Ruilin Halbleiter (Shenzhen) GmbH

Ruilin PPTC für Batterieschutz

PPTC for Battery Protection ist eine praktische Überstromschutzlösung für wiederaufladbare Akkus und tragbare elektronische Geräte. Eine PPTC-Sicherung, auch rückstellbare Polymer-PTC-Sicherung genannt, kann dazu beitragen, batteriebetriebene Stromkreise vor vorübergehendem Überstrom und Kurzschluss zu schützen und gleichzeitig eine automatische Rückstellung nach Beseitigung des Fehlers und Abkühlung des Geräts zu ermöglichen.

Bei Batterieanwendungen sollte die Auswahl eines PPTC nicht nur auf dem Nennstrom der Batterie basieren. Ingenieure sollten die Datenblattparameter der PPTC-Sicherung, den Pptc-Auslösestrom, den Haltestrom, die maximale Spannung, den Fehlerstrom, den Widerstand, die Umgebungstemperatur und die Zeit bis zur Auslösung zusammen bewerten.

Ruilin Semiconductor stellt rückstellbare Polymer-PPTC-Sicherungen für den Batterieschutz und andere elektronische Überstromschutzanwendungen her, wobei SMD- und Bleioptionen für unterschiedliche Schaltungsanforderungen verfügbar sind.

Was Ist eine PPTC-Sicherung?

PPTC bedeutet Polymerer positiver Temperaturkoeffizient.

Eine PPTC-Sicherung ist eine rückstellbare Überstromschutzkomponente auf Polymerbasis, deren Widerstand stark ansteigt, wenn ein zu hoher Strom zu einem Anstieg der Gerätetemperatur führt.

Unter normalen Betriebsbedingungen hat der PPTC einen relativ geringen Widerstand und lässt den erforderlichen Betriebsstrom durch. Wenn ein anormaler Überstrom auftritt, erwärmt sich das Gerät und sein Widerstand steigt erheblich an, wodurch der Strom, der durch den geschützten Stromkreis fließt, begrenzt wird.

Nachdem der Fehlerzustand beseitigt ist und das PPTC abgekühlt ist, nimmt sein Widerstand ab und das Gerät kann in seinen normalen Betriebszustand zurückkehren.

Aus diesem Grund wird ein PPTC gemeinhin als:

PPTC-Sicherung

PTC rückstellbare Sicherung

Zurücksetzbare Sicherung

Polymer PTC

Zurücksetzbare PTC-Sicherung

POLYFUSE PTC

Der Begriff POLYFUSE wird gemeinhin mit der PolySwitch-Produktfamilie von Littelfuse in Verbindung gebracht. Für allgemeine technische Beschreibungen ist jedoch PPTC rückstellbare Sicherung oder Polymer-PTC die manufacturer-neutral Terminologie.

Oberflächenmontierte PPTC-Bauelemente werden häufig dort eingesetzt, wo der Platz auf Leiterplatten begrenzt ist, einschließlich tragbarer Elektronik und batteriebezogener Anwendungen.

Wie schützt ein PPTC eine Batterie?

Eine typische Batterieschutzschaltung kann einen PPTC in Reihe mit der Batterie oder der geschützten Last schalten.

Der Betriebsablauf lässt sich in drei Stufen vereinfachen:

1. Normaler Batteriebetrieb

Im Normalbetrieb bleibt der Laststrom unter dem Ihold-Wert des PPTC.

Der PPTC bleibt in seinem niederohmigen Zustand und erzeugt nur einen relativ geringen Spannungsabfall.

2. Überstrom oder Kurzschluss

Wenn zu viel Strom durch das Gerät fließt, führt die Verlustleistung zu einem Anstieg der PPTC-Temperatur.

Mit steigender Temperatur nimmt der Widerstand des Polymermaterials erheblich zu.

Der daraus resultierende hochohmige Zustand reduziert den Strom, der in Richtung des geschützten Stromkreises fließt.

3. Fehlerbeseitigung und Reset

Sobald der anormale Zustand beseitigt ist, kühlt das PPTC allmählich ab.

Sein Widerstand nimmt ab, so dass die Schaltung wieder normal funktionieren kann.

Diese rückstellbare Eigenschaft ist besonders nützlich bei batteriebetriebenen Produkten, bei denen der Austausch einer herkömmlichen Sicherung nach jedem vorübergehenden Fehler umständlich ist.

Wichtig: Ein PPTC ist kein Ersatz für ein komplettes Batteriemanagement- oder Batteriesicherheitssystem. Batteriepacks können je nach Batteriechemie und -anwendung zusätzlichen Schutz wie einen Schutz-IC, MOSFETs, Wärmeschutz und geeignete Ladesteuerungen erfordern.

Warum PPTC für den Batterieschutz verwenden?

Bei batteriebetriebener Elektronik können verschiedene Arten von anormalen Stromverhältnissen auftreten:

Ausgangskurzschluss

Überstrom laden

Kurzschluss des Steckers

USB- oder Ladeanschlussfehler

Verdrahtungsfehler

Zufälliger leitfähiger Kontakt

Abnormale externe Belastungen

Ausfälle von Komponenten

Ein PPTC bietet mehrere nützliche Eigenschaften für diese Anwendungen.

Zurücksetzbarer Schutz

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Einwegsicherung kann ein PPTC nach Beseitigung des Fehlers in seinen niederohmigen Zustand zurückkehren und das Gerät kühlt ab.

Kompakte SMD-Pakete

SMD-PPTC-Bausteine können direkt in die Leiterplatte integriert werden und eignen sich daher für kompakte batteriebetriebene Produkte.

Niedriger Normalwiderstand

Ein richtig ausgewählter PPTC kann im Normalbetrieb einen relativ geringen Widerstand liefern und so unnötige Spannungsabfälle und Leistungsverluste reduzieren.

Passiver Schutz

Ein PPTC benötigt keine Firmware oder ein externes Steuersignal, um auf ein Überstromereignis zu reagieren.

Mehrere Anwendungszyklen

Bei vorübergehenden oder zufälligen Fehlerzuständen kann die rücksetzbare Eigenschaft die Notwendigkeit eines Komponentenaustauschs verringern.

Datenblatt der PPTC-Sicherung: Parameter, die Sie überprüfen müssen

Bei der Auswahl eines PPTC für den Batterieschutz sollte das Datenblatt der PPTC-Sicherung die wichtigste technische Referenz sein.

Zu den wichtigsten Parametern gehören:

In einem veröffentlichten 1210L-Datenblatt wird Ihold beispielsweise als der maximale Strom definiert, den das Gerät unter bestimmten Bedingungen ohne Auslösung aufnehmen kann, und Itrip als der minimale Strom, der erforderlich ist, um das Gerät von niedrigem Widerstand auf hohen Widerstand umzuschalten.

PPTC-Reisestrom verstehen

Der Pptc-Auslösestrom ist eine der wichtigsten Spezifikationen bei der Auswahl einer rückstellbaren Sicherung.

Sie sollte jedoch nicht als einfaches "die Sicherung löst genau bei diesem aktuellen Wert aus" interpretiert werden.

Für einen PPTC
:Ihold

ist ein nützliches Ausgangskonzept, aber das tatsächliche Verhalten des Geräts hängt von der Temperatur, dem Leiterplattenlayout, der thermischen Umgebung, der Fehlerdauer und anderen Anwendungsbedingungen ab.

Zum Beispiel kann eine veröffentlichte PPTC-Familie angeben:

Ihold = 2,00 A

itrip = 4,00 A

Vmax = 6 V

Imax = 100 A

für ein bestimmtes 1210L-Gerät. Diese Zahlen gelten für das jeweilige Teil und die Prüfbedingungen; sie sollten nicht auf jeden 2A PPTC verallgemeinert werden.

Daher sollten Ingenieure immer das eigentliche Teil aus dem Datenblatt des Herstellers auswählen, anstatt ein PPTC nur anhand seines aktuellen Nennnamens auszuwählen.

So wählen Sie eine PTC-Sicherung 2A für den Batterieschutz aus

Eine Suche nach der PTC-Sicherung 2A zeigt in der Regel an, dass der Konstrukteur über eine Batterie oder Last verfügt, deren normaler Strom etwa 2 A beträgt.

Ein "2A PPTC" kann jedoch je nach Spezifikation unterschiedliche Bedeutungen haben.

Zum Beispiel ein Gerät mit: Ihold = 2 A

Stolpert nicht unbedingt bei 2 A.

Seine tatsächliche Itrip kann erheblich höher sein.

Daher sollten Ingenieure bei der Auswahl eines 2A PPTC fragen:

Was ist der maximale Dauerbetriebsstrom?

Was ist der normale Spitzenstrom?

Was ist die gewünschte Fehlerstromschwelle?

Was ist die maximale Betriebsspannung der Batterie?

Was ist der verfügbare Kurzschlussstrom?

Was ist die Umgebungstemperatur?

Wie viel Spannungsabfall verträgt das System?

Was Leiterplattenfläche ist verfügbar?

Ist eine SMD- oder radiale Konstruktion erforderlich?

Was Sicherheits- und Qualifikationsanforderungen gelten?

Beispiel

Angenommen, ein batteriebetriebenes Produkt arbeitet normalerweise mit etwa 1,2-1,5 A, kann aber vorübergehende Spitzenwerte aufweisen.

Ein PPTC mit einem Ihold-Wert um 2 A könnte zunächst geeignet erscheinen.

Der Ingenieur muss dies jedoch noch überprüfen:

Normalstrom-Temperatur-Derating-Widerstand Spannungsabfall Itrip Time-to-Trip Vmax Imax

bevor Sie die Komponente fertigstellen.

Dies ist besonders wichtig, da die elektrischen Eigenschaften von PPTC unter bestimmten Prüfbedingungen und nicht als universelle Festwerte angegeben werden.

PPTC vs. konventionelle Sicherung für Batterieschutz

Die richtige Wahl hängt von der Batteriearchitektur und den Sicherheitsanforderungen ab.

Ein PPTC ist besonders attraktiv, wenn das Produkt auf vorübergehende oder versehentliche Überstrombedingungen stoßen kann und eine automatische Wiederherstellung wünschenswert ist.

PPTC Elektronische Anwendungen

PPTC-Bauelemente werden in einer Vielzahl von Pptc-Elektronikanwendungen eingesetzt.

Für batteriebetriebene Geräte sind folgende Anwendungen üblich:

Tragbare Elektronik

Smartphones

Tabletten

Handheld-Terminals

Tragbare Messgeräte

Digitalkameras

Tragbare Unterhaltungselektronik

Akku-Packs

Li-Ionen-Akkus

Li-Polymer-Akkupacks

Wiederaufladbare Batteriemodule

Tragbare Stromversorgungssysteme

Batteriebetriebene Industrieanlagen

Schnittstellen zum Aufladen

PPTC-Geräte können auch verwendet werden, um einen Überstromschutz zu bieten:

USB-Ladeanschlüsse

DC-Eingangsanschlüsse

Batterieladepfade

Zusätzliche Leistungsausgänge

In der veröffentlichten PPTC-Produktdokumentation sind der Schutz von Handy-Akkus und -Anschlüssen als typische Anwendungen aufgeführt.

SMD PPTC für Batterieschutz

Für moderne kompakte Elektronik werden SMD-PPTC-Bauelemente oft bevorzugt, da sie wenig Platz auf der Leiterplatte beanspruchen und mit den üblichen PCB-Herstellungsverfahren montiert werden können.

Typische Paketoptionen können sein: 0402 / 0603 / 0805 / 1206 / 1210 / 1812 / 2018 / 2920 /

Größere SMD-Gehäuse

Das geeignete Gehäuse wird durch Stromstärke, Nennspannung, thermische Eigenschaften, Widerstand, Leiterplattenabstand und erforderliche Auslösezeit bestimmt.

Oberflächenmontierte PPTC-Familien sind beispielsweise für eine breite Palette von Halte- und Auslöseströmen erhältlich, wobei einige Produktfamilien Anwendungen von sehr stromsparender Elektronik bis hin zu Mehrampereschutz abdecken.

Überlegungen zum PPTC-Batterieschutz

Ein häufiger Fehler besteht darin, einen PPTC nur auf der Grundlage des Nennstroms der Batterie auszuwählen.

In der Praxis verdienen fünf Faktoren besondere Aufmerksamkeit.

1. Dauerstrom

Der Ihold des PPTC muss eine ausreichende Marge über dem maximalen Dauerbetriebsstrom bei der tatsächlichen Betriebstemperatur bieten.

2. Temperatur

Die PPTC-Eigenschaften sind temperaturabhängig.

Ein Gerät, das bei Raumtemperatur korrekt funktioniert, kann bei erhöhter Umgebungstemperatur unterschiedliche effektive Stromeigenschaften aufweisen.

Daher sollten die Entwickler von Akkupacks die Derating-Kurven des Herstellers überprüfen.

3. Widerstand

Der PPTC-Widerstand wirkt sich direkt auf den Spannungsabfall aus: Vdrop = I R

und Verlustleistung: P = I² R

Bei Niederspannungsbatteriesystemen kann ein zu hoher Widerstand zu einem wichtigen Konstruktionsproblem werden.

4. Fehlerstrom

Der PPTC muss in der Lage sein, dem erwarteten Fehlerstrom unter den angegebenen Spannungsbedingungen standzuhalten.

Die Imax-Spezifikation sollte daher zusammen mit Vmax geprüft werden.

5. Physisches Layout

Ein PPTC arbeitet durch thermisches Verhalten, so dass die Kupferfläche der Leiterplatte, die umgebenden Komponenten, die Gehäusebedingungen und die Wärmeableitung seine Leistung beeinflussen können.

In der veröffentlichten PPTC-Dokumentation wird auch darauf hingewiesen, dass sich die Geräte während eines Fehlers thermisch ausdehnen und über einen angemessenen mechanischen Raum verfügen sollten.

PPTC Bedeutung: Warum wird es als rücksetzbare Sicherung bezeichnet?

Wenn Sie nach der Bedeutung von PPTC suchen, lautet die Abkürzung: PPTC = Polymerer positiver Temperaturkoeffizient.

"Polymer" bezieht sich auf die Struktur des polymerbasierten Materials.

"Positiver Temperaturkoeffizient" bedeutet, dass der Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt.

Diese temperature-dependent Widerstandsänderung ist das Grundprinzip einer rücksetzbaren Polymer-PPTC-Sicherung.

Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Sicherung beruht der PPTC normalerweise nicht auf dem dauerhaften Schmelzen eines Metallelements. Stattdessen führt ein zu hoher Strom zu einer Erwärmung und einem erheblichen Anstieg des Widerstands.

POLYFUSE PTC vs PPTC

POLYFUSE PTC 
ist ein weiterer gängiger Suchbegriff, der von Ingenieuren und Käufern bei der Suche nach einem rücksetzbaren Überstromschutz verwendet wird.

Der wichtige Unterschied besteht zwischen einer Technologie und einem Marken- / Produktfamiliennamen.

PPTC
Beschreibt positive-temperature-coefficient rückstellbare Schutztechnologie.

PTC rückstellbare Sicherung
ist eine allgemeine Komponentenbeschreibung.

POLYFUSE
ist eine Produkt- / Markenterminologie, die mit bestimmten Herstellern in Verbindung gebracht wird.

PolySwitch
ist eine Marke / ein Produktfamilienname von Littelfuse.

Bei der Beschaffung ist es besser, zunächst die elektrischen Anforderungen zu definieren und dann eine geeignete PPTC-Serie oder ein gleichwertiges Bauteil zu ermitteln.

PPTC-Auswahl-Checkliste für Batterieanwendungen

Bevor Sie ein PPTC für die Produktion genehmigen, überprüfen Sie Folgendes:

Elektrisch

Maximale Batteriespannung

Normaler Betriebsstrom

Spitzenbetriebsstrom

Erforderlich Ihold

Erforderliche Reise

Erwarteter Kurzschlussstrom

Vmax

Imax

Anfänglicher Widerstand

Widerstand nach der Reise

Thermisch

Maximale Umgebungstemperatur

Zustand des Batteriegehäuses

PCB-Kupferfläche

Temperatur-Derating

Auslösezeit bei erwartetem Fehlerstrom

Mechanisch

SMD- oder Radialgehäuse

PCB-Fußabdruck

Räumung rund um das PPTC

Reflow-Kompatibilität

Mechanische Belastung

Einhaltung der Vorschriften

RoHS

ERREICHEN

Erforderliche UL / TÜV oder andere Zertifizierungen

Sicherheitsanforderungen an das Batteriesystem

Anforderungen an die Kundenqualifikation

FAQs

1. Was ist eine PPTC-Sicherung?

Eine PPTC-Sicherung ist eine rückstellbare Sicherung mit positivem Temperaturkoeffizienten aus Polymeren, die zum Schutz vor Überstrom verwendet wird. Ihr Widerstand erhöht sich erheblich, wenn übermäßiger Strom eine Erwärmung des Geräts bewirkt.

2. Kann ein PPTC zum Batterieschutz verwendet werden?

Ja. PPTCs werden üblicherweise für den Überstromschutz in wiederaufladbaren Batteriepacks, tragbarer Elektronik und batteriebetriebenen Systemen verwendet. PPTC sollte jedoch als ein Teil der gesamten Batterieschutzarchitektur betrachtet werden.

3. Was ist die PPTC-Reise aktuell?

Der PPTC-Auslösestrom oder Itrip ist der unter definierten Prüfbedingungen angegebene Mindeststrom, bei dem das Gerät von seinem niederohmigen Zustand in einen hochohmigen Zustand wechselt.

4. Ist ein 2A PPTC dasselbe wie ein PPTC, der mit 2A auslöst?

Nein. 
Ein "2A PPTC" kann sich auf die Ihold-Bewertung beziehen. Sein Itrip kann wesentlich höher sein. Überprüfen Sie immer das Datenblatt des jeweiligen Herstellers.

5. Was ist der Unterschied zwischen Ihold und Itrip?

Ihold ist der maximal angegebene Strom, den das Gerät unter definierten Bedingungen ohne Auslösung führen kann.

Itrip ist der angegebene Mindeststrom, der das Gerät veranlasst, in den hochohmigen Zustand zu wechseln.

6. Trennt ein PPTC die Batterie vollständig?

Normalerweise nein. Ein PPTC erhöht seinen Widerstand während eines Fehlers erheblich, anstatt sich genau wie ein mechanischer offener Schalter zu verhalten.

7. Wird ein PPTC automatisch zurückgesetzt?

Nachdem der Fehler behoben ist und der PPTC abgekühlt ist, kann sein Widerstand in den Normalzustand sinken. Das genaue Rücksetzverhalten hängt vom Gerät und den Anwendungsbedingungen ab.

8. Was sollte ich in einem Datenblatt für PPTC-Sicherungen suchen?

Prüfen Sie mindestens 
Ihold, Itrip, Vmax, Imax, Widerstand, Time-to-Trip, Betriebstemperatur und Derating-Informationen
.

9. Was ist die Bedeutung von POLYFUSE PTC?

POLYFUSE wird üblicherweise als Produkt- / Markenbegriff für bestimmte rücksetzbare PTC-Sicherungsprodukte verwendet. PPTC ist die allgemeine Technologieterminologie.

10. Kann Ruilin Semiconductor PPTC-Proben zur Verfügung stellen?

Ja. Für die technische Bewertung können sich die Kunden mit Ruilin Semiconductor in Verbindung setzen und ihre erforderliche Spannung, den Dauerstrom, die Auslöseanforderungen, die Gehäusegröße und die Anwendungsbedingungen angeben, um eine geeignete PPTC-Lösung zu finden.

About Ruilin Semiconductor 

Ruilin-Halbleiter ist ein PPTC-Hersteller, der sich auf die Technologie rückstellbarer Polymersicherungen und Überstromschutzkomponenten spezialisiert hat.

Als Originalhersteller unterstützt Ruilin Semiconductor OEM- und ODM-Kunden mit PPTC-Lösungen für unterschiedliche Stromstärken, Gehäusegrößen, Spannungsanforderungen und Anwendungsumgebungen.

Unsere PPTC-Produkte können berücksichtigt werden für:

Schutz der Batterie

Akkupacks

Tragbare Elektronik

Unterhaltungselektronik

USB- und Ladeanschlüsse

Industrielle Elektronik

Kfz-Elektronik

Stromschnittstellen

IoT-Geräte

Kommunikationsgeräte

Bei technischen Projekten können die Kunden das entsprechende PPTC-Sicherungsdatenblatt, einschließlich Ihold, Itrip, Vmax, Imax, Widerstand und Time-to-Trip-Eigenschaften, auswerten, bevor sie die endgültige Komponente auswählen.

Bei kundenspezifischen Anforderungen sollte die Auswahl auf dem tatsächlichen Betriebsstrom, dem Fehlerzustand, der Umgebungstemperatur, der Leiterplattenkonstruktion und den erforderlichen Schutzeigenschaften basieren und nicht einfach auf einer Nennstromzahl.