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PPTC降额指南

PPTC器件又称聚合物正温度系数自恢复熔断器，广泛用于电子和电气系统的过电流保护。与传统的一次性熔断器不同，PPTC熔断器在故障消除和器件冷却后可以恢复到正常的低电阻状态。

然而，在选择PPTC熔断器时必须考虑一个重要特性：PPTC的电气性能随温度变化。

额定特定保持电流为25C的PPTC保险丝不一定在60C、80C或100C时连续携带相同的电流。随着温度的升高，可用保持电流通常会降低。这就是为什么工程师需要使用PPTC降额曲线，而不是仅从其室温电流额定值中选择器件。

本PPTC降额指南解释了温度如何影响PPTC性能、如何读取热降额曲线、如何计算实际电流要求以及如何为实际应用选择PPTC自恢复保险丝。

什么是PPTC降额？

PPTC降额是指PPTC器件的允许工作电流随其工作温度的升高而降低。

PPTC是一种热敏过流保护元件，当器件被过大电流加热时，其电阻会显著增加。因此，元件周围的温度直接影响到它在不进入高阻状态的情况下能承载多少电流。

总的来说：

在较低的温度下，PPTC可以在跳闸前携带更多电流。

在额定参考温度下，适用指定的Ihold。

在较高温度下，允许保持电流减小。

在足够高的温度下，相对较小的电流增加会导致PPTC跳闸。

因此，在为高于正常室温的设备设计PPTC保护时，制造商的热降额曲线至关重要。伊顿同样建议根据最高环境温度和稳态电流选择可恢复的PTC，然后在选择过程中使用热降额图。

为什么PPTC降额很重要？

PPTC选择中的一个常见错误是将电路工作电流直接与数据表中显示的Ihold值进行比较。

例如，假设一个电路连续绘制：

负载=1.0 A

工程师可以选择具有以下功能的PPTC：

Ihold=1.1 A@25C

在25C，这可能看起来可以接受。

然而，如果PPTC周围的实际工作温度达到60C，则该器件可能具有比其标称25C额定值基本上更低的允许电流。

因此，实际设计条件不是：

1.0 A

它应该被评估为：

实际工作电流

这一区别在以下方面变得特别重要：

汽车电子

电池保护

电源供应

工业控制

USB和Type-C接口

消费电子产品

电信设备

智能家居设备

物联网设备

医用电子学

高密度PCB设计

温度如何影响PPTC性能

受温度影响的最重要参数包括：

保持电流（Ihold）

跳闸电流

阻力

旅行时间

功耗

重置行为

1.保持电流

Ihold是PPTC在特定测试条件下不跳闸连续承载的最大电流。

重要的一点是Ihold是在特定的温度和测试条件下指定的。

对于许多PPTC产品，参考条件在室温左右，但工程师必须始终验证制造商数据表中的确切测试温度。

随着温度的升高，Ihold通常会降低。

因此：

较高温度较低允许连续电流

这是在选择PPTC时必须考虑热降额的主要原因。

2.跳闸电流

ITrip表示在定义的测试条件下使PPTC向其高电阻状态过渡的最小电流。

温度也会影响行程行为。

在高温下，PPTC需要更少的额外加热来达到其开关条件。因此，PPTC可能会在比工程师从其室温特性中预期的更低的电流下跳闸。

Ihold和Itrip之间的区域也应该小心处理。该区域的确切行为不仅仅是开/关阈值，还可能取决于初始电阻、温度、安装条件和其他因素。

出于这个原因，工程师不应该在靠近爱旅行区域的地方设计正常的连续操作。

了解PPTC热降额曲线

PPTC热降额曲线通常显示以下关系：

环境或工作温度

容许电流

名义Ihold的百分比

横轴通常表示温度，纵轴表示额定电流的百分比。

典型的概念曲线可能如下所示：

这些值只是说明性的。实际降额值必须始终取自特定PPTC制造商的数据表。

例如，一个已发布的PPTC系列显示，在25摄氏度时，Ihold降额为100%，在40摄氏度时降至约85%，在50摄氏度时降至76%，在60摄氏度时降至67%，在85摄氏度时降至47%。这说明了为什么相同的名义PPTC评级不能在整个operating-temperature范围内被视为恒定。

PPTC降额计算示例

考虑具有以下要求的电路：

正常工作电流：1.0 A

最高环境温度：60C

所需运营利润：取决于应用程序

PPTC参考Ihold：在25C下指定

假设，仅用于说明，所选PPTC的热降额曲线表明其在60C时的允许电流约为标称25C Ihold的67%。

所需的名义Ihold可以估计为：

必填≥Iload√降额因子

因此：

所需的Ihold≥1.0 A ance0.67

所需Ihold≥1.49 A

在本例中，选择Ihold仅为1.1 A或25C时为1.2 A的器件在60C时不会提供足够的热裕度。

标称Ihold约为1.5 A或更高的器件可能是评估的起点，具体取决于器件的Itrip、Vmax、Imax、电阻、跳闸时间和实际应用测试。

重要：
本例中的67%系数是说明性的。工程师必须使用特定瑞林PPTC零件号的实际降额曲线。

环境温度不是唯一需要考虑的温度

PPTC热设计中最重要的一点是环境温度不一定与PPTC本身经历的温度相同。

例如，一个系统可能具有：

环境温度=50C

但PPTC可能位于：

功率MOSFET

DC/DC转换器

功率电阻器

蓄电池

处理器

电机驱动器

大电流PCB迹线

变压器

来自这些组件的局部热量会提高PPTC的实际工作温度。

因此，工程师应考虑：

T_PPTC环境温度+局部温升

实际关系取决于PCB结构、气流、铜面积、外壳设计、组件放置和热耦合。

这对于紧凑型SMD PPTC尤其重要。

PCB布局会影响PPTC降额

两个相同的PPTC组件安装在不同的PCB上时可以显示不同的热行为。

因素包括：

铜区

较大的铜面积可以改善热扩散，影响PPTC的热平衡。

PCB厚度

PCB厚度和铜结构影响散热。

气流

强制气流可以改变组件周围的热环境。

组件放置

将PPTC靠近热元件可以提高其实际温度。

围护结构

与露天测试环境相比，密封外壳的散热可能要少得多。

焊接和安装条件

与实验室测试条件相比，实际安装配置会影响热性能。

由于这些原因，PPTC数据表应被视为设计的起点，而不是应用程序级验证的替代品。

PPTC降额与Ihold选择

PPTC选择不应仅基于Ihold。

实际的选择过程至少应考虑：

伊顿推荐的选择过程同样包括确定电路电流、电压、中断电流和最大环境温度，然后是热降额、额定值比较、跳闸时间评估和operating-temperature验证。

PPTC应该有多少安全裕度？

每个PPTC设计都没有通用的百分比。

合适的保证金取决于：

正常电流容限

输入电压变化

启动电流

浪涌电流

环境温度

PCB温升

元件公差

老化

故障电流

所需防护等级

行程时间要求

例如，简单地选择具有非常大Ihold的PPTC可能会减少干扰跳闸，但它也可能将保护点移动得离正常工作电流太远。

因此，设计目标不是：

“选择最大的PPTC。”

相反，目标是：

“选择在所有正常工作条件下保持稳定，同时在异常电流条件下提供适当保护的PPTC。”

PPTC高温降额

高温环境值得特别注意。

典型应用包括：

汽车电子

汽车系统可能会经历升高的环境温度和显著的局部PCB加热。

为25C实验室环境设计的PPTC可能无法在发动机舱或其他高温环境中提供相同的电流能力。

电池保护

电池组在充电、放电和故障情况下会经历温度变化。

PPTC必须在实际工作温度下评估，而不是仅在室温下评估。

工业设备

工业控制系统可以在环境温度远高于周围房间的机柜内运行。

电源供应

电源转换器和调节器产生的热量会提高PPTC周围的本地PCB温度。

消费电子

紧凑型外壳的散热有限，因此局部温升很重要。

PPTC低温降额

热降额不仅是一个高温问题。

在低于参考温度的温度下，PPTC可能具有比其标称室温值更高的载流能力。

但是，设计人员仍应使用制造商指定的热降额曲线。

低温操作也可能影响：

阻力

加热行为

旅行时间

复位特性

机械和环境可靠性

因此，应在整个指定温度范围内评估宽温度应用。

PPTC降额和行程时间

热降额也应与行程时间曲线一起考虑。

当电流超过Ihold时，PPTC不一定立即切换。

达到高电阻状态所需的时间取决于以下因素：

过流震级

环境温度

初始器件电阻

器件构造

PCB安装条件

散热

在较高的环境温度下，可能需要较少的额外加热来达到PPTC的开关条件。

因此：

温度+电流+热环境PPTC跳闸行为

这就是为什么工程师在最终选择时应该同时审查热降额曲线和行程时间曲线。

常见的PPTC降额错误

错误1：直接使用25C Ihold

最常见的错误是将名义Ihold视为temperature-independent评级。

更好的方法：
在最高实际工作温度下使用热降额曲线。

错误2：只考虑环境温度

外壳的环境温度可能为50C，而PPTC本身由于附近的热源而在更高的温度下运行。

更好的方法：
评估实际的PPTC操作环境。

错误3：仅通过Ihold选择PPTC

更高的保值并不自动意味着更好的保护。

更好的方法：
一起评估Ihold、Itrip、Vmax、Imax、阻力和行程时间。

错误4：忽略启动电流

一些电路具有短持续时间的涌流，该涌流大大高于正常工作电流。

更好的方法：
根据PPTC跳闸时间特性检查启动波形。

错误5：忽略PCB布局

同一组件的行为可能因其PCB环境而异。

更好的方法：
在实际PCB上验证选定的PPTC。

实用的PPTC降额设计程序

瑞林半导体建议在评估PPTC保护时使用以下工程流程：

第1步：确定正常工作电流

识别正常工作条件下的最大连续负载电流。

第2步：确定最高工作温度

考虑：

环境温度

外壳温度

PCB温度

附近热源

自热

第3步：检查PPTC热降额曲线

确定实际工作温度下的允许电流。

第4步：选择标称图标

根据降额因数计算所需的名义Ihold。

第5步：查看爱旅

确认跳闸电流提供了适当的保护，而不会引起不必要的扰动跳闸。

第6步：检查Vmax

确保PPTC的最大工作电压适合保护电路。

第7步：检查Imax

验证设备是否能够承受可用的故障电流。

第8步：检查旅行时间

比较PPTC跳闸时间特性和受保护电路的容错性。

第9步：检查电阻

评估正常状态电阻和产生的电压降和功率耗损。

第10步：在实际PCB上进行验证

在应用程序的最高温度、最大负载和代表性故障条件下执行测试。

PPTC降额配方

热降额的简化方法可以表示为：

所需的标称值≥最大工作电流ance降额因数

例如：

最大工作电流=1.2 A

最高温度下的降额系数=0.75

然后：

所需标称值≥1.2 ance0.75=1.60 A

然后，工程师将选择一个合适的PPTC，其标称Ihold高于计算的要求，并验证完整的数据表规格。

该公式可用作初始筛选方法，但不应取代制造商的实际热降额曲线和应用测试。

PPTC工程师降额指南

选择PPTC自恢复保险丝时，可以使用以下清单：

电路要求

最大正常电流

最小和最大工作电压

最大故障电流

启动和涌流

所需的保护响应

热要求

最低环境温度

最高环境温度

PPTC局部温度

PCB温升

附近热源

气流和外壳条件

PPTC参数

伊霍尔德

特里普

Vmax

Imax

旅行时间

初始阻力

工作温度范围

热降额曲线

验证

正常运行试验

高温试验

低温试验

启动/涌流测试

过流试验

故障试验

复位测试

重复跳闸循环试验

PPTC降额与传统保险丝选择

传统熔断器和PPTC自复位熔断器都提供过流保护，但它们的热行为和复位机制不同。

传统的熔断器通常在可熔元件熔化时断开电路。相反，PPTC在加热并进入高电阻状态时会显着增加电阻。

这种热操作原理使温度成为PPTC选择中特别重要的因素。

对于PPTC：

电流发热温升电阻增加电流受限

因此，周围的热环境是保护设计的一个组成部分。

常见问题(FAQs)

什么是PPTC降额？

PPTC降额是随着工作温度的变化，特别是随着温度的上升，允许的连续电流的减少。工程师使用制造商的热降额曲线来确定实际工作温度下的适当电流能力。

为什么PPTC I值随温度降低？

PPTC是一种热敏聚合物器件，随着其温度的升高，达到高阻开关条件所需的额外加热较少，因此，在较高温度下允许的连续电流一般会降低。

PPTC是否随温度变化？

是的。Ihold是在规定的测试条件下指定的，不是temperature-independent值。实际允许电流必须根据PPTC的热降额曲线确定。

我可以将25C Ihold值用于70C应用程序吗？

在没有检查热降额曲线的情况下是不行的。25C Ihold不应自动被视为70C时允许的连续电流。

PPTC降额和PPTC Ihold有什么区别？

Ihold是在定义条件下指定的保持电流额定值。降额描述了可用电流能力如何随温度变化。

PPTC携程也会随着温度变化吗？

是的。PPTC跳闸行为与温度有关。较高的温度会导致器件在较低的电流下进入高电阻状态，而不是在较冷的条件下。

如何计算所需的PPTC Ihold？

一个简化的计算是：

所需的Ihold≥最大工作电流ance热降额系数

最终的元件选择应根据Itrip、Vmax、Imax、阻力、行程时间和制造商的数据表进行检查。

PCB布局是否影响PPTC降额？

是的。PCB铜面积、热扩展、气流、元件放置和附近的热源都会影响PPTC的实际温度，从而影响其载流能力。

我应该选择更高的Ihold以避免麻烦绊倒吗？

较高的Ihold可以提供额外的工作裕度，但选择不必要的高额定值可能会降低过电流保护的有效性。正确的选择必须平衡正常工作电流、温度、Itry、故障电流和跳闸时间。

PPTC降额对于汽车应用是否重要？

是的。汽车电子产品可能经历宽温度范围和显著的局部热源。因此，汽车PPTC的选择应考虑实际工作温度和适当的热降额特性。高温PPTC系列可用于需要扩展温度能力的应用；例如，一些商用汽车PPTC系列被指定工作温度高达+125C。

我应该向PPTC制造商提供哪些信息以供选择？

对于技术建议，请提供：

正常工作电流

最大工作电流

工作电压

最高环境温度

最低环境温度

启动/涌流

可用故障电流

PCB安装信息

应用类型

所需的保护行为

此信息使制造商能够比单独使用标称电流更准确地评估PPTC。

关于睿霖半导体

睿霖半导体（深圳）有限公司 是一家专注于PPTC自恢复保险丝和聚合物正温度系数保护装置的研究、开发、生产和供应的制造商。

瑞林半导体为电子电路过流保护提供PPTC解决方案，产品选项涵盖不同封装尺寸、额定电流、额定电压和应用要求。

该公司的PPTC产品组合包括适用于以下应用的解决方案：

消费电子产品

电池保护

USB和USB Type-C接口

汽车电子

工业设备

电源供应

电信

智能设备

电子控制系统

作为PPTC制造商，瑞林半导体不仅关注元器件规格，还关注Ihold、Itrip、热降额、电阻、跳闸时间和工作温度等实际应用需求。

对于高温或temperature-variable应用，瑞林半导体可以协助工程师根据实际电路电流、电压、温度和保护要求评估PPTC选择。

在选择PPTC保险丝时，工程师应始终参考适用的瑞林半导体数据表和特定部件号的热降额曲线，而不是在不同PPTC系列中应用通用降额因数。

结论

PPTC降额是可靠的自复位保险丝选择的重要组成部分。

最重要的原则是：不要仅根据其标称25C Ihold额定值选择PPTC。

相反，评估：最大工作电流+实际PPTC温度+热降额+Itry+Vmax+Imax+跳闸时间+电阻

设计良好的PPTC保护电路应在整个正常工作范围内保持稳定，同时在异常电流条件下仍能提供有效保护。

对于为高温、汽车、电池、工业或紧凑型电子应用设计产品的工程师，制造商的PPTC
 热降额曲线应被视为元件选择过程的重要组成部分。

瑞林半导体可以根据特定应用要求提供PPTC自恢复熔断器解决方案，包括工作电流、电压、温度范围、封装尺寸和保护特性。

如需PPTC选择支持，请联系瑞林半导体了解您的电路工作条件和应用要求。