PTC的温度特性和参数

描述

Resistor----PTC的温度特性和参数

1.PTC的材料以及特性

PTC(Positive temperature coefficient)即负的温度系数,PTC电阻其阻值随着环境温度的升高而下降。PTC热敏电阻根据其内部其内部材质的不同,通常可分为:陶瓷PTC,简称CPTC,和高分子PTC,简称PPTC。PTC热敏电阻----典型的RT(阻值温度)曲线如图9-1所示:

PTC

图9-1:PTC的R-T曲线

PTC的电阻值在一定温度下(居里点)会迅速增加,具有阻值瞬间跳变的特性。利用此特性,可用于半导体热失控期间的过电流和过温保护,所以PTC又叫PTC保险丝。

2.PTC的动作原理

我们知道:对于一个导体,它的阻值为R,当流过导体的电流为I,持续的时间为t时,那么导体产生的热量Q,可用焦耳定律来计算:Q = I^2Rt,可见导体产生的热量与流过导体的电流I的平方成正比,即只要电流增加一点,产生的热量Q将急剧增加。

正常工作时,由于工作电流Ihold较小,流过PTC的电流所产生的热量不足以达到居里点,PTC一直呈现为出厂时的零功率电阻Rmin,通常在毫欧姆级(具体数据,随着PTC的系列不同而有所不同),相当于一个开关的闭合状态,一旦流过PTC的电流Itrip为正常工作电流Ihold的2倍时,PTC内部集聚的热量到达居里点,其阻值立刻将跳变到Rmax,宏观来看,相当于一个开关断开,当然开关真正断开,其阻值为∞,通常Rmax/Rmin的比值,至少大于10^4倍。

由于PTC不分极性,串联在负载回路中,PTC阻值的快速急剧增大,将有效地限制整个回路的工作电流,这样就有效地保护了负载不被烧坏。当断开电源,整个回路的电流消失,大约1分钟时,PTC内部的热量散发冷却后,又自动恢复到初始阻值Rmin。因此PTC又叫可恢复保险丝,或自恢复保险丝,自复位过流保护器等。

3.PTC的关键参数

PTC的关键参数对选型至关重要,尤其是Ihold,Itrip。

Ihold:

保持电流,在23℃的静止空气中,PTC可以通过而不烧断的最大电流。

Itrip:

跳变电流,在23℃的静止空气中,PTC会越过居里点而烧断的最小电流。

Vmax:

最大电压,PTC在额定电流I下所能承受的不损坏的最大电压。

Imax:

最大电流,PTC在额定电压V下所能承受的不损坏的最大故障电流。

PDtype:

典型功耗,在23℃的静止空气中,PTC处于烧断状态时的典型功耗。

Rmin:

最小初始阻值,在23℃的静止空气中,PTC在初始(未焊接或未烧断)状态下的最小电阻。

R1max:

在23℃的静止空气中,烧断一次恢复后的最大阻值,或在260℃回流焊20秒后1小时测量的电阻值。

TtT:

Time to Trip,当故障状态发生时,PPTC设备切换到高阻状态所需的时间。PPTC跳脱时间由故障电流和环境温度决定,故障电流越大或环境温度越高,跳脱时间越短。例如25℃环境温度下,0.5A 1.5s表示0.5A的电流,1.5s后会断开,但若放置在50℃的环境温度中,可能0.3A 1.5s(即只需0.3A的电流,1.5s断开)或者0.5A 1s。(即0.5A的电流只需1s就可以断开)

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