K课堂丨自恢复保险丝基本特性详解

 

 

自恢复保险丝是一种过流保护器件，英文字母表示为PPTC，采用高分子有机聚合物在高压、高温、硫化反应的条件下混合导电粒子材料后，经过特殊技术加工而成。PPTC自恢复保险丝在故障排除和电路电源断开之后能够自动复位，进而减少了保固、服务和维修费用。本篇主要讲解自恢复保险丝参数和自恢复保险丝基本特性的介绍。

 

自恢复保险丝参数

（1）“保持电流”是指在25℃环境温度下之最大工作电流。

（2）“跳脱电流”是指在25℃环境温度启动保护的最小电流。

（3）“最大电压”是指自恢复保险丝的最大工作电压。

（4）“最大电流”是指自恢复保险丝能承受的最大电流。

（5）“最大动作时间”是指5倍保持电流下最大动作时间。

（6）“消耗功率”是指25℃环境温度时自恢复保险丝动作状态下的消耗功率。

（7）“电阻值范围”R min是指在25℃温度条件下的初始阻值(焊接前)；R1 max是指25℃温度条件下,焊接一小时后的最大阻值。

 

自恢复保险丝基本特性

1.工作原理

PPTC电路保护器件是由高分子聚合物掺加导体所制成的。在正常温度下聚合物呈现结晶状并将导体束缚成紧密的导电链，从而构成一个低阻抗的连接。当大电流通过或周围环境温度升高导致器件温度高于动作温度时，聚合物融化体积膨胀从而使导体成无规律排列，并导致阻抗迅速提高。

 

2.动作原理
 

 

PPTC的动作曲线

在图中的“Point1”时温度较低，产生的热量和散发的热量达到平衡，但是当流过的电流较多或是环境温度较高时，会产生较高的热量，而提高PPTC的温度，当电流或环境温度的增加并不显著，PPTC所产生的热量可以散发至环境中而在“Point2”达到平衡。
 

当电流或环境温度再提高时，PPTC会达到一个较高的温度，如图“Point3”所示。若此时电流或环境温度继续增加，产生的热量便会大于散发出去的，使得PPTC温度速增，在此阶段，很小的温度变化就会造成阻值大幅度提高，这现象可由图中的“Point3”及“Point4”看出。这时PPTC正处于动作的保护状态，阻抗的增加便限制了电流的通过，而保护设备免于损坏。

如上所述，PPTC在环境温度升高时，并不需外加电流，当温度下降后PPTC恢复到低阻抗状态。此种现象可用来温度感应控制。

 

3.保持和动作电流作为温度函数的示例

 

作为温度函数的保持及动作电流

图中说明了作为温度函数的PPTC保持和动作电流行为。可以为每个可用器件定义一条这样的曲线。A区说明了PPTC将动作（转到高阻值状态）以保护电路时的电流和温度的组合。B区说明了PPTC将允许电路正常操作的电流和温度的组合。在C区，此器件可能动作或保持在低电阻状态。

 

4.在不同温度下的动作特性

 

PPTC在不同温度动作特性

图中显示了在0℃和75℃环境下的静止空气中PPTC的一对典型运行曲线。这些曲线是不同的，因为需要动作器件的热量来自电气I2R加热和器件环境。75℃时环境的热量输入要比0℃的热量输入大得多，因此动作所需要的附加I2R相对较少，造成在给定的动作时间内的比较低的动作电流。

 

5.动作后阻值恢复特性

 

典型动作后电阻恢复

图中显示了动作和随后允许冷却的PPTC的典型行为。在此图中，我们可以清楚地看到，即使在若干小时以后，器件电阻依然大于初始电阻。电阻的减降过程会延续一段较长时间，最终电阻才接近初始电阻。所以选择PPTC器件时，当决定保持电流时必须考虑R1max的值，即动作并恢复一小时之后最大阻值。