Ruilin Halbleiter (Shenzhen) GmbH

Wie die Temperatur die PPTC-Leistung beeinflusst

PPTC-Sicherungsvorrichtungen werden häufig für den rücksetzbaren Überstromschutz in elektronischen Geräten, Industriesystemen, Automobilelektronik, Kommunikationsgeräten, Batteriepacks und bahnbezogenen Schutzanwendungen verwendet. Da ein PPTC-Gerät eine temperature-dependent Widerstandsänderung durchläuft, hat die Umgebungstemperatur einen direkten Einfluss auf seine elektrische Leistung.

Bei der Auswahl einer PPTC-Sicherung für eine reale Anwendung ist es wichtig zu verstehen, wie sich die Temperatur auf den PPTC-Widerstand, den Haltestrom, das Auslöseverhalten und die Erholungseigenschaften auswirkt.

In diesem Artikel wird die Beziehung zwischen Temperatur und PPTC-Leistung erläutert, einschließlich der Bedeutung von PPTC, der PPTC-Vollform, der Widerstandseigenschaften, des Haltestroms, des Auslösestroms, des thermischen Deratings und praktischer Auswahlüberlegungen.

Was Ist PPTC? PPTC Vollform und Bedeutung

PPTC steht für Polymerer positiver Temperaturkoeffizient.

Eine PPTC ist eine polymerbasierte Vorrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten, die üblicherweise als rückstellbare PPTC-Sicherung oder rückstellbare Überstromschutzvorrichtung verwendet wird.

Unter normalen Betriebsbedingungen hat ein PPTC einen relativ geringen Widerstand und lässt den erwarteten Betriebsstrom durch den Stromkreis fließen. Wenn zu viel Strom fließt, führt die im Inneren des Geräts erzeugte elektrische Leistung zu einem Temperaturanstieg. Wenn sich der Zustand des Polymermaterials ändert, steigt der Widerstand des PPTC erheblich an, wodurch der Strom, der durch den geschützten Stromkreis fließt, begrenzt wird.

Nachdem der Fehlerzustand beseitigt ist und der PPTC abgekühlt ist, nimmt sein Widerstand in Richtung seines Normalzustands ab.

Dieses temperature-dependent ist der Hauptgrund, warum die Temperatur ein so wichtiger Parameter bei der PPTC-Konstruktion ist.

Wie wirkt sich die Temperatur auf die PPTC-Beständigkeit aus?

Das wichtigste Merkmal einer polymeren PTC-Vorrichtung ist, dass ihre Der Widerstand nimmt mit steigender Temperatur zu
.

Bei relativ niedrigen Temperaturen bietet die Polymerstruktur leitende Pfade durch das in die Polymermatrix eingebettete leitende Material. Das PPTC hat daher einen relativ geringen Anfangswiderstand.

Mit steigender Temperatur ändert sich die Polymerstruktur und die Leiterbahnen werden weniger kontinuierlich. Der elektrische Widerstand beginnt zu steigen.

Dadurch entsteht ein positiver Temperaturkoeffizient:

Höhere Temperatur Höhere PPTC-Beständigkeit

und unter normalen Betriebsbedingungen:

Höhere Umgebungstemperatur Niedrigerer zulässiger Betriebsstrom

Die Beziehung ist nicht einfach ein fester linearer resistance-temperature wie bei einigen herkömmlichen Widerständen. Das PPTC-Verhalten ist stark nichtlinear, insbesondere im Übergangsbereich, wo das Bauelement von seinem niederohmigen Zustand zu seinem hochohmigen Zustand wechselt.

Warum nimmt die PPTC-Beständigkeit mit der Temperatur zu?

Ein PPTC ist so konzipiert, dass er auf Hitze reagiert.

Es gibt zwei Hauptheizquellen, die in Betracht gezogen werden sollten:

Umgebungsheizung

Selbsterwärmung durch elektrischen Strom

Die vom PPTC abgegebene elektrische Leistung kann wie folgt angenähert werden:

P = I²R

wo:

P = vom Gerät abgegebene Leistung

I = Strom durch den PPTC

R = Widerstand des PPTC

Wenn der Strom ansteigt, kann die im Inneren des Geräts erzeugte Wärme schnell ansteigen, da die Leistung proportional zum Quadrat des Stroms ist.

Je heißer das Gerät wird, desto größer wird sein Widerstand. Der erhöhte Widerstand begrenzt dann den Strom und verändert die Wärmebilanz des Geräts.

Diese elektrothermische Rückkopplung ist der grundlegende Betriebsmechanismus einer rückstellbaren PPTC-Sicherung.

PPTC-Beständigkeit gegen Temperatur

Die Beziehung zwischen PPTC-Widerstand und Temperatur kann in mehrere praktische Betriebsbereiche unterteilt werden.

1. Normaler Betriebsbereich

Bei normaler Umgebungstemperatur und normalem Laststrom bleibt der PPTC in seinem niederohmigen Zustand.

Das Gerät gibt relativ wenig Strom ab und sollte nicht auslösen.

Der in einem PPTC-Sicherungsdatenblatt angegebene Widerstand wird normalerweise unter festgelegten Prüfbedingungen gemessen. Konstrukteure sollten es daher vermeiden, den veröffentlichten Widerstandswert als konstanten Widerstand unter allen Betriebsbedingungen zu behandeln.

2. Heizbereich

Wenn der Strom steigt oder die Umgebungstemperatur ansteigt, erzeugt der PPTC mehr Wärme.

Das Gerät nähert sich seinem Übergangsbereich.

Der Widerstand beginnt zu steigen, was den elektrischen und thermischen Betriebspunkt verändert.

3. Ausgelöster oder hochohmiger Bereich

Wenn der PPTC seinen vorgesehenen Schalttemperaturbereich erreicht, kann sein Widerstand drastisch ansteigen.

Das Gerät wird normalerweise nicht zu einem perfekten offenen Stromkreis. Stattdessen tritt es in einen hochohmigen Zustand ein, der den Strom auf ein viel niedrigeres Niveau begrenzt.

Aus diesem Grund unterscheidet sich ein PPTC von einer herkömmlichen Einwegsicherung.

4. Kühl- und Reset-Bereich

Nach Beseitigung des Fehlers nimmt die im Inneren des PPTC erzeugte Wärme ab.

Wenn das Gerät abkühlt, nimmt sein Widerstand allmählich ab.

Wenn sich das Gerät wieder seinem normalen Betriebszustand annähert, kann der Stromkreis seinen normalen Betrieb wieder aufnehmen.

Wie die Umgebungstemperatur die PPTC-Leistung beeinflusst

Die Umgebungstemperatur ist einer der wichtigsten Parameter bei der Auswahl einer PPTC-Sicherung.

Ein bei 25 ° C betriebener PPTC und derselbe bei 70 ° C betriebene PPTC haben nicht unbedingt den gleichen zulässigen Haltestrom.

Der Grund dafür ist einfach:

Bei einer höheren Umgebungstemperatur benötigt das PPTC weniger zusätzliche Selbsterwärmung, um seinen Übergangsbereich zu erreichen.

Daher kann das Gerät seinen hochohmigen Zustand bei einem niedrigeren Strom erreichen.

In praktischer Hinsicht:

Erhöhte Umgebungstemperatur Die thermische Spanne nimmt ab Haltestrom nimmt ab

Aus diesem Grund stellen die PPTC-Hersteller Informationen zur Temperaturreduzierung im Datenblatt der PPTC-Sicherung zur Verfügung.

So zeigen beispielsweise veröffentlichte PPTC temperature-rerating Daten großer Hersteller, dass der zulässige Haltestrom mit steigender Umgebungstemperatur erheblich abnehmen kann.

Daher sollten Ingenieure einen PPTC auf der Grundlage der maximal erwarteten Betriebstemperatur auswählen und nicht nur ein Gerät anhand seiner Raumtemperaturstromstärke auswählen.

Welche Aspekte der PPTC-Leistung werden stark von der Temperatur beeinflusst?

Die Temperatur kann mehrere wichtige PPTC-Parameter beeinflussen.

1. Strom halten
Haltestrom, allgemein als Ihold bezeichnet, ist der maximale Strom, den ein PPTC unter bestimmten Testbedingungen normalerweise tragen kann, ohne in seinen ausgelösten Zustand zu gelangen.

Wenn die Temperatur steigt, sinkt Ihold im Allgemeinen.

Dies ist einer der wichtigsten Temperatureffekte für Schaltungsentwickler.

2. Reisestrom

Auch das Auslöseverhalten eines PPTC ist temperature-dependent.

Ein wärmerer PPTC benötigt weniger zusätzliche Heizung, um seinen Übergangsbereich zu erreichen. Folglich kann der Strom, der erforderlich ist, um eine Auslösebedingung zu erzeugen, bei erhöhten Temperaturen niedriger sein.

3. Zeit-zu-Reise

Die Temperatur kann beeinflussen, wie schnell ein PPTC auf einen Überstromzustand reagiert.

Bei höheren Umgebungstemperaturen beginnt das Gerät näher an seinem thermischen Übergangsbereich. Dadurch kann sich die Zeit ändern, die benötigt wird, um die Auslösebedingung zu erreichen.

Die Zeit bis zur Auslösung sollte daher anhand der Zeit-Strom-Kurven des Herstellers unter den vorgesehenen Betriebsbedingungen bewertet werden.

4. Widerstand

Der Widerstand steigt mit steigender Temperatur eines PPTC.

Dies ist die grundlegende Eigenschaft, die den rücksetzbaren Überstromschutz PPTC ermöglicht.

5. Verlustleistung

Da es sich bei dem PPTC um ein Wärmeschutzgerät handelt, hängt seine Wärmebilanz von der elektrischen Verlustleistung und der Fähigkeit der umgebenden Leiterplatte und der Umgebung ab, Wärme abzuführen.

Die Leiterplattenkupferfläche, der Bauteilabstand, der Luftstrom, die Gehäusetemperatur und nahe gelegene Wärmequellen können daher die tatsächliche PPTC-Leistung beeinflussen.

Temperatur und PPTC-Haltestrom

Einer der häufigsten Fehler bei der PPTC-Auswahl ist die Verwendung des Ihold-Nennwerts ohne Berücksichtigung der Temperatur.

Nehmen wir zum Beispiel an, ein PPTC ist unter den Referenzbedingungen des Herstellers mit einem Haltestrom von 2,0 A angegeben.

Es tut
 nicht
 Das bedeutet zwangsläufig, dass das Gerät kontinuierlich 2,0 A tragen kann, wenn es in einem Hochtemperaturgehäuse installiert ist.

Der tatsächlich zulässige Strom kann bei erhöhter Umgebungstemperatur deutlich niedriger sein.

Eine vereinfachte Gestaltungsbeziehung kann wie folgt ausgedrückt werden:

Zulässiger Betriebsstrom = Nennstrom Temperatur-Derating-Faktor

Der tatsächliche Derating-Faktor muss aus dem Datenblatt oder der temperature-rerating des jeweiligen PPTC-Herstellers stammen.

Verwenden Sie nicht für jede PPTC-Serie einen generischen Derating-Prozentsatz.

Unterschiedliche PPTC-Konstruktionen, Abmessungen, Widerstandsniveaus, Montagekonfigurationen und thermische Umgebungen können unterschiedliche Temperatureigenschaften erzeugen.

PPTC-Temperaturderating und echte PCB-Bedingungen

Die in einem PPTC-Datenblatt angegebene Temperatur bezieht sich in der Regel auf eine definierte Umgebungs- oder Testbedingung.

Die tatsächliche Temperatur des auf einer Leiterplatte installierten Bauteils kann unterschiedlich sein.

Beispielsweise kann ein PPTC in der Nähe installiert werden:

Leistungs-MOSFETs

DC / DC-Wandler

Leistungswiderstände

Batterien

Motoren

LEDs

CPUs oder Prozessoren

Hochstrom-Anschlüsse

Transformatoren

Andere wärmeerzeugende Komponenten

Diese Komponenten können die lokale Temperatur um das PPTC erhöhen.

Die PCB-Kupferfläche beeinflusst auch die Wärmeübertragung.

Eine größere Kupferfläche kann die Wärmeableitung verbessern, während eine kleinere Kupferfläche dazu führen kann, dass das PPTC bei einer höheren Temperatur arbeitet.

Daher sollte bei der Auswahl des PPTC die tatsächliche thermische Umgebung berücksichtigt werden, nicht nur die nominale Umgebungstemperatur.

Auswahl der PPTC-Sicherung bei hoher Temperatur

Bei der Auswahl einer PPTC-Sicherung für eine Hochtemperaturanwendung sind die folgenden Parameter zu berücksichtigen.

Schritt 1: Bestimmen Sie den normalen Betriebsstrom

Bestimmen Sie den maximalen Dauerstrom des geschützten Stromkreises unter normalen Betriebsbedingungen.

Verwenden Sie nicht nur den typischen Strom. Berücksichtigen Sie die maximal zu erwartende Last.

Schritt 2: Bestimmen Sie die maximale Umgebungstemperatur

Ermitteln Sie die höchste erwartete Umgebungstemperatur.

Bei Geräten, die in einem Gehäuse installiert sind, kann die Innentemperatur erheblich höher sein als die Umgebungstemperatur.

Schritt 3: Temperaturreduzierung anwenden

Verwenden Sie die Kurve oder temperature-rerating Tabelle des PPTC-Herstellers, um den tatsächlich zulässigen Haltestrom bei der maximalen Betriebstemperatur zu ermitteln.

Schritt 4: Prüfen Sie die Nennspannung

Der ausgewählte PPTC muss eine für den geschützten Stromkreis angemessene maximale Nennspannung aufweisen.

Schritt 5: Überprüfen Sie den Anfangswiderstand

Überprüfen Sie den im Datenblatt der PPTC-Sicherung angegebenen Anfangswiderstand.

Ein niedriger Widerstand ist besonders wichtig in Schaltungen, in denen Spannungsabfall und Verlustleistung entscheidend sind.

Schritt 6: Überprüfen Sie die Zeit bis zur Reise

Überprüfen Sie die PPTC-Zeit-Strom-Kurve und stellen Sie sicher, dass das Gerät während des erwarteten Fehlerzustands einen angemessenen Schutz bietet.

Schritt 7: Prüfung der Verpackung und des thermischen Designs

Bei einer rückstellbaren PPTC-Sicherung SMD können die Gehäusegröße und das Leiterplattenlayout die Wärmeableitung und die tatsächliche Betriebstemperatur beeinflussen.

Das ausgewählte Bauteil sollte daher im eigentlichen Leiterplattenentwurf bewertet werden.

PPTC-Sicherung in Eisenbahnanwendungen

PPTC-Geräte können auch in ausgewählten Bahn- und Eisenbahnsignalschutzanwendungen eingesetzt werden, bei denen ein rückstellbarer Überstromschutz erforderlich ist.

Eisenbahnumgebungen können schwierige Temperatur- und Umgebungsbedingungen aufweisen. Außensignalanlagen, streckenseitige Anlagen, Steuerkreise, Kommunikationsanlagen und andere Systeme können erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzt sein.

Eine Eisenbahn-PPTC-Anwendung erfordert daher mehr als nur die Auswahl eines Bauteils mit dem richtigen Nennstrom.

Ingenieure sollten bewerten:

Betriebstemperaturbereich

Temperatur-Derating

Strom halten

Strom auslösen

Maximale Spannung

Maximaler Fehlerstrom

Zeit für die Reise

Anfänglicher Widerstand

Widerstand nach der Reise

Konstruktion der Verpackung

Umweltbedingungen

Thermische Eigenschaften von Leiterplatten oder Verdrahtungen

Anwendbare Anforderungen an das Eisenbahnsystem

Bahnanwendungen können application-specific und Qualifikationsanforderungen haben. Ein Allzweck-PPTC sollte nicht automatisch als geeignet für ein sicherheitskritisches Eisenbahnsystem angesehen werden.

Bei Eisenbahnprojekten sollte die endgültige Geräteauswahl anhand der Systemspezifikation und der geltenden Kunden- oder Eisenbahnnormen überprüft werden.

PPTC-Leistung in Automobilanwendungen

Auch in der Automobilelektronik können starke Temperaturschwankungen auftreten.

Ein PPTC, der in Automobilanwendungen eingesetzt wird, kann in der Nähe von:

Batteriesysteme

Elektronische Steuermodule

Beleuchtungssysteme

Motoren

Sensoren

Kommunikationsschnittstellen

USB- und Ladeschnittstellen

Stromverteilungsschaltungen

Da die Umgebungstemperatur hoch sein kann, wird die Temperaturreduzierung besonders wichtig.

Ein PPTC, der bei Raumtemperatur korrekt funktioniert, bietet möglicherweise nicht die gleiche Schutzspanne bei einer erhöhten Betriebstemperatur in Kraftfahrzeugen.

Bei der Auswahl von PPTC für Kraftfahrzeuge sollten Ingenieure den gesamten Betriebstemperaturbereich zusammen mit den Anforderungen an Strom, Spannung, Widerstand, Auslösezeit, Gehäuse und application-specific bewerten.

Rückstellbare PPTC-Sicherung SMD und thermisches Design

Oberflächenmontierte PPTC-Bauelemente sind weit verbreitet, da sie relativ wenig Platz auf der Leiterplatte beanspruchen und mit Standard-SMT-Verfahren montiert werden können.

Eine geringere Gehäusegröße bedeutet jedoch nicht, dass thermische Effekte vernachlässigt werden können.

Die Leiterplatte selbst wird Teil des thermischen Systems.

Wichtige Faktoren sind:

Breite der Kupferspur

Dicke des Kupfers

Kupferbereich um das PPTC

Anzahl der Leiterplattenschichten

über Konfiguration

Abstand zwischen den Bauteilen

Luftstrom

Wärmequellen in der Nähe

Temperatur des Gehäuses

Aus diesem Grund kann sich dieselbe PPTC-Teilenummer in verschiedenen Leiterplatten-Layouts unterschiedlich verhalten.

Für Serienkonstruktionen wird die Verifizierung des Prototyps unter den erwarteten maximalen Temperatur- und Belastungsbedingungen dringend empfohlen.

PPTC-Widerstand und IR-Erwärmung

Das Verhältnis zwischen Widerstand und Strom ist bei PPTC-Anwendungen besonders wichtig.

Die im Inneren des Geräts erzeugte ungefähre Leistung beträgt:

P = I²R

Steigt der Widerstand während des Stromflusses, ändert sich das thermische Verhalten des Gerätes.

Während eines Fehlers trägt dieser Mechanismus zum Übergang in den hochohmigen Zustand bei.

Daher sollte der PPTC-Widerstand nicht nur als statischer elektrischer Parameter betrachtet werden.

Es ist auch Teil des thermischen Betriebsmechanismus des Geräts.

Dies ist ein Grund, warum Ingenieure sowohl PPTC-Sicherungen als auch resistanceandtemperature Derating untersuchen sollten
bei der Auswahl einer Komponente.

PPTC Temperatur vs. Widerstand: Praktisches Konstruktionsbeispiel

Betrachten wir eine Schaltung, die normalerweise bei 1,0 A arbeitet.

Wenn die Schaltung bei Raumtemperatur betrieben wird, kann ein Ingenieur zunächst nach einem PPTC mit einer Ihold-Bewertung etwas über 1,0 A suchen.

Wenn die Schaltung jedoch bei 70 ° C betrieben werden kann, kann dasselbe Gerät bei dieser Temperatur einen erheblich reduzierten zulässigen Haltestrom aufweisen.

Der Ingenieur sollte daher:

Bestimmen Sie die maximale Betriebstemperatur.

Suchen Sie die temperature-rerating Daten im Datenblatt.

Bestimmen Sie den tatsächlichen Ihold bei der Höchsttemperatur.

Vergleichen Sie diesen Wert mit dem maximalen normalen Betriebsstrom.

Überprüfen Sie den Anfangswiderstand und den Spannungsabfall.

Überprüfen Sie die Auslösezeit unter dem erwarteten Fehlerstrom.

Validieren Sie das ausgewählte Gerät auf der aktuellen Leiterplatte.

Dieser Ansatz ist zuverlässiger als die Auswahl eines PPTC nur auf der Grundlage seines Nennstroms von 25 ° C.

Datenblatt der PPTC-Sicherung: Zu prüfende Parameter

Bei der Überprüfung eines Datenblatts für PPTC-Sicherungen sollten Ingenieure auf die folgenden Parameter achten:

Die genauen Definitionen und Prüfbedingungen sollten immer dem Datenblatt des Herstellers entnommen werden, da Terminologie und Messbedingungen von Produktfamilie zu Produktfamilie unterschiedlich sein können.

PTC-Sicherungssymbol und Darstellung der PPTC-Schaltung

Eine rückstellbare PPTC-Sicherung wird im Allgemeinen in Schaltplänen unter Verwendung eines sicherungsähnlichen oder PTC-bezogenen Symbols dargestellt, je nach dem verwendeten Schaltplanstandard und der CAD-Bibliothek.

Wichtig für Schaltungsentwickler ist, dass es sich bei einem PPTC um eine strombegrenzende, temperature-dependent und nicht um eine herkömmliche Einmalsicherung handelt.

Das schematische Symbol sollte daher zusammen mit den Anforderungen an die Komponentenspezifikation und das Schaltungsdesign interpretiert werden.

Wie man die PPTC-Zuverlässigkeit bei Hochtemperaturkonstruktionen verbessert

Mehrere Entwurfspraktiken können die Zuverlässigkeit von PPTC-Anwendungen verbessern.

Temperaturreduzierung verwenden

Betreiben Sie einen PPTC nicht kontinuierlich bei Raumtemperatur Ihold, wenn die Anwendung eine deutlich höhere Umgebungstemperatur aufweist.

Vermeiden Sie unnötige Selbsterhitzung

Ein zu hoher normaler Betriebsstrom erhöht die IR-Verluste und erhöht die Gerätetemperatur.

Berücksichtigen Sie die thermischen Bedingungen der Leiterplatten

Bewerten Sie die Kupferfläche, die Spurbreite, den Luftstrom, die Gehäusetemperatur und die nahe gelegenen Wärmequellen.

Geeigneten Widerstand auswählen

Bei Niederspannungsschaltungen kann ein zu hoher PPTC-Widerstand zu einem unerwünschten Spannungsabfall führen.

Überprüfen Sie die Zeit bis zur Fahrt

Ein Gerät mit dem richtigen Ihold-Wert kann immer noch eine ungeeignete Fehlerreaktionszeit haben.

Prüfung bei maximaler Temperatur

Die Prüfung des Antrags sollte die Worst-Case-Kombination umfassen:

Maximale Belastung + maximale Umgebungstemperatur + tatsächliches PCB-Layout

Dies ermöglicht eine wesentlich realistischere Bewertung der PPTC-Leistung.

Wichtige Erkenntnisse

Die Temperatur ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Leistung von PPTC beeinflussen.

Die wichtigsten Beziehungen sind:

Temperaturanstieg PPTC-Widerstand steigt

Umgebungstemperatur steigt Ihold im Allgemeinen sinkt

Höhere Temperatur Weniger thermischer Spielraum vor dem Auslösen

Höherer Strom Mehr IR Heizung

Fehler beseitigt PPTC kühlt Widerstand sinkt

Aus diesem Grund sollte ein PPTC nicht nur nach dem Nennstrom ausgewählt werden.

Die Ingenieure sollten die vollständige Kombination von:

Strom + Spannung + Temperatur + Widerstand + Time-to-Trip + PCB Thermische Bedingungen

Ein richtig ausgewählter PPTC bietet eine praktische Methode zum rücksetzbaren Überstromschutz und trägt gleichzeitig dazu bei, den Austauschbedarf nach vorübergehenden Fehlerzuständen zu verringern.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Wie wirkt sich die Temperatur auf die PTC-Beständigkeit aus?

Die Temperatur hat einen starken Einfluss auf den PTC-Widerstand. Mit steigender Temperatur eines polymeren PTC steigt auch sein Widerstand. Bei einer rücksetzbaren PPTC-Sicherung wird dieser positive Temperaturkoeffizient zur Strombegrenzung bei Überstrom oder Überhitzung verwendet.

Diese Beziehung wird besonders bedeutsam, wenn sich das Gerät seinem Übergangsbereich nähert, in dem der Widerstand drastisch ansteigen kann.

Welche Aspekte der PPTC-Leistung werden stark von der Temperatur beeinflusst?

Die Temperatur kann mehrere PPTC-Leistungsparameter stark beeinflussen, darunter:

Strom halten

Reiseverhalten

Zeit für die Reise

Widerstand

Verlustleistung

Zurücksetz- oder Wiederherstellungsverhalten

Unter diesen ist die Reduzierung des Haltestroms mit steigender Umgebungstemperatur besonders wichtig für die Auswahl der Komponenten.

Wie wirkt sich der Temperaturanstieg auf den Widerstandswert der Komponente mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) aus?

Mit steigender Temperatur einer Komponente mit positivem Temperaturkoeffizienten nimmt ihr elektrischer Widerstand zu.

Bei einem polymeren PPTC ist die Widerstandsänderung mit temperature-dependent Veränderungen der Polymerstruktur und der Leitbahnen verbunden.

Diese Eigenschaft ermöglicht es dem PPTC, bei einem Überstromereignis von einem relativ widerstandsarmen Zustand im Normalbetrieb in einen viel widerstandsfähigeren Zustand überzugehen.

Wenn ein Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) seinen Widerstand erhöht?

Ein PTC-Thermistor erhöht seinen Widerstand, wenn seine Temperatur steigt. In einer rückstellbaren PPTC-Sicherung kann die Temperatur entweder aufgrund einer erhöhten Umgebungstemperatur oder aufgrund einer Selbsterwärmung durch den durch das Gerät fließenden Strom steigen.

Wenn das Gerät seinen Übergangsbereich erreicht, kann der Widerstand erheblich ansteigen, wodurch der Strom begrenzt wird.

Nachdem der Fehler behoben ist und das Gerät abgekühlt ist, sinkt der Widerstand in den Normalzustand.

Was ist der Unterschied zwischen PPTC und einer herkömmlichen Sicherung?

Eine herkömmliche Sicherung ist so konzipiert, dass sie den Stromkreis dauerhaft unterbricht, wenn ihr Sicherungselement schmilzt.

Eine rückstellbare PPTC-Sicherung erhöht stattdessen ihren Widerstand während eines Fehlers erheblich und begrenzt den Strom. Nachdem der Fehlerzustand beseitigt ist und das Gerät abgekühlt ist, kann sein Widerstand sinken und der Stromkreis kann zum normalen Betrieb zurückkehren.

Führt eine hohe Temperatur dazu, dass ein PPTC mit einem niedrigeren Strom auslöst?

Im Allgemeinen ja.
Da das PPTC bei einer höheren Umgebungstemperatur bereits heißer ist, ist weniger zusätzliche Selbsterwärmung erforderlich, um seinen Übergangsbereich zu erreichen.

Daher sinkt der zulässige Haltestrom mit steigender Umgebungstemperatur.

Das genaue Verhalten muss aus den temperature-rerating für die spezifische PPTC-Serie ermittelt werden.

Wie sollte ich einen PPTC für eine Hochtemperaturanwendung auswählen?

Beginnen Sie mit dem maximalen normalen Betriebsstrom und der maximalen Umgebungstemperatur.

Dann prüfen Sie:

Temperaturabhängiger Ihold

Reise

Vmax

Imax

Anfänglicher Widerstand

Zeit für die Reise

Paketgröße

Thermische Bedingungen auf Leiterplatten

Maximale Betriebstemperatur

Application-specific Qualifikationsanforderungen

Der ausgewählte PPTC sollte eine ausreichende Stromspanne bei der tatsächlichen maximalen Betriebstemperatur bieten.

Kann PPTC in Bahnanwendungen eingesetzt werden?

PPTC-Geräte können in ausgewählten eisenbahnbezogenen Schutzanwendungen eingesetzt werden, einschließlich bestimmter Signal- und Außenausrüstungsanwendungen.

Bahnanwendungen können jedoch spezifische Umwelt-, Elektro-, Zuverlässigkeits- und Qualifikationsanforderungen haben. Die Auswahl des PPTC sollte daher nach den tatsächlichen Spezifikationen des Eisenbahnsystems erfolgen und nicht davon ausgehen, dass ein Allzweck-PPTC automatisch geeignet ist.

Über Ruilin Semiconductor

Ruilin Semiconductor (Shenzhen) Co., Ltd.ist ein Hightech-Unternehmen, das sich auf Design, Forschung und Entwicklung sowie den Vertrieb von polymeren Bauelementen mit positivem Temperaturkoeffizienten und rücksetzbaren PPTC-Sicherungen konzentriert.

Ruilin Semiconductor bietet PPTC-Lösungen für verschiedene Anforderungen an den Stromkreisschutz, darunter standardmäßige rückstellbare PPTC-Sicherungen, ultra-low-resistance PPTC-Bauelemente, Hochtemperatur-PPTC-Produkte, dedizierte Typ-C-PPTC-Bauelemente und andere Überstromschutzlösungen.

Das Unternehmen bedient unter anderem Anwendungen:

Unterhaltungselektronik

Smart-Home-Geräte

Kfz-Elektronik

Medizinische Elektronik

Industrielle Ausrüstung

Andere elektronische Schutzanwendungen

Das Produktportfolio von Ruilin Semiconductor umfasst mehrere SMD- und Bleigehäusegrößen, die es Ingenieuren ermöglichen, PPTC-Schutzgeräte entsprechend Strom, Spannung, Widerstand, Temperatur, Gehäuse und Anwendungsanforderungen auszuwählen.

Für technische Anwendungen konzentriert sich Ruilin Semiconductor darauf, Kunden bei der Bewertung von PPTC-Parametern, thermischen Bedingungen, aktuellen Anforderungen und Schutzleistungen zu unterstützen, um geeignete rückstellbare Sicherungslösungen zu finden.

Schlussfolgerung

Die Temperatur ist nicht einfach eine Umweltspezifikation für ein PPTC. Sie ist ein wichtiger Teil des Betriebsmechanismus des Geräts.

Mit steigender Temperatur nimmt der PPTC-Widerstand zu und die verfügbare Haltestromspanne ab. Gleichzeitig können sich die Zeit bis zur Auslösung und das thermische Verhalten ändern.

Für einen zuverlässigen Stromkreisschutz sollten Ingenieure daher die PPTC-Leistung unter den tatsächlichen Worst-Case-Betriebsbedingungen bewerten, anstatt sich nur auf nominale Raumtemperaturspezifikationen zu verlassen.

Bei der Auswahl einer PPTC-Sicherung ist immer zu beachten:

Betriebsstrom + Maximale Temperatur + Spannung + Widerstand + Auslösezeit + Thermische Umgebung

Das Verständnis dieser Zusammenhänge hilft Ingenieuren bei der Auswahl einer rücksetzbaren PPTC-Sicherung, die einen stabilen und vorhersehbaren Überstromschutz in realen Anwendungen bietet.