過流保護(hù)PTC熱敏電阻

   產(chǎn)品概述

    過流保護(hù)用PTC熱敏電阻是一種對異常溫度及異常電流自動保護(hù)、自動恢復(fù)的保護(hù)元件， 俗稱"自復(fù)保險絲""萬次保險絲"。它取代傳統(tǒng)的保險絲，可廣泛用于馬達(dá)、變壓器、開關(guān)電源、電子線路等的過流過熱保護(hù)， 過流保護(hù)用PTC熱敏電阻通過其阻值突變限制整個線路中的消耗來減少殘余電流值。 傳統(tǒng)的保險絲在線路熔斷后無法自行恢復(fù)，而過流保護(hù)用PTC熱敏電阻在故障撤除后即可恢復(fù)到預(yù)保護(hù)狀態(tài)，當(dāng)再次出現(xiàn)故障時又可以實現(xiàn)其過流過熱保護(hù)功能 。

    選用過流保護(hù)用PTC熱敏電阻作為過流過熱保護(hù)元件， 首先確認(rèn)線路最大正常工作電流（就是過流保護(hù)用PTC熱敏電阻的不動作電流）和過流保護(hù)用PTC熱敏電阻安裝位置（正常工作時）最高環(huán)境溫度、其次是保護(hù)電流（就是過流保護(hù)用PTC熱敏電阻的動作電流）、最大工作電壓、額定零功率電阻，同時也應(yīng)考慮元件的外形尺寸等因素。  如下圖所示：使用環(huán)境溫度，不動作電流及動作電流三者之間的關(guān)系。

    應(yīng)用原理

    當(dāng)電路處于正常狀態(tài)時，通過過流保護(hù)用PTC熱敏電阻的電流小于額定電流， 過流保護(hù)用PTC熱敏電阻處于常態(tài)，阻值很小，不會影響被保護(hù)電路的正常工作。當(dāng)電路出現(xiàn)故障，電流大大超過額定電流時， 過流保護(hù)用PTC熱敏電阻陡然發(fā)熱，呈高阻態(tài)，使電路處于相對"斷開"狀態(tài)，從而保護(hù)電路不受破壞。當(dāng)故障排除后，過流保護(hù)用PTC熱敏電阻亦自動回復(fù)至低阻態(tài)，電路恢復(fù)正常工作。

    圖2為電路正常工作時的伏-安特性曲線和負(fù)載曲線示意圖，由A點(diǎn)到B點(diǎn)，施加在PTC熱敏電阻上的電壓逐步升高，流過PTC熱敏電阻的電流也線性增加，表明PTC熱敏電阻的電阻值基本不變， 即保持在低電阻態(tài)；由B點(diǎn)到E點(diǎn)，電壓逐步升高，PTC熱敏電阻由于發(fā)熱而電阻迅速增大，流過PTC熱敏電阻的電流的也迅速降低，表明PTC熱敏電阻進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。正常的負(fù)載曲線低于B點(diǎn)，PTC熱敏電阻就不會進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

    通常而言有三種過流過熱保護(hù)的類型：

    1、電流過流（圖3）：RL1為正常工作時的負(fù)載曲線，當(dāng)負(fù)載阻值減少， 如變壓器線路短路，負(fù)載曲線由RL1變?yōu)镽L2，超過B點(diǎn)， PTC熱敏電阻器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；

    2、電壓過流（圖4）：電源電壓增加，如220V電源線突然升到380V，負(fù)載曲線由RL1變?yōu)镽L2，超過B點(diǎn)， PTC熱敏電阻器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；

    3、溫度過熱（圖5）：當(dāng)環(huán)境溫度升高超過一定限度，PTC熱敏電阻器伏-安特性曲線由A-B-E變成A-B1-F，負(fù)載曲線RL超過B1點(diǎn)，PTC熱敏電阻器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；

    過流保護(hù)電路圖

    型號參數(shù)

    通用線路過流保護(hù)用PTC熱敏電阻

    變壓器過流保護(hù)用PTC熱敏電阻(PTC不嵌入變壓器線包內(nèi))

    過流保護(hù)PTC熱敏電阻器選用指南

    1.最大工作電壓

    PTC熱敏電阻器串聯(lián)在電路中，正常工作時僅有一小部分電壓保持在PTC熱敏電阻器上，當(dāng)PTC熱敏電阻器啟動呈高阻態(tài)時，必須承受幾乎全部的電源電壓，因此選擇PTC熱敏電阻器時，要有足夠高的最大工作電壓，同時還要考慮到電源電壓可能產(chǎn)生的波動。

    2.不動作電流和動作電流

    為得到可靠的開關(guān)功能，動作電流至少要超過不動作電流的兩倍。

    由于環(huán)境溫度對不動作電流和動作電流的影響極大(見下圖)，因此要把最壞的情況考慮進(jìn)去， 不動作電流應(yīng)選用在允許的最高環(huán)境溫度時的值，對動作電流來說，選應(yīng)用在較低環(huán)境溫度下的值。

    3.在最大工作電壓時允許的最大電流

    需要PTC熱敏電阻器執(zhí)行保護(hù)功能時，要檢查電路中是否有產(chǎn)生超過允許的最大電流的條件，一般是指用戶存在產(chǎn)生短路可能性的情況。規(guī)格書已經(jīng)給出了最大電流值，超過這個值使用時，可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器破壞或早期失效。

    4.開關(guān)溫度（居里溫度）

    我們可提供居里溫度80 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃的的過流保護(hù)元件，一方面，不動作電流取決于居里溫度和PTC熱敏電阻器芯片的直徑， 從降低成本方面考慮， 應(yīng)選用高居里溫度和小尺寸元件；另一方面須考慮，這樣選擇的PTC熱敏電阻器會有較高的表面溫度，是否會在線路中導(dǎo)致不希望的副作用。一般情況下，居里溫度要超過最高使用環(huán)境溫度20 ~ 40 ℃。

    5.使用環(huán)境的影響

    在接觸化學(xué)試劑或在使用灌注料或填料時，須特別小心鈦酸鋇陶瓷被還原導(dǎo)致PTC熱敏電阻器效應(yīng)下降，以及由于灌注造成的導(dǎo)熱條件變化，都可能導(dǎo)致PTC熱敏電阻器局部過熱而損壞。

    附:電源變壓器過流保護(hù)PTC熱敏電阻的選用舉例

    已知一電源變壓器初級電壓220V，次級電壓16V，次級電流1.5A， 次級異常時的初級電流約350mA，10分鐘之內(nèi)應(yīng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，變壓器工作環(huán)境溫度-10 ~ 40 ℃，正常工作時溫升15 ~ 20 ℃， PTC熱敏電阻器靠近變壓器安裝，請選定一PTC熱敏電阻器用于初級保護(hù)。
    1.確定最大工作電壓
    已知變壓器工作電壓220V，考慮電源波動的因素，最大工作電壓應(yīng)達(dá)到220V×（1+20%）=264V
    PTC熱敏電阻器的最大工作電壓選265V。
    2.確定不動作電流
    經(jīng)計算和實際測量，變壓器正常工作時初級電流125mA，考慮到PTC熱敏電阻器的安裝位置的環(huán)境溫最高達(dá)60 ℃，可確定不動作電流在60 ℃時應(yīng)為130~ 140mA。
    3.確定動作電流
    考慮到PTC熱敏電阻器的安裝位置的環(huán)境溫度最低可達(dá)到-10 ℃或25℃，  可確定動作電流在-10 ℃或25℃時應(yīng)為340~ 350mA，動作時間約5分鐘。
    4.確定額定零功率電阻R25
    PTC熱敏電阻器串聯(lián)在初級中，產(chǎn)生的電壓降應(yīng)盡量小，PTC熱敏電阻器自身的發(fā)熱功率也應(yīng)盡量小，一般PTC熱敏電阻器的壓降應(yīng)小于總電源的1%，R25經(jīng)計算：
                                         220V × 1% ÷0.125A=17.6 Ω
    5.確定最大電流
    經(jīng)實際測量， 變壓器次級短路時， 初級電流可達(dá)到500mA，如果考慮到初級線圈發(fā)生部分短路時有更大的電流通過，PTC熱敏電阻器的最大電流確定在1A以上。
    6. 確定居里溫度和外形尺寸
    考慮到PTC熱敏電阻器的安裝位置的環(huán)境溫最高可達(dá)60 ℃， 選擇居里溫度時在此基礎(chǔ)上增加40 ℃， 居里溫度為100 ℃，但考慮到低成本， 以及PTC熱敏電阻器未安裝在變壓器線包內(nèi)， 其較高的表面溫度不會對變壓器產(chǎn)生不良作用，故居里溫度可選擇120 ℃，這樣PTC熱敏電阻器的直徑可減小一檔，成本可以下降。
    7.確定PTC熱敏電阻器型號
    根據(jù)以上要求，查閱我們公司的規(guī)格表，選定MZ11-10P15RH265
    即: 最大工作電壓265V，額定零功率電阻值15Ω± 25%，不動作電流140 mA， 動作電流350 mA，最大電流1.2A，居里溫度120 ℃，最大尺寸為?11.0mm。

   PTC的失效模式

    衡量PTC熱敏電阻器可靠性有兩個主要指標(biāo)：

    A.耐電壓能力----超過規(guī)定的電壓可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器短路擊穿， 施加高電壓可淘汰耐壓低的產(chǎn)品，確保PTC熱敏電阻器在最大工作電壓（Vmax）以下是安全的；
    B、耐電流能力----超過規(guī)定的電流或開關(guān)次數(shù)可導(dǎo)致PTC熱敏電阻器呈現(xiàn)不可恢復(fù)的高阻態(tài)而失效， 循環(huán)通斷試驗不能全部淘汰早期失效的產(chǎn)品。

    在規(guī)定的使用條件下， PTC失效后呈現(xiàn)高電阻態(tài)。長期（一般大于1000小時）施加在PTC熱敏電阻器上的電壓導(dǎo)致其常溫電阻升高的幅度極小， 居里溫度超過200℃的PTC發(fā)熱元件相對要明顯。除PTC發(fā)熱元件外，PTC失效的主要原因是由于開關(guān)操作中陶瓷體中心產(chǎn)生應(yīng)力開裂。 在PTC熱敏電阻器動作動過程中，PTC瓷片內(nèi)溫度、電阻率、電場、和功率密度的分布不均勻?qū)е轮行膽?yīng)力大而分層裂開。

    使用注意事項

    1、焊接
    在焊接時要注意，PTC熱敏電阻器不能由于過分的加熱而受到損害。必須遵守下列的最高的溫度，最長的時間和最小的距離：
　　　　　　　　　　　　　　　　          浸焊　　　　　　　烙鐵焊
    溶池溫度　　　　　　　　　　　      max. 260 ℃　　　　max. 360℃
    釬焊時間　　　　　　　　　　　      max. 10s 　　　　　max. 5 s
    距PTC熱敏電阻器最小的距離　 　      min. 6mm 　　　　　min. 6mm
    在較惡劣的釬焊條件下將會引起電阻值的變化。

    2、涂層和灌注
    在PTC熱敏電阻器上加涂層和灌注時，不允許在固化和以后的處理中由于不同的熱膨脹而出現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力。請謹(jǐn)慎使用灌注材料或填料。在固化時不允許超過PTC熱敏電阻器的上限溫度。此外，要注意到，灌注材料必須是化學(xué)中性的。在PTC熱敏電阻器中鈦酸鹽陶瓷的還原可能會導(dǎo)致電阻降低和電性能的喪失；由于灌注而引起熱散熱條件的變化可能會引起在PTC熱敏電阻器上局部的過熱而導(dǎo)致其被毀壞。

    3、清洗
    氟利昂，三氯乙烷或四氯乙烯等溫和的清洗劑均適用于清洗， 同樣可以使用超聲波清洗的方法，但是一些清洗劑可能會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。

    4、貯藏條件與期限
    如果存貯得當(dāng)，PTC熱敏電阻器的存貯期沒有什么期限限制。為了保持PTC熱敏電阻器的可焊性， 應(yīng)在沒有侵蝕性的氣氛中進(jìn)行貯藏，同時要注意空氣濕度，溫度以及容器材料。元件應(yīng)盡可能的在原包裝中進(jìn)行貯藏。對未焊接的PTC熱敏電阻器的金屬覆層的觸碰可能會導(dǎo)致可焊性能降低。暴露在過潮或過高溫度下，一些規(guī)格產(chǎn)品性能可能會改變，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期保存。

    5、注意事項
    為避免PTC熱敏電阻器發(fā)生失效／短路／燒毀等事故，使用（測試）PTC熱敏電阻器時應(yīng)特別注意如下事項：
    不要在油中或水中或易燃易爆氣體中使用（測試）PTC熱敏電阻器；
    不要在超出"最大工作電流"或"最大工作電壓"條件下使用（測試）PTC熱敏電阻器。