小，重量轻，非常适合此应用。大工作电流的SRP或LTP系列也适用。

5. 化学电池

化学电池的应用越来越广泛，这些组件的应用将使电池组以更低的成本拥有更好的保护装置。

（1） 镍镉电池

具有低阻抗和稳定化学特性的NiCD电池对过电流的敏感度不如NiMH和锂离子电池。

但由于损耗低，它仍然被广泛使用。但是，在短路或过流条件下，它们的低内阻将导致更高的电流通过。

通常，这些电池失效的原因是过流，而不是过热，它们适用于使用任何电池材料的产品。

（2） 镍氢电池

镍氢电池具有比镍镉电池更高的能量密度。

当超过90C时，这些电池更容易退化。

VTP 或 LTP 比 SRP/LR4 材料更适合保护这种电池。

根据电池设计方法，SRP和LR4都可以保护电池，但使用LTP和VTP时导热性更强。

（3） 锂离子电池

在所有化学电池中，锂离子电池具有最高的能量密度和最敏感的化学特性。

使用和充电时，需要电路保护装置。

一般的保护器件是集成电路，但这并不是最安全的，因为集成电路本身也可能导致短路或其CMOS启动失败，使保护器件不安全。

当超过90°C时，锂离子电池也会开始退化。由于这种电池具有最高的电压，因此对电路保护的要求更加严格。

虽然LTP，SRP等系列已经在这种电池中使用了很长时间，但最合适的PTC元件是VTP;对于大容量锂离子电池，LR4系列的工作时间更短，比SRP系列更适合。