Ruilin Semiconductor (Shenzhen) Co., Ltd.

Comment sélectionner un fusible réinitialisable PPTC?

Choisir le bon fusible PPTC
 est une étape importante dans la conception d'une protection fiable contre les surintensités pour les équipements électroniques. Un fusible réinitialisable PPTC peut protéger un circuit contre les conditions de courant anormales tout en permettant à l'appareil de revenir à son état normal de faible résistance après la suppression du défaut et le refroidissement du composant.

Cependant, la sélection d'un PPTC ne doit pas être basée sur un courant nominal unique. Les ingénieurs doivent prendre en compte le courant de fonctionnement normal du circuit, la tension maximale, la température ambiante, le courant de défaut, la résistance, le temps de déclenchement, la disposition du PCB, la taille du boîtier et les caractéristiques de la charge protégée.

Ce guide explique comment sélectionner un fusible réinitialisable PPTC et comment évaluer les paramètres clés d'une fiche technique PPTC.

Qu'est-ce qu'un fusible réinitialisable PPTC?

Un fusible réinitialisable PPTC est un dispositif polymère à coefficient de température positif conçu pour la protection contre les surintensités.

Dans des conditions de fonctionnement normales, le PPTC reste dans un état de résistance relativement faible et permet au courant requis de traverser le circuit. Lorsqu'un courant excessif fait chauffer l'appareil au-dessus de sa région de transition, sa résistance augmente considérablement. Cela limite le courant circulant dans le circuit protégé.

Une fois le défaut éliminé et le PPTC suffisamment refroidi, sa résistance diminue et l'appareil peut revenir à son état de fonctionnement normal.

Ce comportement réinitialisable est l'une des principales différences entre un PPTC et un fusible à usage unique conventionnel.

Le terme disjoncteur de fusible réinitialisable est parfois utilisé pour décrire ce type de dispositif de protection contre les surintensités réinitialisable. Dans les applications d'ingénierie, cependant, les termes fusible PPTC, fusible réinitialisable PTC, fusible réinitialisable polymère et fusible réinitialisable sont plus couramment utilisés.

Comment sélectionner un fusible réinitialisable PPTC

Un processus de sélection PPTC pratique devrait commencer par les conditions de fonctionnement réelles du circuit plutôt que par un colis ou un numéro de pièce particulier.

Les principaux paramètres à évaluer sont :

Courant de fonctionnement normal

Tension de fonctionnement maximale

Maintien du courant (Ihold)

Courant de voyage (Itrip)

Température ambiante et de fonctionnement

Résistance initiale

Temps de voyage

Courant de défaut maximal

Taille de l'emballage et disposition du PCB

Certifications requises et spécifications environnementales

Examinons chaque paramètre en détail.

1. Déterminer le courant de fonctionnement normal

La première étape consiste à déterminer le courant maximal que le circuit protégé devrait tirer pendant le fonctionnement normal.

N'utilisez pas uniquement le courant de fonctionnement typique.

Considérez :

Courant de charge maximal

Tolérance d'approvisionnement

Courant de démarrage

Courant d'appel

Variation de charge

Démarrage du moteur ou de l'actionneur

Courant de charge

Conditions d'exploitation transitoires

Par exemple, si un circuit fonctionne normalement à 500 mA mais peut atteindre 650 mA pendant le fonctionnement normal, le PPTC doit être sélectionné en fonction de la condition de fonctionnement légitime maximale plutôt que d'utiliser simplement 500 mA.

L'objectif est de s'assurer que le PPTC sélectionné ne déclenche pas de nuisance pendant le fonctionnement normal.

2. Vérifier le courant de maintien du PPTC (Ihold)

Ihold, ou courant de maintien, est l'un des paramètres les plus importants lors de la sélection d'un fusible PPTC.

Ihold représente le courant maximal que l'appareil peut transporter sans entrer dans son état de protection haute résistance dans les conditions de test spécifiées par le fabricant. La température de test exacte et les conditions environnementales doivent toujours être vérifiées dans la fiche technique.

Une relation de sélection de base est :

Ihold ≥ courant de fonctionnement normal maximal

Cependant, cela ne signifie pas que la sélection d'un Ihold exactement égal au courant de charge est suffisante.

La température de fonctionnement réelle peut affecter de manière significative les performances du PPTC. À mesure que la température augmente, la capacité de courant de maintien disponible diminue généralement. Par conséquent, un PPTC utilisé dans une enceinte chaude ou à proximité d'un composant d'alimentation peut nécessiter une marge de courant supplémentaire.

Exemple

Supposons :

Courant de charge normal maximal = 0,8 A

Température ambiante maximale = 70C

Un PPTC spécifié à 0,8 A Ihold à température ambiante peut ne pas fournir une marge opérationnelle suffisante à 70 ° C.

La bonne approche consiste à consulter la courbe de réduction de la température du fabricant et à sélectionner un appareil dont 
d
Ihold aéré reste au-dessus du courant de fonctionnement normal maximal.

C'est plus fiable que d'appliquer une règle de pourcentage universelle à chaque conception.

3. Vérifier le courant de voyage (itrip)

Itrip est le courant de déclenchement spécifié par le fabricant PPTC dans des conditions d'essai définies.

Il représente le courant minimum associé à la transition de l'appareil vers son état de protection haute résistance dans ces conditions.

Itrip ne doit pas être interprété comme un seuil de commutation électronique instantanée.

Les PPTC sont des dispositifs thermiques. Leur comportement dépend de :

Ampleur actuelle

Température ambiante

Durée de la surintensité

Caractéristiques thermiques des PCB

Taille de l'appareil

Dissipation thermique

Conditions de montage

Par conséquent, la région entre Ihold et Itrip ne doit pas être traitée comme une limite ON / OFF numérique précise.

Pour une conception réelle, les ingénieurs doivent évaluer la courbe de temps de déclenchement du fabricant
 au courant de défaut attendu.

4. Sélectionnez la tension nominale correcte

La tension nominale du PPTC doit être compatible avec la tension maximale présente dans le circuit protégé.

L'exigence de base est :

PPTC Vmax ≥ tension maximale du circuit

Cependant, la tension réelle du système doit être évaluée avec soin, y compris la tolérance d'alimentation et les conditions transitoires pertinentes.

Par exemple, un PPTC destiné à un circuit 12 V ne devrait pas être automatiquement sélectionné uniquement parce que sa valeur nominale semble proche de 12 V. L'ingénieur devrait vérifier la tension maximale spécifiée par le fabricant et les conditions de fonctionnement.

La tension nominale est particulièrement importante pendant la condition de déclenchement car le PPTC devient très résistif plutôt que de créer un circuit ouvert parfait.

La fiche technique du fabricant doit donc être vérifiée pour :

Vmax

Imax

Conditions d'essai

Conditions de défaut maximales

Exigences de sécurité applicables

Les fabricants de PPTC définissent Vmax et Imax dans des conditions spécifiques, de sorte que ces valeurs ne doivent pas être traitées comme interchangeables avec la tension de fonctionnement et le courant de charge normaux.

5. Tenez compte de la température ambiante et des conditions thermiques

La température est l'un des facteurs les plus importants dans la sélection PPTC.

Un PPTC est fondamentalement un dispositif de protection activé thermiquement. Ses caractéristiques électriques changent avec la température.

Lorsque la température ambiante augmente :

Le courant de maintien disponible diminue

L'appareil peut atteindre sa température de transition à un courant plus faible

Le déclenchement de nuisance devient plus probable si une marge insuffisante est fournie

Lorsque la température ambiante diminue, l'appareil a généralement une plus grande marge thermique avant d'entrer dans l'état de haute résistance.

Pour cette raison, la sélection PPTC doit prendre en compte la température la plus défavorable à l'emplacement du composant, et pas seulement la température ambiante du laboratoire.

Faites particulièrement attention lorsque le PPTC est situé à proximité de :

Convertisseurs DC / DC

MOSFET de puissance

Inducteurs

Résistances de puissance

Circuits de charge de batterie

Traces à courant élevé

CI générateurs de chaleur

Un PPTC qui fonctionne correctement sur un banc de laboratoire peut se comporter différemment à l'intérieur d'une enceinte compacte avec un flux d'air limité.

6. Vérifier la résistance initiale

Les PPTC ne sont pas des dispositifs à résistance nulle.

Leur résistance initiale peut affecter :

Chute de tension

Dissipation de puissance

Efficacité de la charge

Intégrité du signal dans certaines applications

Génération de chaleur

Marge d'exploitation du système

Pour les circuits basse tension, la résistance peut devenir particulièrement importante.

Par exemple, si un circuit 5 V contient un PPTC avec une résistance relativement élevée et que la charge consomme un courant substantiel, la chute de tension résultante peut réduire la tension disponible pour le circuit en aval.

Par conséquent, lors de la comparaison de deux produits PPTC avec des valeurs Ihold et de tension similaires, le produit avec une résistance initiale appropriée plus faible peut fournir une meilleure solution - à condition que ses autres paramètres électriques et thermiques répondent aux exigences de l'application.

Comparez toujours la résistance dans les conditions spécifiées par le fabricant.

7. Vérifiez l'heure du voyage

Un PPTC ne se déclenche normalement pas instantanément.

Le temps nécessaire pour entrer dans l'état de haute résistance dépend de l'ampleur de la surintensité et des conditions thermiques de l'appareil.

En général, une surintensité plus importante produit un chauffage plus rapide et un temps de trajet plus court.

Les ingénieurs devraient donc examiner la courbe de temps de déclenchement du fabricant plutôt que de sélectionner un PPTC basé uniquement sur Ihold et Itrip.

Par exemple, considérons un circuit où :

Courant de fonctionnement normal = 1 A

Courant de défaut = 3 A

Le CI protégé doit être protégé dans un délai précis

Un PPTC avec un courant de maintien approprié de 1 A peut toujours être inapproprié si son temps de déclenchement à 3 A est trop long pour l'application.

Le temps de déclenchement doit donc être évalué avec l'exposition maximale aux pannes autorisée du composant protégé.

8. Vérifier le courant de défaut maximal (Imax)

Imax représente le courant de défaut maximal que le PPTC peut supporter dans les conditions spécifiées par le fabricant.

Ce paramètre est différent du courant de fonctionnement normal
.

Le courant de défaut disponible peut être beaucoup plus élevé que le courant de charge normal, en particulier dans les systèmes alimentés par :

Batteries

Grandes alimentations CC

Adaptateurs à courant élevé

Grands condensateurs

Réseaux électriques automobiles

Par exemple, un circuit ne peut normalement tirer que 1 A tandis que la source d'alimentation peut fournir un courant de court-circuit beaucoup plus important.

L'Imax du PPTC doit donc être comparé au courant de défaut potentiel réel du système.

Ne présumez pas qu'un PPTC peut résister en toute sécurité à tout court-circuit simplement parce qu'il s'agit d'un "fusible réinitialisable".

9. Sélectionnez le paquet et la taille appropriés

Les fusibles PPTC sont disponibles dans différents formats et dimensions d'emballage, y compris les constructions à montage en surface et à plomb radial.

Les tailles de colis SMD courantes incluent :

0603

0805

1206

1210

1812

2920

Le package doit être sélectionné en fonction de plus que l'espace PCB.

La taille de l'emballage peut influencer :

Capacité actuelle

Dissipation thermique

Résistance initiale

Temps de voyage

Zone de cuivre PCB

Processus de fabrication

Exigences mécaniques

Pour la production automatisée de SMT, un PPTC SMD peut fournir une solution compacte. Des boîtiers plus volumineux peuvent être plus appropriés lorsqu'une capacité de courant plus élevée ou des performances thermiques plus élevées sont requises.

Par exemple, les familles PPTC homologuées pour l'automobile sont disponibles dans plusieurs empreintes SMD, notamment 0805, 1206, 1210 et 1812, ce qui démontre que la sélection des packages est étroitement liée aux exigences électriques de l'application.

Exemple de sélection PPTC

Considérons un simple circuit de commande électronique 12 V avec les conditions suivantes :

Un processus de sélection raisonnable serait :

Étape 1 : Vérifier la tension

Sélectionnez un PPTC avec une tension maximale spécifiée adaptée au système 12 V.

Étape 2 : Déterminer le courant de maintien requis

Le courant de charge légitime maximal est de 0,8 A.

L'appareil sélectionné doit maintenir un Ihold thermorégulé suffisant au-dessus de 0,8 A à la température de fonctionnement maximale.

Étape 3 : Vérifier le comportement du voyage

Vérifiez la courbe de temps de déclenchement au courant de défaut attendu.

Étape 4 : Vérifier la résistance

Assurez-vous que la résistance initiale ne provoque pas de chute de tension excessive ou de perte de puissance à 0,8 A.

Étape 5 : Vérifiez Imax

Confirmez que le PPTC peut supporter le courant de défaut disponible de la source d'alimentation.

Étape 6 : Sélectionnez le package

Choisissez un package SMD compatible avec la disposition du PCB, le niveau actuel, l'environnement thermique et le processus de fabrication.

Cette approche est plus fiable que la simple recherche d'un "fusible PPTC 0,8 A".

Liste de contrôle de sélection PPTC

Avant de finaliser un fusible PPTC, les ingénieurs peuvent utiliser la liste de contrôle suivante :

Électricité

Quel est le courant de fonctionnement normal maximal?

Quelle est la tension de fonctionnement maximale?

Quel est le courant de défaut attendu?

Quel Ihold est requis?

Quel Itrip est requis?

Quel est le temps acceptable pour voyager?

La résistance initiale est-elle suffisamment faible?

Thermique

Quelle est la température ambiante maximale?

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

Quelle zone de cuivre PCB entoure le composant?

Existe-t-il une dissipation thermique adéquate?

Mécanique

Quelle empreinte PCB est disponible?

Un montage SMD ou radial est-il nécessaire?

Y a-t-il des restrictions de hauteur ou d'espacement?

Fiabilité

Quelle est la plage de température de fonctionnement requise?

Les exigences RoHS ou REACH sont-elles applicables?

Une qualification automobile telle que AEC-Q200 est-elle requise?

Le produit nécessite-t-il des tests environnementaux ou de fiabilité spécifiques?

Erreurs de sélection PPTC courantes

Choisir Ihold égal au courant de charge typique

L'utilisation d'un courant typique au lieu d'un courant normal maximal peut provoquer un déclenchement nuisible.

Évaluez toujours la condition de fonctionnement légitime maximale.

Ignorer la réduction de la température

Un PPTC évalué à un courant particulier à 25 ° C peut ne pas avoir la même capacité de courant à 60 ° C, 70 ° C ou plus.

Vérifiez toujours les informations de déclassement du fabricant.

Traiter iTrip comme un seuil de voyage exact

Un PPTC est un dispositif de protection thermique, pas un comparateur électronique.

Itrip doit être évalué avec les courbes de temps de déclenchement et les conditions d'application.

Ignorer la résistance initiale

Un PPTC avec une résistance excessive peut créer une chute de tension indésirable et une dissipation de puissance, en particulier dans les applications basse tension.

Sélection uniquement par taille de paquet

Une empreinte 1206 ou 1812 ne définit pas automatiquement les performances électriques correctes.

Les spécifications électriques et thermiques doivent être évaluées avant la sélection de l'emballage.

Ignorant le courant de défaut disponible

La source d'alimentation du circuit détermine la quantité de courant de défaut disponible.

Vérifiez toujours Imax par rapport à l'état de défaut réel du système.

Fusible PPTC vs fusible conventionnel

Un fusible conventionnel est conçu pour ouvrir définitivement le circuit lorsque son élément fusible fond.

Un fusible réinitialisable PPTC augmente considérablement la résistance pendant un événement de surintensité et peut revenir à sa résistance normale une fois le défaut supprimé et le dispositif refroidi.

Cela rend les PPTC particulièrement utiles pour les applications où :

Les défauts peuvent se produire à plusieurs reprises

Le remplacement manuel des fusibles n'est pas pratique

Le produit protégé est difficile d'accès

Les coûts de maintenance doivent être réduits

La récupération automatique est souhaitable

Cependant, un PPTC ne se comporte pas exactement comme un fusible conventionnel. Il reste un dispositif de protection limitant le courant et à haute résistance plutôt que de créer le même type de circuit ouvert permanent.

Par conséquent, les ingénieurs doivent sélectionner la technologie de protection en fonction des exigences du système complet.

Comment lire une fiche technique PPTC

Lors de la comparaison des produits PPTC, les paramètres suivants doivent normalement être examinés ensemble :

Le point important est qu'aucun paramètre ne détermine si un PPTC convient.

La sélection correcte de PPTC nécessite d'évaluer les paramètres en tant que système.

Quand devriez-vous utiliser un fusible réinitialisable PPTC?

Un fusible PPTC peut être une solution pratique pour la protection contre les surintensités dans des applications telles que :

Interfaces USB et USB Type-C

Équipement alimenté par batterie

Électronique grand public

Appareils domestiques intelligents

Équipement de contrôle industriel

Électronique automobile

Électronique médicale

Adaptateurs et chargeurs

Équipement de communication

Systèmes de contrôle intégrés

La spécification PPTC appropriée dépendra des exigences électriques, thermiques et mécaniques de l'application spécifique.

Pourquoi travailler avec un fabricant PPTC?

Lors de la sélection d'un PPTC pour la production, les ingénieurs et les équipes d'achat peuvent avoir besoin de plus qu'un numéro de pièce de catalogue.

Un fabricant PPTC peut fournir une assistance avec :

Sélection du courant et de la tension

Dératation de la température

Évaluation du temps de trajet

Sélection des forfaits

Exigences de résistance

Application-specific recommandations

Interprétation de la fiche technique

Spécifications personnalisées

Exigences de production et de qualité

Pour les projets OEM et ODM, travailler directement avec le fabricant peut également simplifier la communication technique entre le fournisseur de composants et l'équipe d'ingénierie.

FAQs

1. Quel est le paramètre le plus important lors de la sélection d'un fusible PPTC?

Ihold est généralement l'un des premiers paramètres à évaluer car il doit supporter le courant de fonctionnement normal maximal dans les conditions thermiques réelles. Cependant, la tension nominale, Itrip, Imax, la résistance et le temps de déclenchement doivent également être vérifiés.

2. Est-ce que Ihold devrait être plus élevé que le courant de fonctionnement normal?

Oui. Le PPTC sélectionné doit avoir une capacité de courant de maintien à température réduite suffisante au-dessus du courant de fonctionnement légitime maximal. La marge requise dépend de l'application plutôt que d'un pourcentage fixe universel.

3. Quelle est la différence entre Ihold et Itrip?

Ihold est le courant spécifié que le PPTC peut transporter sans trébucher dans des conditions définies. Itrip est le courant spécifié associé à l'entrée dans l'état de protection. Les deux valeurs définissent différentes parties du comportement de fonctionnement de l'appareil.

4. Un PPTC se déclenche-t-il instantanément?

Non. Les PPTC sont des dispositifs activés thermiquement. Le temps de déclenchement dépend du niveau de surintensité, de la température ambiante, des conditions thermiques du PCB et des caractéristiques du dispositif.

5. Un PPTC déconnecte-t-il complètement le circuit?

Normalement, non. Après le déclenchement, le PPTC augmente considérablement sa résistance et limite le courant plutôt que de se comporter exactement comme un fusible conventionnel ouvert en permanence.

6. Un PPTC peut-il être utilisé dans un circuit 12 V ou 24 V?

Oui, à condition que la tension nominale du PPTC sélectionné et les autres caractéristiques électriques conviennent à l'application. Vérifiez toujours Vmax et les conditions de fonctionnement spécifiées par le fabricant.

7. Pourquoi la résistance au PPTC est-elle importante?

La résistance initiale affecte la chute de tension et la dissipation de puissance pendant le fonctionnement normal. Cela peut être particulièrement important dans les circuits basse tension ou à courant relativement élevé.

8. La température affecte-t-elle la sélection PPTC?

Oui. La température a un effet significatif sur le comportement du PPTC. Une température ambiante plus élevée réduit généralement la marge de courant de maintien disponible, de sorte que la température de fonctionnement la plus défavorable doit être incluse dans le processus de sélection.

9. Qu'est-ce qu'un disjoncteur de fusibles réinitialisable?

"Disjoncteur de fusible réinitialisable" est parfois utilisé comme terme général pour désigner la protection contre les surintensités réinitialisable. Dans les applications de composants électroniques, les termes fusible PPTC, fusible réinitialisable PTC, fusible réinitialisable polymère et fusible réinitialisable sont couramment utilisés.

10. Ruilin Semiconductor peut-il aider à sélectionner un PPTC?

Oui. Ruilin Semiconductor peut aider les ingénieurs et les équipes d'achat à évaluer les spécifications PPTC en fonction des exigences en matière de courant de fonctionnement, de tension, de température, d'emballage, de résistance et d'application.

Conclusion

La sélection du bon fusible PPTC nécessite plus que de faire correspondre le courant de charge à un numéro de catalogue.

Une sélection fiable devrait prendre en compte :

Ihold + Itrip + Vmax + Imax + Résistance + Température + Temps de trajet + Forfait

Le meilleur PPTC est celui qui reste stable dans les pires conditions de fonctionnement normales tout en offrant la protection requise dans les conditions de défaut attendues.

Pour les ingénieurs qui conçoivent de nouveaux produits, il est essentiel d'examiner la fiche technique PPTC complète et les caractéristiques du temps de déclenchement avant de finaliser le composant.

Ruilin Semiconductor fournit des solutions de fusibles réinitialisables PPTC et un support technique pour les applications électroniques OEM, ODM et industrielles.

À propos de Ruilin Semiconductor

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

Notre portefeuille de produits PPTC est conçu pour fournir une protection contre les surintensités réinitialisable pour les équipements électroniques et les applications industrielles. Nous soutenons les OEM, les ODM, les entreprises EMS, les équipes d'ingénierie et les services d'achat avec les exigences de sélection et de production des composants PPTC.

En tant que fabricant de PPTC, Ruilin Semiconductor se concentre sur les paramètres clés, notamment le courant de maintien, le courant de déclenchement, la tension nominale, la résistance, le temps de déclenchement, la taille de l'emballage et la température de fonctionnement.

Notre équipe technique peut travailler avec les clients pour évaluer les exigences PPTC en fonction des conditions de fonctionnement réelles de l'application plutôt que de sélectionner un appareil uniquement en fonction d'un courant nominal.

Pour les exigences en matière de fusibles PPTC, y compris les produits standard, l'approvisionnement en vrac et la sélection application-specific , contactez Ruilin Semiconductor pour un support technique et commercial.