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自恢復保險絲

2019-02-05 01:38:08 唐立生
自恢復保險絲是一種過(guò)流電子保護元件,采用高分子有機聚合物在高壓、高溫,硫化反應的條件下,攙加導電粒子材料后,經(jīng)過(guò)特殊的工藝加工而成。傳統保險絲過(guò)流保護,僅能保護一次,燒斷了需更換,而自恢復保險絲具有過(guò)流過(guò)熱保護,自動(dòng)恢復雙重功能。在習慣上把 PPTC(PolyerPositiveTemperature Coefficent)也叫自恢復保險絲。嚴格意義講:PPTC不是自恢復保險絲,ResettableFuse才是自恢復保險絲。

目錄

  • 1工作原理

  • 2動(dòng)作原理

  • 3選型

  • 4技術(shù)標準

  • 5相關(guān)應用

  • ? 鎮流器

  • ? 變壓器

  • ? 喇叭

  • ? 電池

  • ? 化學(xué)電池

  • 6分類(lèi)

  • 7封裝工藝

  • 8相關(guān)問(wèn)題

1工作原理

自恢復保險絲是由經(jīng)過(guò)特殊處理的聚合樹(shù)脂(Polymer)及分布在里面的導電粒子(Carbon Black)組成。在正常操作下聚合樹(shù)脂緊密地將導電粒子束縛在結晶狀的結構外,構成鏈狀導電電通路,此時(shí)的自恢復保險絲為低阻狀態(tài)(a),線(xiàn)路上流經(jīng)自恢復保險絲的電流所產(chǎn)生的熱能小,不會(huì )改變晶體結構。當線(xiàn)路發(fā)生短路或過(guò)載時(shí),流經(jīng)自恢復保險絲的大電流產(chǎn)生的熱量使聚合樹(shù)脂融化,體積迅速增長(cháng),形成高阻狀態(tài)(b),工作電流迅速減小,從而對電路進(jìn)行限制和保護。當故障排除后,自恢復保險絲重新冷卻結晶,體積收縮,導電粒子重新形成導電通路,自恢復保險絲恢復為低阻狀態(tài),從而完成對電路的保護,無(wú)須人工更換。[1]

2動(dòng)作原理

自恢復保險絲的動(dòng)作原理是一種能量的動(dòng)態(tài)平衡,流過(guò)自恢復保險絲系列元件的電流由于自恢復保險絲系列的關(guān)系產(chǎn)生熱量,產(chǎn)生的熱全部或部分散發(fā)到環(huán)境中,而沒(méi)有散發(fā)出去的熱便會(huì )提高自恢復保險絲系列元件的溫度。正常工作時(shí)的溫度較低,產(chǎn)生的熱和散發(fā)的熱達到平衡。自恢復保險絲系列元件處于低阻狀態(tài),自恢復保險絲系列不動(dòng)作,當流過(guò)自恢復保險絲系列元件的電流增加或環(huán)境溫度升高,但如果達到產(chǎn)生的熱和散發(fā)的熱的平衡時(shí),自恢復保險絲系列仍不動(dòng)作。當電流或環(huán)境溫度再提高時(shí),自恢復保險絲系列會(huì )達到較高的溫度。若此時(shí)電流或環(huán)境溫度繼續再增加,產(chǎn)生的熱量會(huì )大于散發(fā)出去的熱量,使得自恢復保險絲系列元件溫度驟增,在此階段,很小的溫度變化會(huì )造成阻值的大幅提高,這時(shí)自恢復保險絲系列元件處于高阻保護狀態(tài),阻抗的增加限制了電流,電流在很短時(shí)間內急劇下降,從而保護電路設備免受損壞,只要施加的電壓所產(chǎn)生的熱量足夠自恢復保險絲系列元件散發(fā)出的熱量,處于變化狀態(tài)下的自恢復保險絲系列元件便可以一直處于動(dòng)作狀態(tài)(高阻)。當施加的電壓消失時(shí),自恢復保險絲系列便可以自動(dòng)恢復了。

3選型

1、確定電路的一下參數:
a 最大工作環(huán)境溫度 b 標準工作電流 c 最大工作電壓(Umax) d 最大故障電流(Imax)
2、選擇能適應電路最大環(huán)境溫度和標準工作電流的自恢復保險絲元件
使用溫度折減{環(huán)境溫度(℃)的工作電流(A)}表并選擇與電路最大環(huán)境溫度最匹配的溫度。瀏覽該欄以查閱等于或大于電路標準工作電流值。
3、將所選元件的最大電氣額定值與電路最大工作電壓和故障電流作比較
使用電氣特性表來(lái)驗證您在第2步中所選的元件是否將采用電路的最大工作電壓和故障電流。查閱裝置的最大工作電壓和最大故障電流。確保Umax和Imax大于或等于電路的最大工作電壓和最大故障電流。
4、確定動(dòng)作時(shí)間
動(dòng)作時(shí)間是當故障電流出現在整臺裝置上時(shí)將此元件切換到高電阻狀態(tài)所用的時(shí)間量。為了提供預期的保護功能,明確自恢復保險絲元件的工作時(shí)間是很重要的。如果您選擇的元件動(dòng)作過(guò)快,則會(huì )出現異常動(dòng)作或有害的動(dòng)作。如果元件動(dòng)作過(guò)慢,則受到保護的組件在元件切換到高電阻狀態(tài)之前可能損壞。
使用25℃的典型動(dòng)作時(shí)間曲線(xiàn)來(lái)確定自恢復保險絲元件的動(dòng)作時(shí)間對于電路來(lái)說(shuō)是過(guò)快還是過(guò)慢。如果是則返回第2步重新選擇備用元件。
5、驗證環(huán)境工作溫度
確保應用場(chǎng)合的最小和最大環(huán)境溫度在自恢復保險絲元件的工作溫度范圍內。大多數自恢復保險絲元件的工作溫度范圍介于-40℃到85℃。
6、驗證自恢復保險絲元件的外形尺寸
使用外形尺寸表來(lái)將您選擇的自恢復保險絲的外形尺寸與應用場(chǎng)合的空間條件比較。[3]

4技術(shù)標準

1、 額定零功率電阻
PPTC熱敏電阻應按零功率電阻分檔包裝,并在外包裝標明阻值范圍。耐壓、耐流能力測試后,每組樣品中自身前的電阻變化率極差δ|Ri后-Ri前/Ri前-(Rj后-Rj前)/Rj前 |≤100%
2、 PTC效應
說(shuō)一種材料具有PTC (Positive Temperature Coefficient) 效應, 即正溫度系數效應,僅指此材料的電阻會(huì )隨溫度的升高而增加。如大多數金屬材料都具有PTC效應。在這些材料中,PTC效應表現為電阻隨溫度增加而線(xiàn)性增加,這就是通常所說(shuō)的線(xiàn)性PTC效應。
3、 非線(xiàn)性PTC效應
經(jīng)過(guò)相變的材料會(huì )呈現出電阻沿狹窄溫度范圍內急劇增加幾個(gè)至十幾個(gè)數量級的現象,即非線(xiàn)性PTC效應。相當多種類(lèi)型的導電聚合體會(huì )呈現出這種效應,如高分子PTC熱敏電阻。這些導電聚合體對于制造過(guò)電流保護裝置來(lái)說(shuō)非常有用。
4、 初始電阻 Rmin
在被安裝到電路中之前,環(huán)境溫度為25℃的條件下測試,自復保險絲系列的高分子PTC熱敏電阻的阻值。
5、 Rmax
在室溫條件下,自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻動(dòng)作或回流焊
接安裝到電路板中一小時(shí)后測得的最大電阻值。
6、 最小電阻(Rmin)/最大電阻(Rmax)
在指定環(huán)境溫度下,例如:25℃,安裝到電路之前特定型號的自復保險絲系列高分子熱敏電阻的阻值會(huì )在規定的一個(gè)范圍內,即在最小值(Rmin)和最大值(Rmax)之間。此值被列在規格書(shū)中的電阻欄里。
7、 維持電流 Ihold
維持電流是自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻保持不動(dòng)作情況下可以通過(guò)的最大電流。在限定環(huán)境條件下,裝置可保持無(wú)限長(cháng)的時(shí)間,而不會(huì )從低阻狀態(tài)轉變至高阻狀態(tài)。
8、 動(dòng)作電流 Itrip
在限定環(huán)境條件下,使自復保險絲系列高分子熱敏電阻在限定的時(shí)間內動(dòng)作的最小穩態(tài)電流。
9、 最大電流 Imax (耐流值)
在限定狀態(tài)下, 自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻安全動(dòng)作的最大動(dòng)作電流,即熱敏電阻的耐流值。超過(guò)此值,熱敏電阻有可能損壞,不能恢復。此值被列在規格書(shū)中的耐流值一欄里。
10、泄漏電流Ires
自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻鎖定在其高阻狀態(tài)時(shí),通過(guò)熱敏電阻的電流。
11、最大工作電流/正常操作電流
在正常的操作條件下,流過(guò)電路的最大電流。在電路的最大環(huán)境工作溫度下,用來(lái)保護電路的自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻的維持電流一般來(lái)說(shuō)比工作電流大。
12、動(dòng)作
自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻在過(guò)電流發(fā)生或環(huán)境溫度增加時(shí)由低阻值向高阻值轉變的過(guò)程。
13、動(dòng)作時(shí)間
過(guò)電流發(fā)生開(kāi)始至熱敏電阻動(dòng)作完成所需的時(shí)間。對任何特定的自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻而言,流經(jīng)電路的電流越大,或工作的環(huán)境溫度越高,其動(dòng)作時(shí)間越短。
14、Vmax 最大電壓(耐壓值)
在限定條件下, 自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻動(dòng)作時(shí),能安全承受的最高電壓。即熱敏電阻的耐壓值。超過(guò)此值,熱敏電阻有可能被擊穿,不能恢復。此值通常被列在規格書(shū)中的耐壓值一欄里。
15、最大工作電壓
在正常動(dòng)作狀態(tài)下,跨過(guò)自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻兩端的最大電壓。在許多電路中,相當于電路中電源的電壓。
16、導電聚合體
在此指由導電粒子(炭黑,碳纖維,金屬粉末,金屬氧化物等)填充絕緣的高分子材料(聚烯烴,環(huán)氧樹(shù)脂等)而制得的導電復合材料。
17、環(huán)境溫度
在熱敏電阻或者一個(gè)聯(lián)有熱敏電阻元件的電路周?chē)o止空氣的溫度。
18、工作溫度范圍
P元件可以安全工作的環(huán)境溫度范圍。
19、最大工作環(huán)境溫度
預期元件可以安全工作的最高環(huán)境溫度。
20、功率耗損
自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻動(dòng)作后所消耗的功率,通過(guò)計算流過(guò)熱敏電阻的泄漏電流和跨過(guò)熱敏電阻的電壓的乘積得到。
21、高溫,高濕老化
在室溫下, 測量自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻在較長(cháng)時(shí)間(如150小時(shí))處于較高溫度(如85℃)及高濕度(如85% 濕度)狀態(tài)前后的阻值的變化。
22、被動(dòng)老化測試
室溫下,測量自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻長(cháng)時(shí)間(如1000小時(shí))處于較高溫度(如70℃或85℃)狀態(tài)前后的阻值變化。
23、冷熱打擊測試
在室溫下,自復保險絲系列高分子PTC熱敏電阻的阻值在溫度循環(huán)前后的變化的測試結果。(例如,在-55℃及+125℃之間循環(huán)10次)。
24、PTC強度β
PTC熱敏電阻具有足夠的PTC強度且不能出現NTC現象。 β=lgR140°C/R室溫≥5 R140°C、R室溫 為140℃與室溫時(shí)的額定零功率電阻值。
25、動(dòng)作特性
PTC熱敏電阻在耐壓、耐流試驗前、后都應進(jìn)行不動(dòng)作特性測試,并且,其中R為進(jìn)行不動(dòng)作特性試驗時(shí)熱敏電阻兩端的U/I,Rn為額定零功率電阻初測值或復測值。
26、恢復時(shí)間
PTC熱敏電阻動(dòng)作后的恢復時(shí)間應不大于60S。
27、失效模式試驗
在進(jìn)行失效模式試驗時(shí),高聚PTC熱敏電阻可能隨試驗或處于失效狀態(tài),允許的失效模式是開(kāi)路或高阻狀態(tài),但整個(gè)試驗過(guò)程中不得出現低阻態(tài)或起明火。

5相關(guān)應用

鎮流器

日光燈需要一個(gè)鎮流器產(chǎn)生高電壓和大電流來(lái)點(diǎn)著(zhù)。鎮流器控制日光燈的電氣特性。開(kāi)燈時(shí)電子鎮流器在燈的兩端產(chǎn)生高壓沖擊使燈點(diǎn)著(zhù),在電子鎮流器中形成自振蕩電路,該振蕩電路由晶體管控制。許多電子鎮流器是由于燈的原因而發(fā)生故障。當燈被短接、達到使用期限或燈被取開(kāi)時(shí),會(huì )出現過(guò)流情況,而導致燈的陰極開(kāi)路。由于功率因數緣故,負載電阻變低。在起動(dòng)期間,鎮流器在非正常工作電流、高振蕩頻率狀態(tài)下工作三次以上;開(kāi)關(guān)電路產(chǎn)生過(guò)電流而導致鎮流器發(fā)生故障。
自恢復保險絲可提供燈在達到使用期限時(shí)的保護和晶體管的故障保護。由于鎮流器經(jīng)常 因為晶體管的上下端電壓開(kāi)關(guān)同時(shí)打開(kāi)而發(fā)生故障,所以對晶體管的故障保護是具有重要意義的。
首先,自復保險絲具有可自動(dòng)復原的性能,可減少產(chǎn)品的返修和服務(wù)的次數,從而降低成本。其次,因為自復保險絲能在極短的時(shí)間內動(dòng)作,以保護到電路中一些比較敏感的電阻,使鎮流器的可靠性和使用壽命得以提高。第三,自復保險絲的功耗非常低,在正常電流工作狀態(tài)下不會(huì )出現極端發(fā)熱的現象而消耗能源。在正常工作電流下阻值非常?。ㄍǔV挥辛泓c(diǎn)幾歐)因而不會(huì )形成振蕩電路。第四,自復保險絲的體積小,在電路板上占用的空間小,便于設計。

變壓器

帶有變壓器的電源設備的故障主要是由于過(guò)流產(chǎn)生的,而導致過(guò)流的原因通常是電路短路或負載減小;發(fā)生故障時(shí)會(huì )導致電路冒煙、著(zhù)火,以至于損壞電路以及接口。低壓鹵化燈結構的燈體的變壓器常由于短路而產(chǎn)生故障。如果變壓器和燈體之間安裝和連接不正當,就更易于損壞。由于燈是并聯(lián)使用的,短路時(shí)電流特別大。把自復保險絲安裝在變壓器的第二線(xiàn)圈上可防止短路和過(guò)載故障。

喇叭

喇叭系統的保護要求比較嚴格。普通保險絲在喇叭中僅起一次性的保護作用,使產(chǎn)品的返修率上升;另外,額外的保險盒和電線(xiàn)使制造商的成本增加。還有,使用的保險絲還必須符合規格,錯誤規格的保險絲會(huì )使喇叭受損。安裝斷路器也是一個(gè)解決的方法;但是,在它們還沒(méi)有斷開(kāi)前,在開(kāi)始斷開(kāi)時(shí)會(huì )制造噪音。所以,最好的選擇是自復保險絲自復保險絲元件。自復保險絲在斷開(kāi)狀態(tài)(呈高阻態(tài))時(shí)相當于一個(gè)軟開(kāi)關(guān),在故障消除時(shí),會(huì )自動(dòng)恢復到低阻通路的狀態(tài)。

電池

a、手機電池組:手機電池組關(guān)鍵在于它本身的應用特性,這種電池是被裝于一個(gè)又小又輕并且很窄的盒子里面。(NICD、NiMH、Li-ION)這三種主要的化學(xué)電池都是裝于這種世界通用的盒 子里面的。一般電池組的工作電壓小于10V,最大充電電壓為16V,最新品種的電池組的工作電壓甚至更低,在3~4V之間。這意味著(zhù)電池組的包裝的改變非???,從焊接的帶狀發(fā)展到印刷電路板上的貼裝元件。電池組都需要電路保護裝置,如VTP210G,能夠在60C時(shí)把電流保持在1安培左右。保護電路的阻值越低,能源的損耗越小,元件選擇的空間也越大。
b、無(wú)繩電話(huà)電池:無(wú)繩電話(huà)通過(guò)的電流和電壓比較小。SRP120、LTP070和LTP100都是很好的過(guò)流保護元件。
c、無(wú)線(xiàn)電通信電池:無(wú)線(xiàn)電通信用的電流比手機電池的電流大,比手提電腦的工作電流小。LR4系列的工作電流為7.3安培,體積小、重量輕,非常適合這方面的應用。具有大工作電流的SRP或LTP系列也可適用。

化學(xué)電池

化學(xué)電池的應用越來(lái)越廣,這些元件的應用將會(huì )使電池組有了一個(gè)更好、費用更低的保護裝置。
A、NiCD電池:低阻抗、化學(xué)特性穩定的NiCD電池沒(méi)有像NiMH和Li-ION電池那樣對過(guò)電流那么敏感。但由于損耗低,應用還很廣泛。然而,在短路或過(guò)電流狀態(tài),它們的低內阻會(huì )導致較高的電流通過(guò)。通常這些電池的故障原因都是過(guò)流,而不是過(guò)熱,由任何電池材料應用的產(chǎn)品都適用。
B、NiMH電池:NiMH電池比NiCD電池有更高的能源密度。當超過(guò)90C時(shí),這些電池更易退化。用VTP或LTP比SRP/LR4材料更適合保護該種電池。根據電池的設計方法,SRP和LR4都可對該電池進(jìn)行保護,但用LTP、VTP時(shí)的導熱性能更強。 C、Li-ION電池:在所有的化學(xué)電池中,Li-ION電池的能源密度最大,化學(xué)特性最為敏感。在使用和充電時(shí),需裝有電路保護裝置。一般的保護裝置是一個(gè)集成電路,但這不是最安全的,因為該集成電路的本身也可能會(huì )造成短路或其CMOS啟動(dòng)失敗使保護裝置不安全。當超過(guò)90C時(shí),Li-ION電池也會(huì )開(kāi)始退化,由于這種電池的電壓最大,因此電路保護的要求就更嚴格了。雖然LTP、SRP等系列已早用于該電池中,但最合適的PTC元件時(shí)VTP;對于大容量的Li-ION電池,LR4系列的動(dòng)作時(shí)間更短,比SRP系列更適用。
1、自復保險絲在可充電電池組中的應用
1)、問(wèn)題與分析:NICD、NiMH、Li-ION常用于移動(dòng)電話(huà)和電腦的特別保護電路中。這些電池組產(chǎn)生故障的原因通常有:正負極終端意外短路;充電器不能停止對已充滿(mǎn)電的電池充電;用錯充電器或電池的極性裝反。把PTC貼片系列串聯(lián)安裝于電池組的各個(gè)單元中,可對電路提供過(guò)流和過(guò)溫保護。
2)、保護要求:在發(fā)生故障時(shí),移動(dòng)電話(huà)的電壓可達到16V,電腦的電壓可達到24V;其電流可達到100安培。在過(guò)充電狀況,電池組需要進(jìn)行過(guò)溫保護,NiCD電池不能超過(guò)120C,NiMH和Li-ION電池不能超過(guò)90C。
3)、PTC元件的選型:LTP、VTP和LR4常用于移動(dòng)電話(huà)和無(wú)繩電話(huà)中,具有較高保持電流的SRP、LTP和LR4系列常用于桌面與手提電腦中。對于NiMH電池組,VTP、LTP材料可允許設計者增加熱導保護功能。某些特殊應用的貼片和VTP系列可用于A(yíng)AA電池單元中。

6分類(lèi)

自恢復保險絲根據材料可分為聚合物高分子PPTC和陶瓷CPTC兩種自恢復保險絲兩種,根據封裝形式又可分為,引線(xiàn)插件和SMD貼片兩種。還可以根據電壓分為600V,250V,130V,120V,72V,60V,30V,24V,16V,6V等
聚合物PPTC的主要優(yōu)點(diǎn)有:常溫零功率電阻可以作得很小,大電流產(chǎn)品只有幾個(gè)毫歐姆,在路功耗較小,可以忽略不計、體積相對較小??纱?lián)在易損電路內作過(guò)流保護、溫度保險絲用,阻值突變速度快,在幾個(gè)ms數量級,熱容小,恢復時(shí)間短,耐沖擊,可循環(huán)保護達8000次之多。PTC可以作過(guò)溫度保險絲用,因此在電路中在一定程度上體現出了溫度保險絲性能和溫度保險絲作用。達到在電路中實(shí)現過(guò)流保護和過(guò)溫保護的雙重保護功能。
陶瓷CPTC的主要優(yōu)點(diǎn)為制造容易,相對價(jià)格便宜,但電阻大、體積大、在路損耗大,有幾十至幾千Ω范圍,適宜作小電流過(guò)流保護,高溫過(guò)熱時(shí)易出現負阻效應(阻值變?。?、保護速度慢,在上百ms的數量級、熱容大,恢復時(shí)間長(cháng)。應用范圍相對較窄,如不能應用于快速保護的電路、汽車(chē)線(xiàn)束保護、PCB線(xiàn)跡保護等,多應用于發(fā)熱器件、在某些小信號回路,不需要考慮損耗的地方可以選用。

7封裝工藝

選擇改性環(huán)氧樹(shù)脂作聚乙烯/炭黑自恢復保險絲的封裝材料,研究了封裝對保險絲熱特性的影響,封裝層影響芯料的散熱能力,當通過(guò)電流足夠大時(shí),封裝對保險絲的動(dòng)作時(shí)間幾乎沒(méi)有影響 ,當通過(guò)電流較小時(shí),封裝層在120℃(聚乙烯熔點(diǎn))下固化的保險絲由于封裝層與芯料之間存在一定的空隙,芯料散熱能力變差,且芯料的熱膨脹可以順利進(jìn)行,動(dòng)作時(shí)間變短。因此,保險絲封裝應在芯料達到最大熱膨脹的溫度下進(jìn)行。

8相關(guān)問(wèn)題

1. 高分子PTC熱敏電阻主要應用于哪些方面?
高分子PTC熱敏電阻可用于計算機及其外部設備、移動(dòng)電話(huà)、電池組、遠程通訊和網(wǎng)絡(luò )裝備、變壓器、工業(yè)控制設備、汽車(chē)及其它電子產(chǎn)品中,起到過(guò)電流或過(guò)溫保護作用。
2. 高分子PTC熱敏電阻與保險絲、雙金屬電路斷路器及陶瓷PTC熱敏電阻的主要區別是什么?
高分子PTC熱敏電阻是一種具有正溫度系數特性的導電高分子材料,它與保險絲之間最顯著(zhù)的差異就是前者可以多次重復使用。這兩種產(chǎn)品都能提供過(guò)電流保護作用,但同一只高分子PTC熱敏電阻能多次提供這種保護,而保險絲在提供過(guò)電流保護之后,就必須用另外一只進(jìn)行替換。
高分子PTC熱敏電阻與雙金屬電路斷路器的主要區別在于前者在事故未被排除以前一直出于關(guān)斷狀態(tài)而不會(huì )復位,但雙金屬電路斷路器在事故仍然存在時(shí)自身就能復位,這就可能導致在復位時(shí)產(chǎn)生電磁波及火花。同時(shí),在電路處于故障條件下重新接通電路可能損壞設備,因而不安全。高分子PTC熱敏電阻能夠一直保持高電阻狀態(tài)直到排除故障。
高分子PTC熱敏電阻與陶瓷PTC熱敏電阻的不同在于元件的初始阻值、動(dòng)作時(shí)間(對事故事件的反應時(shí)間)以及尺寸大小的差別。具有相同維持電流的高分子PTC熱敏電阻與陶瓷PTC熱敏電阻相比,高分子PTC熱敏電阻尺寸更小、阻值更低,同時(shí)反應更快。
3. 高分子PTC熱敏電阻的工作原理是什么?
高分子PTC熱敏電阻是由填充炭黑顆粒的聚合物材料制成。這種材料具有一定導電能力,因而能夠通過(guò)額定的電流。如果通過(guò)熱敏電阻的電流過(guò)高,它的發(fā)熱功率大于散熱功率,此時(shí)熱敏電阻的溫度將開(kāi)始不斷升高,同時(shí)熱敏電阻中的聚合物基體開(kāi)始膨脹,這使炭黑顆粒分離,并導致電阻上升,從而非常有效地降低了電路中的電流。這時(shí)電路中仍有很小的電流通過(guò),這個(gè)電流使熱敏電阻維持足夠溫度從而保持在高電阻狀態(tài)。當故障排除之后,高分子PTC熱敏電阻很快冷卻并將回復到原來(lái)的低電阻狀態(tài),這樣又象一只新的熱敏電阻一樣可以重新工作了。
4. 怎樣才能知道我手中的產(chǎn)品或樣品是哪一種型號的高分子PTC熱敏電阻?
大部分高分子PTC熱敏電阻標有產(chǎn)品的規格或型號,在產(chǎn)品規格書(shū)中也列出了標準的產(chǎn)品標志。但有些標志只能被有識別能力的廠(chǎng)商或代理識別。
5. 高分子PTC熱敏電阻的電阻值在非斷路狀態(tài)時(shí)會(huì )改變嗎?
高分子PTC熱敏電阻的電阻值隨著(zhù)工作環(huán)境的變化會(huì )略有改變,一般隨著(zhù)溫度及電流的增加電阻值升高,反之降低。
6. 高分子PTC熱敏電阻的存貯期多長(cháng)?
如果存貯得當,高分子PTC熱敏電阻的存貯期沒(méi)有什么期限限制。若暴露在過(guò)潮或過(guò)高溫度下,一些規格產(chǎn)品性能可能會(huì )改變,比如錫鉛的可焊性等,但是在正常的電器元件保存條件下可以長(cháng)期保存。
7. 什么情況下高分子PTC熱敏電阻可以復位?復位的速度有多快?
一般情況下只要除去加載在熱敏電阻兩端的電壓,熱敏電阻即可復位;但如果外界環(huán)境溫度很高時(shí)(如150℃)熱敏電阻不能復位。高分子PTC熱敏電阻回復到低電阻狀態(tài)需要的時(shí)間取決于多種因素:產(chǎn)品的類(lèi)型、裝配形式、結構、外界溫度、斷路狀態(tài)的持續時(shí)間等。一般復位時(shí)間小于幾分鐘,某些情況下只需幾秒鐘熱敏電阻即可復位。
8. 高分子PTC熱敏電阻是自動(dòng)復位嗎?
一旦排除故障和切斷電源,熱敏電阻即可復位,這時(shí)需要斷開(kāi)電路(維持電流)使熱敏電阻冷卻。熱敏電阻中聚合物集體材料因冷卻收縮從而炭黑顆粒重新連接起來(lái),使電阻降低。這與雙金屬片裝置的自動(dòng)復位不同。典型的雙金屬裝置即使故障沒(méi)有排除也能復位,這導致在故障狀態(tài)和保護狀態(tài)之間不停切換,這可能損壞設備。但高分子PTC熱敏電阻會(huì )保持在高電阻狀態(tài)直到故障排除。
9. 能清洗高分子PTC熱敏電阻嗎?
許多普通的電氣元件清洗劑都可用來(lái)清洗該高分子PTC熱敏電阻,但是一些清洗劑可能會(huì )損害熱敏電阻的性能,清洗前最好進(jìn)行試驗或到我公司咨詢(xún)。
10. 高分子PTC熱敏電阻可以并聯(lián)使用嗎?
可以。這樣的主要優(yōu)點(diǎn)是可以降低電阻并提高維持電流。
11. 高分子PTC熱敏電阻可以串聯(lián)使用嗎?
對多數使用來(lái)說(shuō)這樣沒(méi)有什么好處,這樣做是不實(shí)用的。因為總是有一個(gè)高分子PTC熱敏電阻先斷開(kāi),所以其它熱敏電阻根本起不到額外的保護作用。
12. 壓力對高分子PTC熱敏電阻有何影響?
施加在熱敏電阻上的壓力可能影響產(chǎn)品的電性能。如果在熱敏電阻切斷電路時(shí)壓力太大并限制了產(chǎn)品的膨脹,這將使熱敏電阻失去特定的功能而損壞。應該注意不能將熱敏電阻安裝在限制其膨脹的地方。
13. 將高分子PTC熱敏電阻封裝起來(lái)有何影響?
一般說(shuō)來(lái)我們并不主張對本公司的熱敏電阻產(chǎn)品進(jìn)行額外的封裝。如果一定要進(jìn)行封裝的話(huà)則應該注意對封裝材料的選擇。如果封裝材料太硬,則會(huì )阻礙熱敏電阻的膨脹,從而影響熱敏電阻的正常使用。即使使用“軟”的密封材料,熱敏電阻的散熱性能也會(huì )受到影響。選型時(shí)應充分考慮封裝對產(chǎn)品性能的影響,需要對產(chǎn)品進(jìn)行封裝時(shí)請向我公司咨詢(xún)。
14. 高分子PTC熱敏電阻的失效形式是什么?
高分子PTC熱敏電阻典型失效形式是產(chǎn)品室溫電阻變得太大,這時(shí)產(chǎn)品的維持電流將變小。為了獲得UL認證,熱敏電阻必須達到兩個(gè)標準:(1)能斷路6000次而仍具有PTC能力;(2)保持斷路狀態(tài)1000小時(shí)而仍具有PTC能力。如果熱敏電阻在故障狀態(tài)時(shí)超過(guò)了它的額定電壓或電流,或者斷路次數超出了UL檢測要求,則熱敏電阻可能變形和燃燒。
15. 在最大電壓或斷路電流下高分子PTC熱敏電阻可以工作多少次?
每一個(gè)高分子PTC熱敏電阻都有額定工作電壓,在故障發(fā)生時(shí)可以承受額定的斷路電流。為獲得UL認證,開(kāi)關(guān)必須能斷路6000次并保持PTC性質(zhì)。對用在通信設備(交換機、培訓架保安單元等)中的熱敏電阻來(lái)說(shuō),行標中規定了產(chǎn)品的使用壽命。這要求開(kāi)關(guān)少則數十次,多則上百次能回復到初始特性值,設計者應牢記高分子PTC熱敏電阻是用來(lái)防止故障的而不是將其斷路狀態(tài)象其正常狀態(tài)一樣使用。
16. 涂覆于高分子PTC熱敏電阻上的組分是什么?
對B系列產(chǎn)品的封裝材料為阻燃環(huán)氧樹(shù)脂,對D、DL系列熱敏電阻則為聚酯薄膜。這些材料符合UL94V-0或IEC95-2-2標準的要求。
17. 高分子PTC熱敏電阻在使用時(shí)的最高環(huán)境溫度是多少?
這取決于所使用的產(chǎn)品系列。我們的產(chǎn)品在大多數使用狀態(tài)下的環(huán)境溫度可達到85℃,對某些產(chǎn)品系列(如DL系列產(chǎn)品),只到70℃。對于表面貼裝型的產(chǎn)品,可以短時(shí)間內承受焊錫焊接溫度。在環(huán)境溫度超過(guò)開(kāi)關(guān)溫度時(shí),熱敏電阻無(wú)法正常工作。
18. 電流超過(guò)維持電流IH但未達到動(dòng)作電流IT會(huì )怎樣?
維持電流IH是指在指定外界條件下能通過(guò)高分子PTC熱敏電阻而不會(huì )導致其動(dòng)作(變成高電阻斷路狀態(tài))的最大穩定電流。動(dòng)作電流IT是在指定條件下通過(guò)高分子PTC熱敏電阻會(huì )導致其動(dòng)作的最小穩定電流。
此時(shí)熱敏電阻在不同情況可表現出不同的行為,這主要包括:環(huán)境溫度、裝配形式、熱敏電阻的阻值等。因而熱敏電阻可能保持低電阻狀態(tài),或者很快動(dòng)作,也可能經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間才動(dòng)作。
在IH和IT之間的電流值可用一個(gè)區域表示,在這個(gè)區域與熱敏電阻的開(kāi)關(guān)狀態(tài)有關(guān),但電流數值范圍不能確切預測。如果電流足夠高,熱敏電阻或者可能維持低電阻狀態(tài)且保持這個(gè)低電流或者可能轉變入高電阻狀態(tài),這取決于熱敏電阻的初始電阻、外界環(huán)境以及裝配條件。
19. IH和IT之間的關(guān)系是什么?為什么有差別?
我們大部分產(chǎn)品IT和IH之間是2:1的關(guān)系。一些產(chǎn)品可能低達1.7:1而另一些產(chǎn)品可能高達3:1。熱敏電阻的材料、加工方式及焊接形式的不同決定了IT與IH的比值。我們大部分產(chǎn)品的實(shí)際比值為2:1。
20. Rmin、Rmax和Rl有什么不同?
在指定條件下(例如:20℃),使用前特定型號熱敏電阻的電阻值在規定的一個(gè)范圍內,即在最小值(Rmin)和最大值(Rmax)之間。高分子PTC熱敏電阻在室溫下動(dòng)作結束1小時(shí)后的電阻最大值或焊接到電路板一小時(shí)后的電阻值為Rl。
21. 高分子PTC熱敏電阻動(dòng)作結束后1小時(shí),復位的電阻是多少?
應低于熱敏電阻的Rl。
22. 高分子PTC熱敏電阻在斷路狀態(tài)的電阻是多少?
高分子PTC熱敏電阻在斷路狀態(tài)下的電阻取決于以下因素:使用的產(chǎn)品規格、通過(guò)產(chǎn)品的電壓及電流。電阻值可用以下公式求出:Rt=V2/Pd。
23. 高分子PTC熱敏電阻在動(dòng)作狀態(tài)下的工作壽命是多少?
UL認證要求熱敏電阻產(chǎn)品在失去PTC特性前能保持1000小時(shí)的斷路狀態(tài)。在低于產(chǎn)品最高額定電壓和電流的情況下可保持更長(cháng)時(shí)間的斷路狀態(tài)。長(cháng)時(shí)間處于斷路狀態(tài)可能會(huì )導致熱敏電阻在復位后不能回復其初始電阻值和其它一些初始特性。每個(gè)熱敏電阻的回復程度主要取決于故障條件和產(chǎn)品規格。
24. 高分子PTC熱敏電阻的電壓降是多少?
這取決于所使用的產(chǎn)品規格。如果知道該種規格熱敏電阻的電阻值和穩定工作狀態(tài)下通過(guò)的電流,電壓降一般是可以計算的。典型的電壓降數值可由Rmax值求出,如果沒(méi)有Rmax值,該電壓降值為Rmin和Rl的平均值。若用Iop表示正常工作電流,Rp表示高分子PTC熱敏電阻的電阻,則電路的電壓降Vdrop可由公式:Vdrop=Iop×Rp求出。
25. 高分子PTC熱敏電阻是否可以與過(guò)電壓保護裝置一起工作?
在遠程通訊應用中,高分子PTC熱敏電阻多數與過(guò)電壓保護裝置并用。這些過(guò)電壓保護裝置,包括固體放電管、氣體放電管、MOV、二極管等,可以對雷電、高頻感應、電力線(xiàn)搭接等產(chǎn)生的高壓進(jìn)行保護,而高分子PTC熱敏電阻則對產(chǎn)生的過(guò)流進(jìn)行保護。
26、高聚物過(guò)流保護元件是自動(dòng)復位嗎?
只要排除故障和切斷電源,高聚物過(guò)流保護元件即可復位。但這時(shí)需要斷開(kāi)電路使過(guò)流保護元件冷卻,以保證器件內聚合物與導電材料自動(dòng)恢復到正常狀態(tài)。
27、對高聚物過(guò)流保護元件施加壓力有何影響?
對高聚物過(guò)流保護元件施加壓力可能影響產(chǎn)品的電性能。對工作狀態(tài)下的過(guò)流保護元件施加壓力太大并限制了產(chǎn)品的膨脹,將使其推動(dòng)特定的功能而被損壞。應該避免將過(guò)流保護元件安裝在限制其膨脹的地方。
28、封裝高聚物過(guò)流保護元件會(huì )有何影響?
通常情況,一般不要對高聚物過(guò)流保護元件進(jìn)行額外的封裝。如果一定要封裝,則應該新學(xué)說(shuō)堅封裝材料的選擇。封裝材料太硬,會(huì )阻礙過(guò)流保護元件的膨脹,軟的密封材料,也會(huì )影響過(guò)流保護元件的散熱效果。所以選型時(shí)應充分考慮封裝對產(chǎn)品性能的影響,需要時(shí)請向我公司咨詢(xún)。