Ruilin Semiconductor (Shenzhen) Co., Ltd.

Comment choisir la tension nominale PPTC

Le choix de la tension PPTC correcte est un élément essentiel de la conception d'une protection contre les surintensités fiable et réinitialisable. Alors que les cotes de courant telles que Ihold et Itrip sont souvent les premiers paramètres pris en compte par les ingénieurs, la tension PPTC doit également être adaptée aux conditions de fonctionnement et de défaut du circuit.

Un fusible réinitialisable PPTC ne fonctionne pas comme un fusible conventionnel qui crée un circuit ouvert permanent. Lors d'un événement de surintensité, le PPTC augmente considérablement sa résistance et limite le courant. En conséquence, la tension qui peut apparaître sur l'appareil pendant l'état protégé devient une considération importante.

Lors de la sélection d'un PPTC, les ingénieurs doivent évaluer la tension maximale du circuit, le PPTC Vmax, le courant de défaut, la température de fonctionnement, les transitoires du circuit, les exigences AC / DC et les conditions de test spécifiées par le fabricant.

Ce guide explique comment choisir la tension nominale PPTC et comment évaluer correctement Vmax lors de la sélection d'un fusible PPTC pour un circuit électronique.

Qu'est-ce que la tension nominale PPTC?

La tension nominale d'un PPTC est généralement exprimée en Vmax, c'est-à-dire la tension maximale spécifiée par le fabricant dans des conditions définies.

Vmax ne doit pas être simplement interprété comme la tension à laquelle un PPTC se déclenchera automatiquement.

Un PPTC est avant tout un dispositif de protection contre les surintensités. Son comportement électrique est déterminé par la chaleur générée par le courant. La tension nominale est importante car l'appareil doit résister à la tension présente à travers lui pendant une condition de surintensité ou de défaut sans contrainte électrique inacceptable.

Par conséquent, lors de la sélection d'un fusible PPTC, les ingénieurs doivent prendre en compte à la fois :

Exigences de protection du courant et exigences de résistance à la tension

Les deux paramètres doivent être évalués ensemble.

Pourquoi la tension nominale PPTC est-elle importante?

Supposons qu'un circuit électronique fonctionne à 12 V.

Il peut être tentant de sélectionner n'importe quel PPTC avec une tension nominale légèrement supérieure à 12 V.

Cependant, la conception réelle peut également contenir :

Tolérance d'alimentation

Transients inductifs

Énergie capacitive

Variation de la tension de la batterie

Changement de pointes

Tension générée par défaut

Différentes conditions de mise à la terre

Le PPTC doit être adapté à l'environnement électrique réel spécifié par son fabricant.

Un PPTC avec une tension nominale inadéquate peut subir une contrainte électrique excessive pendant un défaut, même si son courant de maintien est approprié.

Par conséquent :

La sélection de la tension PPTC doit être basée sur la tension maximale que l'appareil peut subir, et pas seulement sur la tension d'alimentation nominale.

Que signifie PPTC Vmax?

Vmax
est la tension de fonctionnement maximale spécifiée pour un PPTC dans les conditions définies par le fabricant.

La définition exacte et les conditions de test peuvent varier selon la famille de produits, les ingénieurs doivent donc toujours se référer à la fiche technique PPTC individuelle.

Vmax est généralement répertorié avec d'autres paramètres clés tels que :

Je tiens

Voyage

Vmax

Imax

Résistance initiale

Temps de voyage

Température de fonctionnement

Ces paramètres sont liés mais servent à des fins différentes.

Je tiens

Définit la capacité de courant de maintien spécifiée.

Voyage

Définit la caractéristique de courant de déclenchement spécifiée dans les conditions d'essai du fabricant.

Vmax

Définit la tension maximale spécifiée pour le PPTC.

Imax

Définit le courant de défaut maximal associé à la capacité spécifiée de l'appareil.

Une sélection PPTC correcte nécessite d'évaluer tous ces paramètres ensemble.

Comment choisir la tension nominale PPTC

Un processus pratique de sélection de tension PPTC peut être divisé en plusieurs étapes.

Étape 1 : Déterminer la tension de fonctionnement normale maximale

Commencez par la plage de tension réelle du circuit.

N'utilisez pas uniquement la tension nominale.

Par exemple, un système "12 V" peut fonctionner sur une plage plus large en raison de :

Tolérance d'alimentation

Chargement de la batterie

Décharge de la batterie

Variation du convertisseur CC / CC

Modes de fonctionnement du système

Définir :

Vfonctionnement (max) = tension normale maximale du circuit

Cette valeur doit inclure la tension stationnaire légitime la plus élevée attendue pendant le fonctionnement normal.

Étape 2 : Vérifiez le PPTC Vmax

Une fois la tension maximale du circuit déterminée, comparez-la avec la Vmax du PPTC candidat.

Comme exigence de base :

Vmax (PPTC) ≥ tension de circuit maximale applicable

Cependant, la comparaison doit être faite en utilisant les conditions spécifiées par le fabricant et le comportement réel du circuit.

Par exemple :

Le candidat peut convenir du point de vue de la tension nominale de base, mais une vérification supplémentaire est toujours nécessaire.

L'ingénieur doit également évaluer les conditions de défaut, le courant, la température, la résistance et le comportement transitoire.

Étape 3 : Tenez compte de la tension aux bornes du PPTC pendant un défaut

C'est un aspect important de la sélection PPTC.

Lorsqu'un PPTC est dans son état normal, sa résistance est relativement faible.

Lors d'un événement de surintensité, sa résistance augmente considérablement.

À mesure que la résistance augmente, la répartition de la tension dans le circuit change.

Selon la topologie du circuit, une partie importante de la tension d'alimentation peut apparaître sur le PPTC après qu'il entre dans son état de haute résistance.

Par conséquent, la tension nominale du PPTC doit être adéquate pour la tension qu'il peut subir pendant la condition protégée.

C'est l'une des raisons pour lesquelles la simple comparaison de la tension d'alimentation nominale avec Vmax peut ne pas toujours fournir une image technique complète.

Étape 4 : Déterminez si le circuit est AC ou DC

La tension nominale spécifiée par le PPTC doit être appropriée au type de circuit protégé.

Les ingénieurs devraient déterminer :

Tension continue

Tension alternative

Fréquence AC

Tension de crête

Tension RMS

Transients de commutation possibles

Ne supposez pas qu'une spécification PPTC cotée DC peut être automatiquement appliquée à une application AC.

Pour les applications AC, la fiche technique du fabricant doit être vérifiée spécifiquement pour les conditions de tension et de fréquence prévues.

Si la fiche technique ne spécifie pas explicitement l'application AC requise, consultez le fabricant avant de sélectionner le composant.

Étape 5 : Considérez les transitoires de tension

De nombreux systèmes électroniques subissent des transitoires de tension.

Les exemples incluent :

Commutation du moteur

Commutation de relais

Charges inductives

Branchement à chaud

Connexion de la batterie

Transients électriques automobiles

Commutation de l'alimentation électrique

Événements liés à l'EDD

Un PPTC n'est normalement pas destiné à remplacer un composant de protection de tension transitoire dédié.

Par exemple :

Protection contre les surintensités PPTC

Suppression de tension transitoire par diode TVS

Ces dispositifs peuvent être utilisés ensemble lorsque le circuit nécessite les deux types de protection.

Si le circuit contient des transitoires de tension importants, les ingénieurs doivent déterminer si une suppression transitoire supplémentaire est nécessaire plutôt que de simplement sélectionner un PPTC avec une tension nominale plus élevée.

Étape 6 : Vérifier le courant de défaut

La tension nominale doit toujours être évaluée avec le courant de défaut disponible.

Considérons un circuit simple :

Alimentation = 24 V

Courant normal = 1 A

Courant de court-circuit possible = 10 A

Un PPTC peut avoir un Ihold approprié pour la charge 1 A mais nécessite toujours une évaluation plus approfondie pour la condition de défaut 10 A.

Vérifier :

Imax (PPTC) ≥ exigence de courant de défaut applicable

L'interprétation exacte d'Imax dépend des conditions d'essai spécifiées par le fabricant.

Le courant de court-circuit disponible doit donc être déterminé à partir de la source d'alimentation réelle, et non estimé à partir du courant de charge normal.

Étape 7 : Tenez compte de la température de fonctionnement

La sélection de la tension PPTC ne peut pas être complètement séparée de la température.

Les caractéristiques PPTC changent avec la température, et la résistance et le comportement actuel de l'appareil sont temperature-dependent.

Les ingénieurs doivent donc vérifier la plage de températures de fonctionnement spécifiée du PPTC.

Par exemple :

Électronique grand public : 0C à 50C

Équipement industriel : -40C à 85C

Applications automobiles : des plages de températures potentiellement plus larges

L'exigence réelle dépend de l'application.

Un appareil qui fonctionne correctement à température ambiante ne doit pas automatiquement être supposé avoir des performances identiques à des températures élevées ou basses.

Lors de l'évaluation d'un PPTC, examinez :

Plage de température de fonctionnement

Je dérange

Résistance en fonction de la température

Comportement du temps au voyage

Données de qualification du fabricant

Étape 8 : Vérifiez Ihold avec Vmax

L'une des erreurs les plus courantes dans la sélection PPTC est de choisir d'abord la tension nominale et de traiter la tension nominale comme un problème distinct.

Un PPTC doit satisfaire les deux.

Par exemple, supposons qu'une application nécessite :

Courant normal maximal = 1,2 A

Tension de fonctionnement maximale = 24 V

Température ambiante maximale = 60C

L'appareil sélectionné doit avoir :

Temperature-adjusted Ihold ≥ 1,2 A et Vmax ≥ tension de circuit maximale applicable

Puis vérifiez :

Voyage

Imax

Résistance initiale

Temps de voyage

Paquet

Température nominale

Le bon appareil est celui qui répond aux exigences électriques et thermiques complètes.

Exemples de tension nominale PPTC

Exemple 1 : Circuit USB 5 V

Considérons un circuit lié à l'USB avec :

Tension nominale : 5 V

Tension normale maximale : 5,25 V

Courant de charge maximal : 1 A

La première étape consiste à déterminer la tension maximale dans des conditions normales.

Si le PPTC sélectionné a une Vmax confortablement au-dessus de la tension maximale applicable et que son Ihold est approprié pour la température de fonctionnement, il peut être envisagé pour une évaluation plus approfondie.

L'ingénieur doit ensuite vérifier :

Je tiens

Voyage

Résistance initiale

Temps de voyage

Imax

Paquet

Conditions thermiques des PCB

Pour les applications USB, une faible résistance peut également être importante car une chute de tension excessive peut réduire la tension disponible pour la charge en aval.

Exemple 2 : Circuit alimenté par batterie 12 V

Considérez un système alimenté par batterie décrit comme un système 12 V.

La tension réelle peut varier en fonction de :

Chimie des batteries

État de charge

Condition de charge

Tension du chargeur

Mode de fonctionnement du système

Par conséquent, l'ingénieur doit déterminer la tension réelle maximale, plutôt que d'utiliser simplement 12 V comme valeur de conception.

Supposons :

Tension réelle maximale = 14,4 V

Courant normal maximal = 2 A

Un PPTC candidat doit avoir une Vmax appropriée pour le circuit et une temperature-adjusted Ihold suffisante pour la charge de 2 A.

La sélection doit ensuite être validée dans des conditions normales et de défaut.

Exemple 3 : Circuit de commande industriel 24 V

Considérez un circuit de commande industriel 24 V :

Tension nominale = 24 V

Tension d'alimentation maximale = 28 V

Courant normal maximal = 1,5 A

Température de fonctionnement maximale = 70C

Le processus de sélection devrait être :

Tension

Vérifiez que la Vmax du PPTC est adaptée aux conditions de tension et de défaut maximales applicables.

Courant

Vérifiez que le temperature-adjusted Ihold reste au-dessus de 1,5 A.

Défaut

Déterminez le courant de court-circuit disponible et vérifiez l'Imax du PPTC.

Thermique

Vérifiez la courbe de réduction de la température et l'environnement thermique réel du PCB.

Temps de voyage

Vérifiez que le PPTC fournit la réponse de protection requise pour le défaut attendu.

Cela illustre pourquoi la tension nominale PPTC ne peut pas être sélectionnée indépendamment du courant et de la température.

PPTC Vmax vs tension du système

Une distinction d'ingénierie utile est :

Ces valeurs ne sont pas nécessairement identiques.

Une conception appropriée devrait identifier les conditions de tension réelles avant de sélectionner le PPTC.

Indice de tension PPTC vs Ihold

La tension nominale PPTC et le courant de maintien décrivent différentes caractéristiques.

Par exemple :

Vmax = 30 V

ne signifie pas :

Ihold = 30 A

De même :

Ihold = 2 A

n'implique pas que le PPTC peut fonctionner à n'importe quelle tension.

Un PPTC doit être sélectionné en utilisant les deux paramètres.

Par exemple :

PPTC A : 1,5 A Ihold, 16 V Vmax

PPTC B : 1,5 A Ihold, 30 V Vmax

Si l'application peut atteindre 24 V, PPTC A peut ne pas être approprié même si son Ihold est approprié.

Inversement, un appareil Vmax plus élevé peut ne pas être approprié si son Ihold ou sa résistance ne répond pas aux exigences actuelles.

Tension nominale et résistance PPTC

La résistance initiale est un autre paramètre important lors de la sélection d'un PPTC.

Un PPTC à résistance plus élevée peut produire une chute de tension plus importante pendant le fonctionnement normal.

La chute de tension peut être approximée par :

Vdrop = I R

Par exemple, si :

Courant = 2 A

Résistance PPTC = 0,15 Ω

Ensuite :

Vdrop = 2 A 0,15 ș = 0,30 V

Dans un circuit basse tension, une chute de 0,30 V peut être significative.

Par conséquent, la sélection PPTC devrait prendre en compte :

Vmax + Ihold + Résistance

plutôt que la tension nominale seule.

Tension nominale PPTC et dissipation de puissance

La dissipation de puissance PPTC pendant le fonctionnement normal peut être estimée à l'aide de :

P = I R

Par exemple :

Courant = 2 A

Résistance = 0,15 Ω

Ensuite :

P = 2² 0,15

P = 0,60 W

Cette chaleur contribue à la température de fonctionnement du PPTC.

Par conséquent, le courant, la résistance et la température sont étroitement liés.

C'est une autre raison pour laquelle la sélection d'un PPTC uniquement en fonction de Vmax peut conduire à une conception incomplète.

Tension nominale PPTC pour différentes applications

Différentes applications ont des exigences de tension différentes.

USB et électronique grand public

Les considérations typiques incluent :

Basse tension de fonctionnement

Faible résistance

Emballage compact

Courant de démarrage

Conditions de branchement à chaud

Protection de la batterie

Les facteurs importants peuvent inclure :

Tension maximale de la batterie

Tension de charge

Courant de défaut

Température

Courant de court-circuit disponible

Électronique automobile

Les ingénieurs devraient envisager :

Plage de fonctionnement de la batterie

Transients électriques automobiles

Température

Architecture de protection liée à la décharge de charge

Exigences de qualification

Un PPTC ne doit pas être supposé gérer seul les transitoires automobiles.

Contrôle industriel

Les considérations typiques incluent :

12 V, 24 V ou autres systèmes CC

De longues périodes de fonctionnement

Températures ambiantes plus élevées

Défauts de câblage

Courant de défaut disponible plus élevé

Électronique médicale

Les exigences supplémentaires peuvent inclure :

Comportement contrôlé des pannes

Fiabilité

Considérations relatives aux fuites

Température

Normes de sécurité applicables

L'architecture de protection exacte doit être déterminée en fonction des exigences et des normes pertinentes du produit.

Liste de contrôle de sélection de la tension nominale PPTC

Avant de finaliser un fusible PPTC, vérifiez :

Tension

Quelle est la tension nominale du système?

Quelle est la tension de fonctionnement normale maximale?

Le circuit est-il AC ou DC?

Y a-t-il des transitoires de tension?

Quelle tension peut apparaître sur le PPTC pendant un défaut?

La Vmax sélectionnée est-elle appropriée?

Courant

Quel est le courant normal maximal?

Quel est le courant de défaut attendu?

Est-ce que Ihold est suffisant à la température maximale?

Imax est-il approprié?

Thermique

Quelle est la température ambiante maximale?

Quelle est la température locale du PCB?

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

Le déclassement thermique a-t-il été envisagé?

Électricité

Quelle est la résistance initiale?

Quelle chute de tension se produit à la charge maximale?

Quelle puissance est dissipée?

Le moment du voyage est-il approprié?

Mécanique

Le package est-il compatible avec le PCB?

L'empreinte sélectionnée est-elle appropriée pour le courant requis?

Les exigences de fabrication sont-elles satisfaites?

Erreurs courantes lors du choix de la tension nominale PPTC

Erreur 1 : sélection basée uniquement sur la tension nominale

Un système 12 V n'est pas nécessairement limité à exactement 12 V.

Déterminez toujours la tension de fonctionnement réelle maximale.

Erreur 2 : en supposant qu'une Vmax plus élevée signifie une meilleure protection

Une tension nominale plus élevée n'améliore pas automatiquement un PPTC.

L'appareil doit également avoir :

Je tiens

Voyage

Imax

Résistance

Temps de voyage

Caractéristiques de la température

Erreur 3 : ignorer les conditions de défaut

Les conditions de tension et de courant pendant un défaut peuvent différer considérablement du fonctionnement normal.

Évaluez le scénario de panne complet.

Erreur 4 : Utiliser PPTC comme substitut TVS

Un PPTC est principalement conçu pour la protection contre les surintensités.

Une diode TVS est conçue pour la suppression de la tension transitoire.

Ils résolvent différents problèmes de protection et peuvent être utilisés ensemble si nécessaire.

Erreur 5 : ignorer la température

Les caractéristiques électriques d'un PPTC sont temperature-dependent.

Un composant qui semble adapté à 25 ° C peut se comporter différemment à 70 ° C ou 85 ° C.

Examinez toujours les spécifications de température et les données de réduction du fabricant.

Comment choisir la tension nominale PPTC : méthode d'ingénierie pratique

Un flux de travail pratique peut être résumé comme suit :

1. Déterminer la tension nominale du système

2. Déterminer la tension de fonctionnement normale maximale

3. Identifier les exigences AC / DC

4. Identifier les transitoires possibles

5. Déterminer la tension qui peut apparaître sur le PPTC pendant un défaut

6. Sélectionnez un PPTC avec un Vmax approprié

7. Vérifier Ihold à la température de fonctionnement maximale

8. Vérifier Itrip et le temps de trajet

9. Vérifier Imax par rapport au courant de défaut disponible

10. Vérifier les conditions thermiques de la résistance, de l'emballage et du PCB

11. Validez le PPTC sélectionné dans l'application réelle

Ce processus fournit une méthode de sélection plus fiable que le choix d'un PPTC basé uniquement sur la tension d'alimentation nominale.

Comment lire les spécifications de tension PPTC dans une fiche technique

Lors de l'examen d'une fiche technique PPTC, portez une attention particulière à :

Utilisez toujours la dernière fiche technique du fabricant pour la qualification finale des composants.

FAQ

Q1 : Qu'est-ce que PPTC Vmax?

A1 : PPTC Vmax est la tension maximale spécifiée pour un PPTC dans les conditions de test et de fonctionnement définies par le fabricant. La spécification exacte doit être vérifiée dans la fiche technique de l'appareil sélectionné.

Q2 : Comment choisir une tension nominale PPTC?

A2 : Déterminez d'abord la tension maximale que le PPTC peut ressentir dans le circuit réel. Sélectionnez ensuite un appareil dont la Vmax spécifiée convient à cette tension et vérifiez Ihold, Itrip, Imax, la température, la résistance et le temps de déclenchement.

Q3 : La Vmax de PPTC devrait-elle être supérieure à la tension nominale du système?

A3 : En général, la Vmax spécifiée par le PPTC doit être adaptée à la tension maximale du circuit applicable, et pas seulement à la tension nominale. La tolérance d'alimentation et les conditions de défaut doivent également être évaluées.

Q4 : Puis-je utiliser un PPTC 16 V dans un circuit 12 V?

Cela peut être possible si la tension réelle du circuit et les conditions Vmax spécifiées par le fabricant sont compatibles. Cependant, l'application complète doit être évaluée, y compris la tolérance à la tension, les conditions de défaut, la température et les transitoires.

Q5 : Puis-je utiliser un PPTC dans un circuit 24 V?

A5 : Oui, à condition que le PPTC sélectionné ait une tension nominale appropriée et satisfasse aux exigences d'application en matière de courant, de défaut, de thermique et autres.

Q6 : La tension nominale PPTC détermine-t-elle le courant de déclenchement?

A6 : Non. Vmax et Itrip sont des spécifications différentes. Vmax se rapporte à la capacité de tension spécifiée de l'appareil, tandis qu'Itrip se rapporte à son comportement de protection contre les surintensités dans des conditions de test définies.

Q7 : Une tension PPTC plus élevée est-elle toujours meilleure?

R7 : Non. Une Vmax plus élevée ne signifie pas automatiquement une meilleure protection du circuit. Le PPTC doit également fournir des caractéristiques Ihold, Itrip, Imax, de résistance et de temps de déclenchement appropriées.

Q8 : Un PPTC protège-t-il contre les pics de tension?

R8 : Un PPTC est principalement un dispositif de protection contre les surintensités et ne devrait normalement pas être considéré comme un remplacement d'une diode TVS ou d'un autre dispositif de protection contre les tensions transitoires.

Q9 : La température affecte-t-elle la sélection de la tension PPTC?

A9 : La température a un effet significatif sur le comportement électrique du PPTC, en particulier le maintien du courant et de la résistance. La température de fonctionnement et les caractéristiques de réduction de l'appareil doivent donc être prises en compte avec Vmax.

Q10 : Quels autres paramètres dois-je vérifier en plus de Vmax?

R10 : Au minimum, examiner :
 Ihold, Itrip, Imax, résistance initiale, temps de déclenchement, température de fonctionnement, emballage et caractéristiques de déclassement.

Q11 : Ruilin Semiconductor peut-il aider à sélectionner la tension PPTC correcte?

R11 : Oui. Ruilin Semiconductor peut aider les OEM, les ODM, les entreprises EMS et les équipes d'ingénierie à évaluer les exigences PPTC en fonction de la tension de fonctionnement, du courant, de la température, du package, des conditions de défaut et des exigences de l'application.

Conclusion

Choisir la tension nominale PPTC correcte nécessite plus que de faire correspondre le composant à la tension d'alimentation nominale.

Un processus de sélection pratique devrait évaluer :

Tension maximale du circuit + PPTC Vmax + Conditions de défaut + Ihold + Itrip + Imax + Température + Résistance + Temps de déclenchement

Le PPTC sélectionné doit être capable de fonctionner normalement sous la tension et le courant de circuit légitimes les plus élevés tout en offrant la protection contre les surintensités requise dans les conditions de défaut attendues.

Plus important encore, Vmax doit toujours être interprété en fonction de la fiche technique du fabricant et des conditions de test spécifiées.

Pour les conceptions de production, le PPTC final doit être validé dans les conditions électriques, thermiques et mécaniques réelles de l'application.

Ruilin Semiconductor fournit la fabrication PPTC et le support technique pour les applications OEM, ODM et de protection électronique industrielle.

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.

Notre évaluation du produit PPTC couvre les paramètres clés, notamment :

Courant de maintien (Ihold)

Courant de voyage (itrip)

Tension maximale (Vmax)

Courant de défaut maximal (Imax)

Résistance initiale

Time-to-Trip

Température de fonctionnement

Dératation thermique

Paquet 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 valeurs nominales de tension ou de courant.

Pour les projets nécessitant des cotes de tension PPTC spécifiques, des cotes de courant, des tailles d'emballage, des plages de résistance ou des exigences operating-temperature , notre équipe technique peut vous aider à sélectionner les composants et à évaluer les applications.

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