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Comment calculer le courant de maintien PPTC

Comment calculer le courant de maintien PPTC est une question importante lors de la sélection d'un fusible réinitialisable PPTC pour la protection contre les surintensités. Le courant de maintien, communément identifié comme
Je tiens
, détermine la quantité de courant qu'un PPTC peut transporter en continu dans des conditions spécifiées sans passer à son état de haute résistance.

Cependant, le calcul du courant de maintien PPTC requis ne consiste pas simplement à faire correspondre Ihold au courant de charge nominal.

La sélection réelle doit tenir compte du courant de fonctionnement normal maximal, de la température ambiante, des conditions thermiques du PCB, de la tolérance du courant, du comportement de démarrage et de la courbe de réduction thermique du fabricant.

Ce guide explique comment calculer le courant de maintien PPTC requis et comment utiliser une fiche technique PPTC pour la sélection pratique des composants.

Qu'est-ce que PPTC détient actuellement?

Le courant de maintien PPTC (Ihold) est le courant maximal qu'un fusible réinitialisable PPTC est spécifié pour transporter sans trébucher dans des conditions d'essai définies.

Les conditions de test exactes varient selon le fabricant et la série de produits. Par conséquent, la valeur Ihold indiquée dans une fiche technique doit toujours être interprétée avec sa température spécifiée, ses conditions de montage et de test.

Un PPTC est un composant de protection activé thermiquement. Lorsque le courant traverse l'appareil, la puissance est dissipée en fonction de sa résistance. Si la chaleur générée dépasse la chaleur transférée à l'environnement environnant, la température de l'appareil augmente et sa résistance augmente considérablement.

Cela signifie que le courant de maintien de PPTC est temperature-dependent.

À mesure que la température ambiante augmente, la capacité de courant de maintien disponible diminue généralement. Les fabricants fournissent donc des courbes de déclassement thermique ou des cotes de courant temperature-specific pour aider les ingénieurs à déterminer le PPTC approprié pour l'environnement d'exploitation réel.

Pourquoi la tenue de PPTC est-elle importante?

Le but de sélectionner le bon Ihold est d'atteindre deux objectifs :

Le PPTC doit rester dans son état de faible résistance pendant toutes les conditions d'exploitation légitimes.

Le PPTC devrait fournir une protection appropriée en cas de surintensité anormale.

Si Ihold est trop bas, l'appareil peut se déclencher pendant le fonctionnement normal.

Si Ihold est sélectionné excessivement élevé, le PPTC peut fournir une protection moins efficace contre les conditions de surintensité modérées.

Par conséquent, la sélection PPTC est un équilibre entre 
Exigences normales de courant de fonctionnement et de protection contre les pannes
.

Comment calculer le courant de maintien PPTC

Un calcul pratique peut être effectué en plusieurs étapes.

Étape 1 : Déterminer le courant de fonctionnement normal maximal

Commencez par le courant maximal que le circuit protégé peut légitimement tirer.

N'utilisez pas uniquement le courant de fonctionnement typique.

Considérez :

Courant de charge continu maximal

Tolérance d'alimentation

Variation de charge

Courant de démarrage

Courant de charge

Démarrage du moteur ou de l'actionneur

Changements de courant liés à la température

Autres conditions transitoires légitimes

Définissez cette valeur comme :

Iload (max) = courant de fonctionnement normal maximal

Par exemple :

Courant de charge typique = 0,60 A

Courant de charge normal maximal = 0,75 A

Le PPTC doit être sélectionné sur la base de 0,75 A, et non de 0,60 A.

Étape 2 : Déterminer la température ambiante maximale

Ensuite, déterminez la température la plus élevée que le PPTC connaîtra pendant le fonctionnement normal.

Ce n'est pas toujours la même que la température ambiante spécifiée de l'équipement.

Par exemple :

Température ambiante de l'équipement : 50C

Température près du PPTC : 60C

Si le PPTC est monté à proximité d'un convertisseur CC / CC, d'un MOSFET, d'une résistance de puissance ou d'un autre composant générateur de chaleur, sa température locale peut être supérieure à la température de l'air environnant.

Par conséquent, utilisez la température la plus défavorable à ou autour de l'emplacement PPTC lorsque cela est possible.

La température est particulièrement importante car le courant de maintien du PPTC diminue à mesure que la température augmente.

Étape 3 : Trouvez le facteur de dératation thermique PPTC

Après avoir déterminé la température de fonctionnement maximale, vérifiez la courbe de réduction thermique du fabricant.

La fiche technique peut fournir soit :

Un pourcentage décroissant

Une table current-versus-temperature

Un graphique de déclassement thermique

Temperature-specific valeurs Ihold

Par exemple, supposons qu'un PPTC ait un Ihold nominal de 1,0 A dans la condition de référence, et que le facteur de réduction thermique du fabricant à la température maximale de l'application soit de 70 %.

Le courant de détention disponible approximatif serait :

Ihold (réel) = 1,0 A 70 % = 0,70 A

Cela signifie que l'appareil ne doit pas être traité comme un appareil à courant de maintien de 1,0 A dans cette condition de température plus élevée.

Le facteur de déclassement exact doit toujours provenir de la fiche technique du fabricant PPTC spécifique. Différentes constructions et séries de produits PPTC peuvent avoir des caractéristiques de température sensiblement différentes.

Étape 4 : Calculer l'Ihold nominal requis

Une fois que le courant de fonctionnement normal maximal et le facteur de réduction thermique sont connus, une relation d'ingénierie utile est :

Ihold nominal requis ≥ Courant de fonctionnement normal maximal ÷ Facteur de déclassement thermique

Par exemple :

Courant normal maximal = 0,75 A

Facteur de dératisation thermique = 70 % = 0,70

Ensuite :

Ihold nominal requis ≥ 0,75 A ÷ 0,70

Ihold nominal requis ≥ 1,07 A

Dans cet exemple, un PPTC avec un Ihold nominal d'environ 1,1 A ou plus peut être candidat à une évaluation plus approfondie.

Cependant, ce calcul n'est que le début du processus de sélection. L'ingénieur doit toujours vérifier la fiche technique réelle, les caractéristiques de temps de déclenchement, la tension nominale, le courant de défaut maximal, la résistance et les conditions d'application.

La méthodologie de sélection PPTC publiée par Littelfuse recommande de la même manière de déterminer le courant de fonctionnement normal, de vérifier la température ambiante, d'appliquer un déclassement thermique, puis de vérifier les paramètres électriques restants.

Formule de calcul du courant de détention de PPTC

Pour un calcul d'ingénierie de premier passage :

Ihold (obligatoire) ≥ Iload (max) / Kt

Où :

Ihold (requis) = courant de maintien PPTC nominal requis

Iload (max) = courant de fonctionnement normal maximal

Kt = deratine thermique
Facteur g à la température de fonctionnement réelle

Par exemple :

Calcul :

1,20 A ÷ 0,75 = 1,60 A

La prochaine note PPTC disponible doit ensuite être évaluée par rapport à la fiche technique complète.

Important : la valeur de 75 % dans cet exemple n'est qu'illustrative. Le facteur de réduction réel doit être obtenu à partir de la fiche technique de la série PPTC sélectionnée.

Exemple : calcul du courant de maintien PPTC à 25 ° C

Supposons qu'un circuit électronique ait :

Courant de fonctionnement normal : 0,50 A

Courant de fonctionnement normal maximal : 0,60 A

Température ambiante maximale : 25 ° C

Si la référence Ihold du PPTC sélectionné est spécifiée à 25 ° C et que la fiche technique ne nécessite pas de déclassement supplémentaire dans cette condition de fonctionnement, l'exigence de premier passage est :

Ihold ≥ 0,60 A

Un appareil avec un Ihold de 0,75 A peut donc être considéré comme un candidat.

Mais l'ingénieur devrait quand même vérifier :

Voyage

Vmax

Imax

Résistance initiale

Temps de voyage

Paquet

Conditions thermiques des PCB

Exemple : calcul du courant de maintien PPTC à haute température

Considérez maintenant le même circuit fonctionnant à une température plus élevée.

Exigences :

Courant normal maximal = 0,60 A

Température de fonctionnement maximale = 70C

Facteur de déclassement thermique de la fiche technique à 70C = 60 %

Calcul :

Ihold nominal requis = 0,60 A ÷ 0,60

Ihold nominal requis = 1,00 A

Par conséquent, un PPTC avec un Ihold nominal de seulement 0,60 A ne devrait pas être automatiquement traité comme adapté à cette application.

Un PPTC avec un Ihold nominal d'environ 1,0 A ou plus peut être envisagé, sous réserve d'une fiche technique complète et d'une vérification de l'application.

Cet exemple illustre pourquoi 25C Ihold ne peut pas être simplement copié dans une conception à haute température.

Pourquoi la température change PPTC Maintien du courant

La relation entre le courant, la résistance et la température est fondamentale pour le fonctionnement du PPTC.

Lorsque le courant traverse le PPTC, l'appareil génère de la chaleur.

Une relation simplifiée pour l'énergie électrique est :

P = I R

où :

P = puissance dissipée

I = courant

R = résistance de l'appareil

Le PPTC transfère également la chaleur vers son environnement.

La température réelle de l'appareil dépend donc de :

Courant

Résistance

Température ambiante

Zone de cuivre PCB

Flux d'air

Placement des composants

Construction de paquets

Sources de chaleur à proximité

À mesure que la température ambiante augmente, moins de chauffage supplémentaire peut être nécessaire pour que le PPTC atteigne sa région de transition.

Par conséquent, sa capacité de courant de maintien diminue. L'explication technique de Littelfuse décrit cette relation thermique et note que les choix de conception affectant le transfert de chaleur peuvent influencer le courant de maintien.

Ne pas utiliser un pourcentage de déclassement PPTC universel

Une erreur courante est de supposer :

PPTC Ihold devrait toujours être 20 % ou 30 % plus élevé que le courant de charge.

Il n'y a pas de pourcentage unique qui soit correct pour chaque conception PPTC.

La marge requise dépend de :

Température

Série PPTC

Paquet

Disposition PCB

Profil de charge

Tolérances de fabrication

Environnement thermique

Courant de démarrage

Fiabilité requise

Par exemple, une série PPTC peut conserver un pourcentage relativement élevé de son courant de maintien nominal à 60 ° C, tandis qu'une autre série peut avoir une courbe de réduction différente.

Les données publiées par les fabricants démontrent que le déclassement thermique peut varier considérablement avec la température et la construction de l'appareil.

Par conséquent :

Utilisez la courbe de déclassement du fabricant au lieu d'appliquer un pourcentage générique.

PPTC Tenue actuelle vs Courant de voyage

Ihold et Itrip sont souvent confondus.

Ils décrivent différents aspects du comportement de PPTC.

La région entre Ihold et Itrip ne doit pas être traitée comme un seuil de commutation électronique précis.

Un PPTC est un appareil thermique, donc le comportement réel dépend de la température, de la durée du courant, des conditions de montage et de la dissipation thermique.

PPTC Holding Current et Startup Current

Le courant de démarrage mérite une attention particulière.

Certains circuits consomment beaucoup plus de courant pendant le démarrage que pendant le fonctionnement en régime permanent.

Les exemples incluent :

Moteurs à courant continu

Solénoïdes

Charges capacitives

Circuits de charge de batterie

Convertisseurs de puissance

Pilotes LED

Équipement de communication

Si le courant de démarrage est une partie légitime du fonctionnement normal, le PPTC doit le tolérer sans déclenchement indésirable.

Cependant, le simple fait d'augmenter Ihold pour s'adapter à chaque événement de démarrage peut réduire l'efficacité de la protection contre les surintensités.

La meilleure approche consiste à examiner le comportement temps-courant
 du PPTC et comparez-le avec la durée et l'ampleur du courant de démarrage.

Comment sélectionner PPTC Ihold à partir d'une fiche technique

Un workflow de feuille de données pratique est :

1. Trouvez le courant de charge normal maximal

Déterminer le courant d'équilibre légitime le plus élevé.

2. Déterminer la température de fonctionnement réelle

Utilisez la température la plus défavorable à l'emplacement PPTC.

3. Lire la courbe de déclassement thermique

Trouvez le Ihold ou le facteur de réduction disponible à cette température.

4. Calculer le Ihold nominal requis

Utilisation :

Ihold (obligatoire) ≥ Iload (max) / Kt

5. Sélectionnez le prochain PPTC approprié

Choisissez un appareil disponible dans le commerce dont les spécifications répondent à l'exigence.

6. Vérifiez Itrip

Assurez-vous que l'appareil peut entrer dans l'état de protection dans la condition de défaut attendue.

7. Vérifier Vmax et Imax

Vérifiez que la tension maximale du circuit et le courant de défaut potentiel sont dans les cotes PPTC.

8. Vérifier la résistance

Vérifiez que la résistance à l'état normal ne provoque pas de chute de tension ou de dissipation de puissance inacceptable.

9. Vérifiez l'heure du voyage

Confirmez que le PPTC peut fournir une protection adéquate pendant la durée de panne requise.

10. Validez l'application réelle

La sélection finale du PPTC doit être testée dans des conditions électriques, thermiques et mécaniques représentatives.

Le guide de sélection de Littelfuse recommande spécifiquement des tests et une évaluation indépendants du PTC dans l'application réelle.

Que se passe-t-il si l'Ihold de PPTC est trop faible?

Si l'Ihold sélectionné est trop faible, le PPTC peut entrer dans son état de haute résistance pendant un fonctionnement légitime.

Les symptômes possibles incluent :

Interruption de courant inattendue

Chute de tension

Redémarrage de l'équipement

Fonctionnement intermittent

Échecs des tests de production

Nuisance trébuchant à haute température

Par exemple, un PPTC peut fonctionner normalement pendant un test de laboratoire à 25 ° C, mais commencer à trébucher pendant un test de combustion à 70 ° C.

Cela ne signifie pas nécessairement que le PPTC est défectueux.

La température de fonctionnement et l'environnement thermique réels peuvent simplement être en dehors des conditions supposées lors de la sélection d'origine.

Que se passe-t-il si PPTC Ihold est trop élevé?

La sélection d'un PPTC avec un Ihold excessivement élevé peut également créer des problèmes.

L'appareil peut tolérer des surintensités plus importantes pendant de plus longues périodes avant d'entrer dans son état de haute résistance.

Cela peut réduire le niveau de protection fourni aux composants sensibles en aval.

Par conséquent, l'objectif n'est pas :

"Choisissez le plus grand Ihold possible".

L'objectif est :

Choisissez un Ihold suffisamment élevé pour le courant de fonctionnement légitime maximal, tout en maintenant le comportement de protection contre les pannes requis.

PPTC tenant le courant et la disposition des circuits imprimés

La fiche technique PPTC est normalement générée dans des conditions de test spécifiées.

Le PCB réel peut se comporter différemment.

Les facteurs PCB qui peuvent affecter les performances thermiques du PPTC comprennent :

Zone de cuivre

Épaisseur du cuivre

Largeur de la trace

Vias thermiques

Avions au sol

Composants à proximité

Flux d'air

Conception de l'enceinte

Une grande surface de cuivre peut améliorer la propagation de la chaleur et modifier le comportement thermique du PPTC.

Inversement, placer le PPTC à proximité d'un composant de puissance chaud peut réduire sa marge thermique effective.

Par conséquent, pour les conceptions critiques, les ingénieurs devraient évaluer le PPTC dans la configuration réelle du PCB plutôt que de se fier exclusivement aux calculs de température ambiante.

Un exemple pratique de calcul du courant de maintien de PPTC

Considérez un circuit de commande industriel 24 V.

Exigences du circuit

Tension nominale : 24 V

Courant de charge normal maximal : 1,5 A

Température ambiante maximale : 60C

Montage SMD

Protection contre les courts-circuits requise

Supposons que la fiche technique du PPTC candidat indique un facteur de réduction thermique de 75 % à la température de fonctionnement requise.

Calcul

Ihold nominal requis = 1,5 A ÷ 0,75

Ihold nominal requis = 2,0 A

Un PPTC avec un Ihold nominal autour de 2,0 A ou plus peut donc être envisagé pour la prochaine étape d'évaluation.

Mais la sélection n'est pas terminée.

L'ingénieur doit quand même vérifier :

Vmax ≥ tension maximale du circuit

Imax ≥ courant de défaut prospectif

et confirmer :

Voyage

Temps de voyage

Résistance initiale

Résistance post-voyage

Paquet

Température de fonctionnement

Conditions thermiques des PCB

C'est l'approche d'ingénierie correcte pour calculer le courant de maintien PPTC.

Liste de contrôle du calcul actuel de PPTC

Avant de sélectionner un PPTC, vérifiez ce qui suit :

Charger

Quel est le courant de fonctionnement continu maximal?

Quel est le courant de démarrage légitime maximal?

Y a-t-il des variations de charge?

Température

Quelle est la température ambiante maximale?

Quelle est la température près du PPTC?

Le PPTC est-il proche d'une source de chaleur?

Fiche technique PPTC

Quel est le Ihold noté?

Qu'est-ce que l'Itrip?

Qu'est-ce que la courbe de déclassement thermique?

Qu'est-ce que Vmax?

Qu'est-ce que Imax?

Quelle est la résistance initiale?

Qu'est-ce que le time-to-trip?

PCB

Quelle est la zone de cuivre?

Quel est le flux d'air prévu?

Les vias thermiques sont-ils utilisés?

Y a-t-il des composants générateurs de chaleur à proximité?

Validation

La conception a-t-elle été testée à la température maximale?

La charge normale maximale a-t-elle été testée?

La condition de défaut attendue a-t-elle été testée?

Le comportement de démarrage a-t-il été évalué?

FAQs

Qu'est-ce que PPTC Ihold?

PPTC Ihold est le courant de maintien spécifié d'un fusible réinitialisable PPTC. Il représente le courant maximal que l'appareil peut transporter dans des conditions définies sans passer à son état de haute résistance.

Comment calculer le courant de maintien PPTC requis?

Un calcul de premier passage utile est :

Ihold nominal requis ≥ Courant de fonctionnement normal maximal ÷ Facteur de déclassement thermique

Le facteur de réduction thermique doit provenir de la fiche technique du fabricant pour la série PPTC et la température de fonctionnement sélectionnées.

PPTC Ihold devrait-il être supérieur au courant de charge?

Oui. Le PPTC devrait avoir une capacité de courant de maintien temperature-adjusted au-dessus du courant de fonctionnement légitime maximal.

Cependant, la marge requise doit être déterminée à partir de l'application réelle plutôt que d'un pourcentage universel.

La température affecte-t-elle le courant de maintien du PPTC?

Oui. Une température plus élevée réduit généralement la capacité de maintien disponible d'un PPTC. C'est pourquoi les fabricants fournissent des courbes de déclassement thermique et des cotes temperature-specific .

Puis-je utiliser directement la valeur Ihold de 25C?

Seulement si les conditions de fonctionnement réelles sont conformes aux conditions de référence de la fiche technique et que les spécifications du fabricant le permettent.

Pour les applications à haute température, la valeur Ihold doit être évaluée à l'aide des informations de déclassement thermique appropriées.

Quelle est la différence entre Ihold et Itrip?

Ihold décrit le courant que le PPTC est spécifié pour transporter sans passer à l'état de haute résistance. Itrip décrit le courant associé au déclenchement de cette transition dans des conditions spécifiées.

Ils ne doivent pas être traités comme un simple seuil ON / OFF.

Pourquoi mon voyage PPTC est-il inférieur à son Ihold?

Les causes possibles incluent higher-than-expected température locale, les conditions thermiques du PCB, les sources de chaleur à proximité, le courant de démarrage, les différences de montage ou les différences entre l'application réelle et les conditions de test du fabricant.

Existe-t-il une marge de sécurité fixe pour PPTC Ihold?

Aucune marge universelle ne s'applique à chaque conception PPTC. La marge requise dépend de la température, des caractéristiques de charge, de la construction PPTC, de l'environnement thermique du PCB et des exigences de fiabilité.

Dois-je calculer Ihold ou simplement choisir la prochaine note PPTC plus élevée?

Le calcul et la sélection des fiches techniques sont utiles. Calculez d'abord l'Ihold nominal requis en fonction des conditions de fonctionnement réelles, puis sélectionnez un PPTC standard et vérifiez ses spécifications électriques et thermiques complètes.

Ruilin Semiconductor peut-il aider à calculer le courant de maintien PPTC?

Oui. Ruilin Semiconductor peut aider les ingénieurs et les équipes d'achat à évaluer les exigences PPTC Ihold en fonction du courant de charge, de la température de fonctionnement, de l'emballage, des conditions du PCB et des exigences de l'application.

À propos de Ruilin Semiconductor

Ruilin Semi-conducteur
est un fabricant de semi-conducteurs axé sur la protection des circuits et les composants électroniques associés.

En tant que fabricant de PPTC, Ruilin Semiconductor fournit des solutions de fusibles réinitialisables PPTC
 pour les applications OEM, ODM, EMS et électroniques industrielles.

Nos produits PPTC sont évalués en fonction de paramètres électriques et thermiques clés, notamment :

Courant de maintien (Ihold)

Courant de voyage (itrip)

Tension maximale (Vmax)

Courant de défaut maximal (Imax)

Résistance initiale

Résistance post-voyage

Time-to-Trip

Température de fonctionnement

Emballage et dimensions

Ruilin Semiconductor aide les clients à sélectionner les composants PPTC en fonction des exigences réelles de l'application plutôt que de se fier uniquement aux courants nominaux.

Pour les projets nécessitant un courant de maintien PPTC spécifique, une température de fonctionnement, une tension nominale, un boîtier ou une plage de résistance, notre équipe technique peut vous aider à sélectionner les produits et à évaluer les applications.

Ruilin Semiconductor - Fabrication PPTC et support technique pour une protection fiable contre les surintensités réinitialisables.

Conclusion

La détermination correcte du courant de maintien PPTC est essentielle pour une protection fiable contre les surintensités réinitialisables.

Le calcul de base est :

Ihold nominal requis ≥ Courant de fonctionnement normal maximal ÷ Facteur de déclassement thermique

Mais cette équation doit être traitée comme un calcul d'ingénierie de première étape, et non comme la méthode de sélection complète.

Une sélection finale du PPTC devrait également vérifier :

Ihold + Itrip + Vmax + Imax + Résistance + Temps de déclenchement + Température + Conditions thermiques PCB

L'approche la plus fiable consiste à combiner les exigences électriques du circuit avec la fiche technique PPTC du fabricant, la courbe de réduction thermique et les caractéristiques de temps de déclenchement, suivies d'une validation dans des conditions d'application réelles.

Pour les projets OEM et ODM, Ruilin Semiconductor fournit la fabrication PPTC, la sélection des composants et le support technique pour une large gamme d'applications de protection électronique.

À propos de Ruilin Semiconductor

Ruilin Semiconductor (Shenzhen) Co., Ltd.est un fabricant spécialisé dans les fusibles réinitialisables PPTC et les composants de protection des circuits à coefficient de température positif polymère (PPTC).

Nos produits PPTC sont conçus pour fournir une protection contre les surintensités réinitialisable pour les équipements électroniques et électriques exposés à des conditions de surcharge et de court-circuit. Le portefeuille de produits couvre différentes cotes de courant, cotes de tension, niveaux de résistance, tailles d'emballage et exigences d'application.

Ruilin Semiconductor soutient les clients de la sélection des produits et de l'évaluation technique aux échantillons, aux fiches techniques et à la production en volume, aidant les OEM, les ODM, les entreprises EMS, les fabricants d'électronique et les distributeurs à identifier les solutions PPTC appropriées pour leurs applications.