由于PPTC器件在体积、成本和性能方面的改善,导致其在电信、计算机、工业、消费电子产品和汽车应用方面得到了大家的广泛接受。PPTC电路保护器件用于帮助针对有害的过电流浪涌和过热故障进行保护。与传统的熔断器相似的是,PPTC器件能够限制故障状况下具有危险性的大电流通过。但是,PPTC器件能够在故障状况排除后和/或电源断开后复位。
PPTC电路保护器件采用半晶体状聚合物与导电性颗粒复合制造。在正常温度下,这些导电性颗粒在聚合物内构成了低电阻的网络结构(图3)。但是,如果温度上升到器件的切换温度(TSw)时,无论这种状况是由于部件流过很大的电流造成的,还是由于环境温度的上升造成的,聚合物内的晶体物质将会融化并成为无定形物质。在晶体相熔化阶段所出现的体积增长导致导电性颗粒在液力作用下分隔.并导致器件的电阻值出现巨大的非线性增长。
典型情况下.电阻值将增加3~4个数量级。此电阻值在增加后能够将故障条件下流经的电流数量降低到一个较低的稳态水平,从而保护电路内的设备。在故障排除以前以及电路电源断开以前,PPTC器件将保护在其闩锁(高阻值)状态下,而故障排除以及电路电源断开时,导电性复合材料冷却下来并重新结晶.将PPTC恢复成电路内的低阻值状态,受影响的设备也恢复到正常的运行状况。
PPTC器件在电路中作为串联部件使用。此器件所具有的较小外形有助于节省宝贵的板卡空间。而且与传统上要求用户能够接触到的熔断器相反,PPTC器件的可复位功能允许其布置在无法接触到的位置。由于PPTC器件属于固态器件,所以也能耐受机械冲击和振动,从而有助于在广泛的应用范围内提供可靠的保护能力。
虽然PPTC器件经常被称为“可复位的熔断器”,但它属于用于限制电流的非线性热敏电阻器。熔断器属于电流跳闸型器件,而一旦熔断器“熔断”,它所在的电路即被损坏,熔断器上再也无法流过电流。这种电气中断(或断路)属于永久性的状况。
一旦PPTC器件动作,由于它需要有一个很低的焦耳加热泄漏电流或外部热源来保护其已动作状况,所以有一个很小数值的电流通过。一旦故障状况被排除,这个热源即被消除。这时器件就可以恢复到低阻值状态.而电路也就恢复正常。
尽管这种可复位器件有着本质上的明显优点,仍然有一些熔断器可能是电路保护较为适宜方式的状况。在恢复到正常运行状态会造成潜在的安全危险和/或设备上的器件在发生故障后应当进行维护的状况下,采用熔断器或断路器较为合适。例如,在垃圾处理装置中推荐采用一次性的熔断器,因为此装置的刀片在电动机突然恢复运行时有可能导致严重的伤害事故。另一方面,可复位的PPTC器件对于需要立刻恢复运行的电信和网络设备的保护方面是一项合理的解决方案。
最后,设计人员必须决定自己设计的应用要求采用哪种水平的保护。决定是否适合采用某一具体保护器件的最好方式是进行一次全面的系统测试。 |