一.自恢复保险丝工作原理
自恢复保险丝是一种使用聚合物正温度系数(PTC)材成的保险丝。它具有在过流或短路时自动切断电路的功能,当电路故障解除后,会自动恢复导通状态,无需手动更换保险丝。
自恢复保险丝工作原理:利用其材料的PTC性质,25°C常温下维持比较小的电阻,一般小于1欧姆,当流过它的电流增大并超过材料额定电流从而导致温度升高时,它的电阻会迅速增大,达到兆欧姆级别,这时流过它的电流非常小,类似于断路状态,从而保护后级电路。当电路负载恢复正常时,PTC材料的电阻降低到正常值以下,自恢复保险丝恢复导通状态,电路继续正常工作。
二.自恢复保险丝特点
自动恢复:当电路故障解除后,保险丝可以自动恢复导通状态,无需手动更换保险丝。
过电流保护:自恢复保险丝可以有效地保护电路免受过电流伤害。
快速响应:自恢复保险丝的响应速度相对较快,可以在几毫秒内切断电路。
可靠性:比一次性保险丝更可靠,可以多次使用。
三.自恢复保险丝的重要参数
表1
可以对照上海雷卯SMD0805P系列规格书,了解主要参数值。
1、 I hold :也可以叫额定电流,25°C环境条件下,自恢复保险丝能够持续通行的最大工作电流,低于这个电流保险丝维持较低的电阻。
图1
同时要考虑工作温度对Ihold影响
图2
当温度降低比25°C低时,I hold增大,当工作温度升高时,I hold 减小。我们在设计使用自恢复保险丝电路时候,一定要把工作温度考虑进去。
选择自恢复保险丝时,根据电路中的负载电流,确保Ihold电流大于电路中的最大负载电流,但不得超过电路或设备的所能承载的额定值。
2. I trip :也叫触发电流,25°C环境条件下,自恢复保险丝电阻开始变大的最小电流。这是自恢复保险丝开始工作的电流阈值,当电流超过I trip电流时,保险丝会进入高电阻状态,切断电路。也就是这个I trip 点是PPTC电阻由低到高的跃变点。
图3
3. Vmax:也叫额定电压,在25°C环境条件下,能承受的最大电压,确保额定电压大于或等于电路中的最大电压,因为当后级电路短路时,电源的压降都加在保险丝上面。
4. 动作时间:在25°C环境条件下,5倍I hold的电流下,保险丝电阻变到最大的时间。表一中Time既是动作时间,单位为S。
四. 自恢复保险丝常用电路
1. 电源过流保护电路
把自恢复保险丝串接在电源线输入端上,后端如超过额定电流就会断开。如图3所示。
2.电路板对外输出接口
比如对外输出的USB接口,电源管脚串联PPTC, 保护输出电源。
3.电源防反接电路
当电路反接时,流过自恢复保险丝的电流比较大,从而使它的电阻变的比较大,切断电路,保护后级电路。
4.IO防护电路
自恢复保险丝串接在IO信号线上,配合TVS管,防止浪涌损坏控制芯片。
五.自恢复保险丝选型
上海雷卯EMC小哥举例说明如何选型:
某个电源需要靠进行过流保护设计,它的工作电压是24V,工作电流最大450mA,工作环境温度最高为50°C,要求在1.4A时实现保护,并且电路为5A时能够在1S内进行保护。
假如我手边有SMD2920系列的规格书,怎么选择适合的那颗。
首先. 因为电源为24V ,所以选择电源大于24V的Vmax,并要留有余量,因此有5颗满足需求。
第二. 电路最高工作温度50°C, 因此,I hold 值为实际标称值的80%左右,所以 SMD2920P075TF和SMD2920P100TF就能满足要求, 大于需要的I hold=0.45/0.8=0.56A。
第三、动作时间 time:当电流是5A 时 ,SMD2920P075TF和SMD2920P100TF动作时间小于1S进行动作,但为了尽快的对过电流进行保护,我们一般推荐选择动作时间较短时间的SMD2920P075TF。
编辑:黄飞
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原文标题:自恢复保险丝及其选型
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