PPTC在便攜設備中的應用
發布時間:2010-03-23
中心議題:
便攜式電子設備,例如蜂窩電話、PDA和手提電腦的電源都有特殊的過流保護要求。這些設備一般是通過AC/DC電源適配器供(充)dian,jiangshidianhuoweijingwenyadezhiliudianzhuanbianweiheshidediyazhiliudian。youyuyuelaiyueduoderenkaishizailingpeijianshichangshanggoumaidianyuanshipeiqiyijisuoweidetongyongchongdianqi,jiangbujianronghuoyouguzhangdedianyuanshipeiqiyingyongyubianxieshishebeidekenengxingyejiudadazengjia。youyudianyuanshipeiqidedianya、極性以及電流都可能與該設備的電路規範不相吻合,從而將會導致設備損壞甚至帶來安全隱患。
由於體積小巧,熔斷保險絲一度被廣泛應用於便攜式電子設備中。然而,由於新型micro係(xi)列(lie)的(de)誕(dan)生(sheng),可(ke)複(fu)式(shi)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)的(de)體(ti)積(ji)已(yi)不(bu)再(zai)成(cheng)為(wei)其(qi)製(zhi)約(yue)瓶(ping)頸(jing)。並(bing)且(qie),由(you)於(yu)此(ci)類(lei)設(she)備(bei)出(chu)現(xian)的(de)大(da)多(duo)數(shu)故(gu)障(zhang)本(ben)質(zhi)上(shang)都(dou)是(shi)瞬(shun)時(shi)性(xing)的(de),可(ke)複(fu)式(shi)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)的(de)應(ying)用(yong)可(ke)使(shi)生(sheng)產(chan)商(shang)避(bi)免(mian)小(xiao)故(gu)障(zhang)大(da)維(wei)修(xiu)的(de)高(gao)額(e)成(cheng)本(ben)。
通過在電源接口串聯一個高分子正溫度係數(PPTC)元件,因電源適配器不兼容而造成的過流損壞就可以被有效避免。另外,如果再並聯一些其他元器件,如齊納二極管、瞬時限壓二極管或消弧電路,還可以起到防過壓作用。
蓄電池充電電路保護
圖1是一個典型的電池充電電路。其中,交流電通過AC/DC電源適配器轉變為合適電壓對電池組進行充電。PPTC元件與過壓保護元件協調作用共同完成下列工作:
1)針對可能損壞FET以及電池組的過大電流,提供過電流保護。
2)極性倒置時,PPTC通過動作以限製由於齊納二極管正向導通而產生的過電流。
3)在過電壓元件對電壓過載提供保護時,由PPTC元件對導通電流進行限製,以保護過壓器件。

圖1典型的蓄電池充電電路保護
PPTC元(yuan)件(jian)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)接(jie)電(dian)池(chi)組(zu)的(de)裝(zhuang)置(zhi)的(de)端(duan)口(kou),以(yi)保(bao)護(hu)由(you)於(yu)使(shi)用(yong)有(you)故(gu)障(zhang)或(huo)不(bu)匹(pi)配(pei)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)而(er)帶(dai)來(lai)的(de)過(guo)電(dian)流(liu)損(sun)害(hai)。對(dui)各(ge)種(zhong)免(mian)提(ti)式(shi)汽(qi)車(che)通(tong)話(hua)裝(zhuang)置(zhi)或(huo)耳(er)機(ji)等(deng)供(gong)電(dian)時(shi),電(dian)池(chi)組(zu)輸(shu)出(chu)端(duan)保(bao)護(hu)亦(yi)能(neng)提(ti)供(gong)理(li)想(xiang)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)。
AC/DC電源適配器保護
AC/DC電源適配器被廣泛地使用於電池充電中,以及為各種消費類電器提供低成本直流電源。使用分離的AC/DC電源適配器,可使終端設備的設計更加簡化,並便於通過各類認證標準。
各ge種zhong電dian源yuan適shi配pei器qi都dou有you其qi安an全quan和he可ke靠kao性xing要yao求qiu,包bao括kuo短duan路lu電dian流liu限xian製zhi和he變bian壓ya器qi線xian圈quan過guo熱re保bao護hu。如ru果guo線xian圈quan超chao過guo了le絕jue緣yuan材cai料liao所suo規gui定ding的de溫wen度du,絕jue緣yuan層ceng就jiu可ke能neng損sun壞huai並bing導dao致zhi變bian壓ya器qi短duan路lu,甚shen至zhi引yin發fa火huo災zai。
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雖然PPTCyuanjiandeguodianliubaohuxiaoguofeichangxianzhu,danqibenshensuojuyoudewendushuaijiantexingquexianshouguanzhu,shishishang,zhezhongtezhengfeichangshihezaiguoreguzhangshitigongyouxiaobaohu。
yixiebianyaqixianquantongguoneizhiwendubaoxiansi,keyijuyouguorebaohugongneng。danyouyuwendubaoxiansiweiyicixingyuanjian,bushiyongyufangzhishunjianguzhang,rushuchuduanduanluhuoshurudianyabodongdeguzhangqingkuang。erCPTC(陶瓷PTC)元(yuan)件(jian)則(ze)因(yin)為(wei)有(you)阻(zu)抗(kang)較(jiao)高(gao)的(de)缺(que)點(dian),會(hui)導(dao)致(zhi)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)下(xia)也(ye)產(chan)生(sheng)過(guo)量(liang)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)。當(dang)然(ran)通(tong)過(guo)提(ti)高(gao)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)的(de)耐(nai)熱(re)等(deng)級(ji),也(ye)可(ke)以(yi)免(mian)去(qu)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi),但(dan)直(zhi)接(jie)結(jie)果(guo)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)成(cheng)本(ben)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)。
圖2顯示出PPTC元件用於變壓器次級線圈的過熱保護特性。實驗中,線性電源適配器輸出端被人為短路,因為線圈電阻的存在,輸出電流在1A左右。此時,次級線圈的溫度開始增加,當達到100℃的時候,在溫度和電流的共同作用下PPTC元件動作,從而限製了次級線圈的電流,並製止了線圈溫度進一步上升。

圖2PPTC用變壓器次級線圈的過熱保護特性
選擇PPTC元件時,需要考慮可以通過的最大負荷電流,最高的環境溫度(通常為45℃)以及由變壓器溫度上升速率所決定的的最大動作時間。
CLA短路保護
由於汽車環境的多變以及要給各種精密電子設備供電,CLAs(汽車點煙器電源適配器)必須要在很寬的溫度範圍和充電條件下工作。所以,CLAs經常出現短路故障以及保險絲燒毀的情形。通常,這些情形是由過電流、充電器電路故障或反向充電所引起的。
在CLA輸入端接入過電流保護裝置,可以防止此類故障以及可能導致的損壞。這種裝置的具體保護要求是由終端設備的負載電流,以及CLA電源轉換電路的故障敏感性決定的。通常是在CLA的輸入端,應用過電壓保護器件,如瞬時限壓二極管提供過電壓保護;結合自複式保護元件,如PPTC元件,即可提供一個“一插即可”的解決方案,對電路進行保護從而減少質保返修。
圖3顯示一個典型的CLA電路圖。圖3中是一個PolySwich自複元件和一個瞬時限壓(TVS)二極管提供輸入保護。IC用於控製DC/DC降壓轉換器,由PPTC獨用或與TVS相結合的保護措施可以防止以下4種故障造成的損壞。

圖3典型的CLA電路保護
1)負載過流故障的車載電話導致過大的電流,會使PPTC動作跳變至高阻狀態,直至故障排除。
2)轉換器發生故障時的汽車電路保護如果轉換器或控製IC失效,短路電流會使PPTC動作跳變至高阻狀態,以保護汽車的線路及保險絲。
3)發動機啟動瞬間發動機啟動時會產生瞬時峰值電壓,該電壓通常會被TVS二極管抑製。然而,如果瞬時電壓值過大,可能會超過TVS二極管的承受能力。而如果使用了PPTC,就可以在過量電流損壞TVS以前動作並限流,從而起到保護TVS的作用。
4)極性倒置如果汽車電池極性倒置,TVS二極管將會正向導通,過大電流通過PPTC導致其動作跳變至高阻狀態,從而保護了TVS,並將流過轉換器的反向電壓限製在TVS正向電壓降水平下。
選擇PPTC元件時,必須考慮可能通過的最大負載電流、最高環境溫度、以及為防止其它部件損壞所要求的最大動作時間。根據這些參數,可以選擇插腳式或表麵貼裝式的自複器件。
PPTC元件在廣泛的電路保護應用中顯示了卓越的性能,並有UL,CSA和TV的安全認證。PPTC為裝置提供了可靠、自複式的保護,有效地減少了巨額的質保返修,大大提高了客戶的滿意程度。
- 便攜式電子設備充電電路保護
- AC/DC電源適配器保護
- CLA短路保護
- 針對可能損壞FET以及電池組的過大電流提供過電流保護
- 極性倒置時,PPTC通過動作以限製由於齊納二極管正向導通而產生的過電流
- 在過電壓時,由PPTC元件對導通電流進行限製以保護過壓器件
便攜式電子設備,例如蜂窩電話、PDA和手提電腦的電源都有特殊的過流保護要求。這些設備一般是通過AC/DC電源適配器供(充)dian,jiangshidianhuoweijingwenyadezhiliudianzhuanbianweiheshidediyazhiliudian。youyuyuelaiyueduoderenkaishizailingpeijianshichangshanggoumaidianyuanshipeiqiyijisuoweidetongyongchongdianqi,jiangbujianronghuoyouguzhangdedianyuanshipeiqiyingyongyubianxieshishebeidekenengxingyejiudadazengjia。youyudianyuanshipeiqidedianya、極性以及電流都可能與該設備的電路規範不相吻合,從而將會導致設備損壞甚至帶來安全隱患。
由於體積小巧,熔斷保險絲一度被廣泛應用於便攜式電子設備中。然而,由於新型micro係(xi)列(lie)的(de)誕(dan)生(sheng),可(ke)複(fu)式(shi)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)的(de)體(ti)積(ji)已(yi)不(bu)再(zai)成(cheng)為(wei)其(qi)製(zhi)約(yue)瓶(ping)頸(jing)。並(bing)且(qie),由(you)於(yu)此(ci)類(lei)設(she)備(bei)出(chu)現(xian)的(de)大(da)多(duo)數(shu)故(gu)障(zhang)本(ben)質(zhi)上(shang)都(dou)是(shi)瞬(shun)時(shi)性(xing)的(de),可(ke)複(fu)式(shi)電(dian)路(lu)保(bao)護(hu)元(yuan)件(jian)的(de)應(ying)用(yong)可(ke)使(shi)生(sheng)產(chan)商(shang)避(bi)免(mian)小(xiao)故(gu)障(zhang)大(da)維(wei)修(xiu)的(de)高(gao)額(e)成(cheng)本(ben)。
通過在電源接口串聯一個高分子正溫度係數(PPTC)元件,因電源適配器不兼容而造成的過流損壞就可以被有效避免。另外,如果再並聯一些其他元器件,如齊納二極管、瞬時限壓二極管或消弧電路,還可以起到防過壓作用。
蓄電池充電電路保護
圖1是一個典型的電池充電電路。其中,交流電通過AC/DC電源適配器轉變為合適電壓對電池組進行充電。PPTC元件與過壓保護元件協調作用共同完成下列工作:
1)針對可能損壞FET以及電池組的過大電流,提供過電流保護。
2)極性倒置時,PPTC通過動作以限製由於齊納二極管正向導通而產生的過電流。
3)在過電壓元件對電壓過載提供保護時,由PPTC元件對導通電流進行限製,以保護過壓器件。

圖1典型的蓄電池充電電路保護
PPTC元(yuan)件(jian)也(ye)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)接(jie)電(dian)池(chi)組(zu)的(de)裝(zhuang)置(zhi)的(de)端(duan)口(kou),以(yi)保(bao)護(hu)由(you)於(yu)使(shi)用(yong)有(you)故(gu)障(zhang)或(huo)不(bu)匹(pi)配(pei)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)而(er)帶(dai)來(lai)的(de)過(guo)電(dian)流(liu)損(sun)害(hai)。對(dui)各(ge)種(zhong)免(mian)提(ti)式(shi)汽(qi)車(che)通(tong)話(hua)裝(zhuang)置(zhi)或(huo)耳(er)機(ji)等(deng)供(gong)電(dian)時(shi),電(dian)池(chi)組(zu)輸(shu)出(chu)端(duan)保(bao)護(hu)亦(yi)能(neng)提(ti)供(gong)理(li)想(xiang)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)。
AC/DC電源適配器保護
AC/DC電源適配器被廣泛地使用於電池充電中,以及為各種消費類電器提供低成本直流電源。使用分離的AC/DC電源適配器,可使終端設備的設計更加簡化,並便於通過各類認證標準。
各ge種zhong電dian源yuan適shi配pei器qi都dou有you其qi安an全quan和he可ke靠kao性xing要yao求qiu,包bao括kuo短duan路lu電dian流liu限xian製zhi和he變bian壓ya器qi線xian圈quan過guo熱re保bao護hu。如ru果guo線xian圈quan超chao過guo了le絕jue緣yuan材cai料liao所suo規gui定ding的de溫wen度du,絕jue緣yuan層ceng就jiu可ke能neng損sun壞huai並bing導dao致zhi變bian壓ya器qi短duan路lu,甚shen至zhi引yin發fa火huo災zai。
[page]
雖然PPTCyuanjiandeguodianliubaohuxiaoguofeichangxianzhu,danqibenshensuojuyoudewendushuaijiantexingquexianshouguanzhu,shishishang,zhezhongtezhengfeichangshihezaiguoreguzhangshitigongyouxiaobaohu。
yixiebianyaqixianquantongguoneizhiwendubaoxiansi,keyijuyouguorebaohugongneng。danyouyuwendubaoxiansiweiyicixingyuanjian,bushiyongyufangzhishunjianguzhang,rushuchuduanduanluhuoshurudianyabodongdeguzhangqingkuang。erCPTC(陶瓷PTC)元(yuan)件(jian)則(ze)因(yin)為(wei)有(you)阻(zu)抗(kang)較(jiao)高(gao)的(de)缺(que)點(dian),會(hui)導(dao)致(zhi)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)下(xia)也(ye)產(chan)生(sheng)過(guo)量(liang)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)。當(dang)然(ran)通(tong)過(guo)提(ti)高(gao)絕(jue)緣(yuan)材(cai)料(liao)的(de)耐(nai)熱(re)等(deng)級(ji),也(ye)可(ke)以(yi)免(mian)去(qu)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi),但(dan)直(zhi)接(jie)結(jie)果(guo)是(shi)變(bian)壓(ya)器(qi)成(cheng)本(ben)大(da)大(da)增(zeng)加(jia)。
圖2顯示出PPTC元件用於變壓器次級線圈的過熱保護特性。實驗中,線性電源適配器輸出端被人為短路,因為線圈電阻的存在,輸出電流在1A左右。此時,次級線圈的溫度開始增加,當達到100℃的時候,在溫度和電流的共同作用下PPTC元件動作,從而限製了次級線圈的電流,並製止了線圈溫度進一步上升。

圖2PPTC用變壓器次級線圈的過熱保護特性
選擇PPTC元件時,需要考慮可以通過的最大負荷電流,最高的環境溫度(通常為45℃)以及由變壓器溫度上升速率所決定的的最大動作時間。
CLA短路保護
由於汽車環境的多變以及要給各種精密電子設備供電,CLAs(汽車點煙器電源適配器)必須要在很寬的溫度範圍和充電條件下工作。所以,CLAs經常出現短路故障以及保險絲燒毀的情形。通常,這些情形是由過電流、充電器電路故障或反向充電所引起的。
在CLA輸入端接入過電流保護裝置,可以防止此類故障以及可能導致的損壞。這種裝置的具體保護要求是由終端設備的負載電流,以及CLA電源轉換電路的故障敏感性決定的。通常是在CLA的輸入端,應用過電壓保護器件,如瞬時限壓二極管提供過電壓保護;結合自複式保護元件,如PPTC元件,即可提供一個“一插即可”的解決方案,對電路進行保護從而減少質保返修。
圖3顯示一個典型的CLA電路圖。圖3中是一個PolySwich自複元件和一個瞬時限壓(TVS)二極管提供輸入保護。IC用於控製DC/DC降壓轉換器,由PPTC獨用或與TVS相結合的保護措施可以防止以下4種故障造成的損壞。

圖3典型的CLA電路保護
1)負載過流故障的車載電話導致過大的電流,會使PPTC動作跳變至高阻狀態,直至故障排除。
2)轉換器發生故障時的汽車電路保護如果轉換器或控製IC失效,短路電流會使PPTC動作跳變至高阻狀態,以保護汽車的線路及保險絲。
3)發動機啟動瞬間發動機啟動時會產生瞬時峰值電壓,該電壓通常會被TVS二極管抑製。然而,如果瞬時電壓值過大,可能會超過TVS二極管的承受能力。而如果使用了PPTC,就可以在過量電流損壞TVS以前動作並限流,從而起到保護TVS的作用。
4)極性倒置如果汽車電池極性倒置,TVS二極管將會正向導通,過大電流通過PPTC導致其動作跳變至高阻狀態,從而保護了TVS,並將流過轉換器的反向電壓限製在TVS正向電壓降水平下。
選擇PPTC元件時,必須考慮可能通過的最大負載電流、最高環境溫度、以及為防止其它部件損壞所要求的最大動作時間。根據這些參數,可以選擇插腳式或表麵貼裝式的自複器件。
PPTC元件在廣泛的電路保護應用中顯示了卓越的性能,並有UL,CSA和TV的安全認證。PPTC為裝置提供了可靠、自複式的保護,有效地減少了巨額的質保返修,大大提高了客戶的滿意程度。
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