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Come calcolare la corrente di mantenimento PPTC

Come calcolare la corrente di mantenimento PPTC è una domanda importante quando si seleziona un fusibile ripristinabile PPTC per la protezione da sovracorrente. Corrente di mantenimento, comunemente identificata come

Tenere
, determina quanta corrente un PPTC può trasportare continuamente in condizioni specificate senza passare al suo stato ad alta resistenza.

Tuttavia, il calcolo della corrente di mantenimento PPTC richiesta non è semplicemente una questione di corrispondenza Ihold alla corrente di carico nominale.

La selezione effettiva dovrebbe considerare la corrente operativa normale massima, la temperatura ambiente, le condizioni termiche del PCB, la tolleranza di corrente, il comportamento di avvio e la curva di riduzione termica del produttore.

Questa guida spiega come calcolare la corrente di mantenimento PPTC richiesta e come utilizzare un foglio dati PPTC per la selezione pratica dei componenti.

Che cosa è PPTC tenendo corrente?

La corrente di mantenimento PPTC (Ihold) è la corrente massima che un fusibile ripristinabile PPTC è specificato per trasportare senza scattare in condizioni di prova definite.

Le condizioni di prova esatte variano a seconda del produttore e della serie di prodotti. Pertanto, il valore Ihold mostrato in una scheda tecnica deve sempre essere interpretato insieme alla temperatura specificata, alle condizioni di montaggio e di prova.

Un PPTC è un componente di protezione attivato termicamente. Quando la corrente scorre attraverso il dispositivo, la potenza viene dissipata in base alla sua resistenza. Se il calore generato supera il calore trasferito all'ambiente circostante, la temperatura del dispositivo aumenta e la sua resistenza aumenta sostanzialmente.

Ciò significa che la corrente di mantenimento PPTC è temperature-dependent.

Con l'aumentare della temperatura ambiente, la capacità di corrente di mantenimento disponibile generalmente diminuisce. I produttori forniscono quindi curve di riduzione termica o temperature-specific valutazioni di corrente per aiutare gli ingegneri a determinare il PPTC appropriato per l'ambiente operativo reale.

Perché PPTC Holding Current è importante?

Lo scopo di selezionare l'Ihold corretto è quello di raggiungere due obiettivi:

Il PPTC dovrebbe rimanere nel suo stato di bassa resistenza durante tutte le condizioni operative legittime.

Il PPTC dovrebbe fornire una protezione adeguata quando si verifica una condizione di sovracorrente anormale.

Se Ihold è troppo basso, il dispositivo potrebbe scattare durante il normale funzionamento.

Se Ihold è selezionato eccessivamente alto, il PPTC può fornire una protezione meno efficace contro condizioni di sovracorrente moderata.

Pertanto, la selezione PPTC è un equilibrio tra 
corrente di funzionamento normale e requisiti di protezione dai guasti
.

Come calcolare la corrente di mantenimento PPTC

Un calcolo pratico può essere eseguito in diverse fasi.

Passaggio 1: determinare la corrente di funzionamento normale massima

Inizia con la corrente massima che il circuito protetto può legittimamente disegnare.

Non utilizzare solo la corrente di funzionamento tipica.

Considera:

Corrente di carico continua massima

Tolleranza alimentazione

Variazione del carico

Corrente di avvio

Corrente di carica

Avvio motore o attuatore

Variazioni di corrente legate alla temperatura

Altre condizioni transitorie legittime

Definisci questo valore come:

Iload (max) = corrente di funzionamento normale massima

Per esempio:

Corrente di carico tipica = 0,60 A

Corrente di carico normale massima = 0,75 A

Il PPTC dovrebbe essere selezionato sulla base di 0,75 A, non 0,60 A.

Passaggio 2: determinare la temperatura ambiente massima

Successivamente, determinare la temperatura più alta che il PPTC sperimenterà durante il normale funzionamento.

Questo non è sempre uguale alla temperatura ambiente specificata dall'apparecchiatura.

Per esempio:

Temperatura ambiente dell'attrezzatura: 50C

Temperatura vicino al PPTC: 60C

Se il PPTC è montato vicino a un convertitore DC / DC, MOSFET, resistore di potenza o altro componente generatore di calore, la sua temperatura locale può essere superiore alla temperatura dell'aria circostante.

Pertanto, utilizzare la temperatura peggiore in o intorno alla posizione PPTC quando possibile.

La temperatura è particolarmente importante perché la corrente di mantenimento PPTC diminuisce all'aumentare della temperatura.

Passo 3: Trova il fattore di derattizzazione termica PPTC

Dopo aver determinato la temperatura massima di esercizio, controllare la curva di riduzione termica del produttore.

Il datasheet può fornire:

Una percentuale di riduzione

Un current-versus-temperature tavolo

Un grafico di riduzione termica

Temperature-specific Valori Ihold

Ad esempio, supponiamo che un PPTC abbia un Ihold nominale di 1,0 A nella condizione di riferimento e che il fattore di riduzione termica del produttore alla temperatura massima dell'applicazione sia del 70%.

La corrente di mantenimento approssimativa disponibile sarebbe:

Ihold (effettivo) = 1,0 A 70% = 0,70 A

Ciò significa che il dispositivo non deve essere trattato come un dispositivo a corrente di mantenimento da 1,0 A in quella condizione di temperatura più elevata.

L'esatto fattore di riduzione deve sempre provenire dalla scheda tecnica del produttore di PPTC specifico. Diverse costruzioni di PPTC e serie di prodotti possono avere caratteristiche di temperatura sostanzialmente diverse.

Passo 4: Calcolare l'Ihold nominale richiesto

Una volta che la corrente operativa normale massima e il fattore di riduzione termica sono noti, una relazione ingegneristica utile è:

Ihold nominale richiesto ≥ Corrente di funzionamento normale massima ÷ Fattore di riduzione termica

Per esempio:

Corrente normale massima = 0,75 A

Fattore di declassamento termico = 70% = 0,70

Quindi:

Ihold nominale richiesto ≥ 0,75 A ÷ 0,70

Ihold nominale richiesto ≥ 1,07 A

In questo esempio, un PPTC con un Ihold nominale di circa 1,1 A o superiore può essere un candidato per un'ulteriore valutazione.

Tuttavia, questo calcolo è solo l'inizio del processo di selezione. L'ingegnere dovrebbe comunque verificare la scheda tecnica effettiva, le caratteristiche del tempo di intervento, la valutazione della tensione, la corrente di guasto massima, la resistenza e le condizioni di applicazione.

La metodologia di selezione PPTC pubblicata da Littelfuse raccomanda analogamente di determinare la normale corrente operativa, controllare la temperatura ambiente, applicare la riduzione termica e quindi verificare i restanti parametri elettrici.

Formula di calcolo della corrente di tenuta PPTC

Per un calcolo ingegneristico di primo passaggio:

Ihold (richiesto) ≥ Iload (max) / Kt

Dove:

Ihold (richiesto) = corrente di mantenimento PPTC nominale richiesta

Iload (max) = corrente di funzionamento normale massima

Kt = deratina termica
fattore g alla temperatura di esercizio effettiva

Per esempio:

Calcolo:

1,20 A ÷ 0,75 = 1,60 A

La successiva valutazione PPTC disponibile dovrebbe quindi essere valutata rispetto al foglio dati completo.

Importante: il valore del 75% in questo esempio è solo illustrativo. Il fattore di declassamento effettivo deve essere ottenuto dal foglio dati della serie PPTC selezionata.

Esempio: calcolo della corrente di mantenimento PPTC a 25C

Supponiamo che un circuito elettronico abbia:

Corrente di funzionamento normale: 0,50 A

Corrente di funzionamento normale massima: 0,60 A

Temperatura ambiente massima: 25C

Se il riferimento Ihold del PPTC selezionato è specificato a 25C e il datasheet non richiede una riduzione aggiuntiva a quella condizione operativa, il requisito di primo passaggio è:

Ihold ≥ 0,60 A

Un dispositivo con un Ihold di 0,75 A può quindi essere considerato come un candidato.

Ma l'ingegnere dovrebbe comunque controllare:

Viaggio

Vmax

Imax

Resistenza iniziale

Tempo di viaggio

Pacchetto

Condizioni termiche del PCB

Esempio: calcolo della corrente di mantenimento PPTC ad alta temperatura

Ora consideriamo lo stesso circuito che opera a una temperatura più alta.

Requisiti:

Corrente normale massima = 0,60 A

Temperatura massima di esercizio = 70C

Fattore di declassamento termico della scheda tecnica a 70C = 60%

Calcolo:

Ihold nominale richiesto = 0,60 A ÷ 0,60

Ihold nominale richiesto = 1,00 A

Pertanto, un PPTC con un Ihold nominale di soli 0,60 A non dovrebbe essere automaticamente trattato come adatto per questa applicazione.

Può essere preso in considerazione un PPTC con un Ihold nominale di circa 1,0 A o superiore, previa verifica completa della scheda tecnica e dell'applicazione.

Questo esempio illustra perché 25C Ihold non può essere semplicemente copiato in un progetto ad alta temperatura.

Perché Cambiamenti di Temperatura PPTC Tenere Corrente

La relazione tra corrente, resistenza e temperatura è fondamentale per il funzionamento del PPTC.

Quando la corrente passa attraverso il PPTC, il dispositivo genera calore.

Una relazione semplificata per la potenza elettrica è:

P = IR

dove:

P = potenza dissipata

I = corrente

R = resistenza del dispositivo

Il PPTC trasferisce anche calore all'ambiente circostante.

La temperatura effettiva del dispositivo dipende quindi da:

Corrente

Resistenza

Temperatura ambiente

Area di rame PCB

Flusso d'aria

Posizionamento dei componenti

Costruzione del pacchetto

Fonti di calore vicine

Con l'aumentare della temperatura ambiente, potrebbe essere necessario un minore riscaldamento aggiuntivo affinché il PPTC raggiunga la sua regione di transizione.

Di conseguenza, la sua capacità di corrente di mantenimento diminuisce. La spiegazione tecnica di Littelfuse descrive questa relazione termica e osserva che le scelte di progettazione che influenzano il trasferimento di calore possono influenzare la corrente di mantenimento.

Non utilizzare una percentuale di riduzione PPTC universale

Un errore comune è quello di assumere:

"PPTC Ihold dovrebbe essere sempre 20% o 30% superiore alla corrente di carico".

Non esiste una singola percentuale corretta per ogni progetto PPTC.

Il margine richiesto dipende da:

Temperatura

Serie PPTC

Pacchetto

Layout PCB

Carica profilo

Tolleranze di fabbricazione

Ambiente termico

Corrente di avvio

Affidabilità richiesta

Ad esempio, una serie PPTC può mantenere una percentuale relativamente alta della sua corrente di mantenimento nominale a 60 ° C, mentre un'altra serie può avere una curva di declassamento diversa.

I dati pubblicati dal produttore dimostrano che la riduzione termica può variare sostanzialmente con la temperatura e la costruzione del dispositivo.

Pertanto:

Utilizzare la curva di declassamento del produttore invece di applicare una percentuale generica.

Corrente di tenuta PPTC vs Corrente di viaggio

Ihold e Itrip sono spesso confusi.

Essi descrivono diversi aspetti del comportamento PPTC.

La regione tra Ihold e Itrip non dovrebbe essere trattata come una soglia di commutazione elettronica precisa.

Un PPTC è un dispositivo termico, quindi il comportamento effettivo dipende dalla temperatura, dalla durata della corrente, dalle condizioni di montaggio e dalla dissipazione del calore.

PPTC che tiene corrente e corrente di avvio

La corrente di avvio merita particolare attenzione.

Alcuni circuiti assorbono sostanzialmente più corrente durante l'avvio che durante il funzionamento in regime stazionario.

Gli esempi includono:

Motori a corrente continua

Solenoidi

Carichi capacitivi

Circuiti di ricarica della batteria

Convertitori di potenza

Driver LED

Apparecchiature di comunicazione

Se la corrente di avvio è una parte legittima del normale funzionamento, il PPTC deve tollerarla senza un intervento indesiderato.

Tuttavia, semplicemente aumentando Ihold per accogliere ogni evento di avvio può ridurre l'efficacia della protezione da sovracorrente.

L'approccio migliore è quello di esaminare il comportamento tempo-corrente
 del PPTC e confrontarlo con la durata e l'entità della corrente di avvio.

Come selezionare PPTC Ihold da un foglio dati

Un flusso di lavoro pratico del datasheet è:

1. Trova la corrente di carico normale massima

Determinare la corrente stazionaria legittima più alta.

2. Determinare la temperatura operativa effettiva

Utilizzare la temperatura peggiore nella posizione PPTC.

3. Leggere la curva di riduzione termica

Trovare il fattore Ihold o declassamento disponibile a quella temperatura.

4. Calcolare il Ihold nominale richiesto

Usa:

Ihold (richiesto) ≥ Iload (max) / Kt

5. Selezionare il prossimo PPTC adatto

Scegliere un dispositivo disponibile in commercio le cui specifiche soddisfino il requisito.

6. Controlla Itrip

Assicurarsi che il dispositivo possa entrare nello stato di protezione nella condizione di guasto prevista.

7. Controllare Vmax e Imax

Verificare che la tensione massima del circuito e la corrente di guasto potenziale rientrino nelle valutazioni PPTC.

8. Controllare la resistenza

Verificare che la resistenza allo stato normale non causi cadute di tensione o dissipazioni di potenza inaccettabili.

9. Controllare il tempo di viaggio

Verificare che il PPTC sia in grado di fornire una protezione adeguata entro la durata del guasto richiesta.

10. Convalidare l'applicazione effettiva

La selezione finale del PPTC deve essere testata in condizioni elettriche, termiche e meccaniche rappresentative.

La guida alla selezione di Littelfuse raccomanda specificamente test e valutazioni indipendenti del PTC nell'applicazione reale.

Cosa succede se PPTC iHold è troppo basso?

Se l'Ihold selezionato è troppo basso, il PPTC può entrare nel suo stato ad alta resistenza durante il funzionamento legittimo.

I possibili sintomi includono:

Interruzione di corrente inaspettata

Caduta di tensione

Riavvio dell'attrezzatura

Funzionamento intermittente

Fallimenti nei test di produzione

Infastidio che inciampa ad alta temperatura

Ad esempio, un PPTC può funzionare normalmente durante un test di laboratorio a 25C ma iniziare a scattare durante un test di burn-in a 70C.

Ciò non significa necessariamente che il PPTC sia difettoso.

La temperatura di esercizio effettiva e l'ambiente termico possono essere semplicemente al di fuori delle condizioni assunte durante la selezione originale.

Cosa succede se PPTC iHold è troppo alto?

Anche la selezione di un PPTC con un Ihold eccessivamente alto può creare problemi.

Il dispositivo può tollerare sovracorrenti maggiori per periodi più lunghi prima di entrare nel suo stato di alta resistenza.

Ciò può ridurre il livello di protezione fornito ai componenti a valle sensibili.

Pertanto, l'obiettivo non è:

"Scegli il più grande Ihold possibile".

L'obiettivo è:

Scegli un Ihold abbastanza alto per la massima corrente operativa legittima, mantenendo il comportamento di protezione dai guasti richiesto.

PPTC Tenere Corrente e PCB Layout

Il datasheet PPTC viene normalmente generato in condizioni di test specificate.

Il PCB può comportarsi in modo diverso.

Fattori PCB che possono influenzare le prestazioni termiche PPTC includono:

Area di rame

Spessore rame

Larghezza della traccia

Vie termiche

Aerei di terra

Componenti nelle vicinanze

Flusso d'aria

Progettazione di recinzione

Una grande area di rame può migliorare la diffusione del calore e modificare il comportamento termico del PPTC.

Al contrario, posizionare il PPTC vicino a un componente di potenza calda può ridurre il suo margine termico effettivo.

Pertanto, per i progetti critici, gli ingegneri dovrebbero valutare il PPTC sotto la configurazione PCB reale piuttosto che basarsi esclusivamente su calcoli a temperatura ambiente.

Un esempio pratico di calcolo della corrente in possesso di PPTC

Si consideri un circuito di controllo industriale a 24 V.

Requisiti del circuito

Tensione nominale: 24 V

Corrente di carico normale massima: 1,5 A

Temperatura ambiente massima: 60C

Montaggio SMD

Protezione da cortocircuito richiesta

Supponiamo che il datasheet del candidato PPTC indichi un fattore di riduzione termica del 75% alla temperatura operativa richiesta.

Calcolo

Ihold nominale richiesto = 1,5 A ÷ 0,75

Ihold nominale richiesto = 2,0 A

Un PPTC con un Ihold nominale intorno a 2,0 A o superiore può quindi essere considerato per la fase successiva della valutazione.

Ma la selezione non è finita.

L ingegnere deve comunque verificare:

Vmax ≥ tensione massima del circuito

Imax ≥ corrente di guasto potenziale

e confermare:

Viaggio

Tempo di viaggio

Resistenza iniziale

Resistenza post-viaggio

Pacchetto

Temperatura di esercizio

Condizioni termiche del PCB

Questo è il corretto approccio ingegneristico a Come calcolare la corrente di mantenimento PPTC.

Lista di controllo del calcolo corrente in possesso di PPTC

Prima di selezionare un PPTC, verificare quanto segue:

Caricare

Qual è la corrente di funzionamento continua massima?

Qual è la massima corrente di avvio legittima?

Ci sono variazioni di carico?

Temperatura

Qual è la temperatura ambiente massima?

Qual è la temperatura vicino al PPTC?

Il PPTC è vicino a una fonte di calore?

Scheda tecnica PPTC

Qual è il Ihold valutato?

Cos'è l'Itrip?

Cos'è la curva di derating termico?

Che cosa è Vmax?

Che cosa è Imax?

Qual è la resistenza iniziale?

Qual è il time-to-trip?

PCB

Qual è l'area di rame?

Qual è il flusso d'aria previsto?

Vengono utilizzate vias termiche?

Ci sono componenti generatori di calore nelle vicinanze?

Convalida

Il progetto è stato testato alla temperatura massima?

È stato testato il carico normale massimo?

La condizione di guasto prevista è stata testata?

Il comportamento di avvio è stato valutato?

FAQs

Che cosa è PPTC Ihold?

PPTC Ihold è la corrente di mantenimento specificata di un fusibile ripristinabile PPTC. Rappresenta la corrente massima che il dispositivo può trasportare in condizioni definite senza passare al suo stato ad alta resistenza.

Come si calcola la corrente di mantenimento PPTC richiesta?

Un utile calcolo di primo passaggio è:

Ihold nominale richiesto ≥ Corrente di funzionamento normale massima ÷ Fattore di riduzione termica

Il fattore di riduzione termica deve provenire dalla scheda tecnica del produttore per la serie PPTC selezionata e la temperatura di esercizio.

PPTC Ihold dovrebbe essere superiore alla corrente di carico?

Sì. Il PPTC dovrebbe avere sufficiente temperature-adjusted capacità di corrente di mantenimento al di sopra della massima corrente operativa legittima.

Tuttavia, il margine richiesto dovrebbe essere determinato dall'applicazione effettiva piuttosto che da una percentuale universale.

La temperatura influisce sulla corrente di mantenimento del PPTC?

Sì. Una temperatura più elevata generalmente riduce la capacità di corrente di mantenimento disponibile di un PPTC. Questo è il motivo per cui i produttori forniscono curve e temperature-specific valutazioni di riduzione termica.

Posso usare direttamente il valore 25C Ihold?

Solo se le condizioni di funzionamento effettive sono coerenti con le condizioni di riferimento della scheda tecnica e le specifiche del costruttore lo consentono.

Per le applicazioni a temperature più elevate, il valore Ihold deve essere valutato utilizzando le informazioni di riduzione termica appropriate.

Qual è la differenza tra Ihold e Itrip?

Ihold descrive la corrente che il PPTC deve trasportare senza passare allo stato ad alta resistenza. Itrip descrive la corrente associata all'attivazione di tale transizione in condizioni specificate.

Non devono essere trattati come una semplice soglia ON / OFF.

Perché il mio viaggio PPTC al di sotto della sua Ihold nominale?

Le possibili cause includono higher-than-expected la temperatura locale, le condizioni termiche del PCB, le fonti di calore vicine, la corrente di avvio, le differenze di montaggio o le differenze tra l'applicazione effettiva e le condizioni di prova del produttore.

Esiste un margine di sicurezza fisso per PPTC Ihold?

Nessun margine universale si applica a ogni progetto PPTC. Il margine richiesto dipende dalla temperatura, dalle caratteristiche di carico, dalla costruzione PPTC, dall'ambiente termico PCB e dai requisiti di affidabilità.

Devo calcolare Ihold o semplicemente scegliere la valutazione PPTC superiore?

Sono utili sia il calcolo che la selezione del datasheet. Prima calcola l'Ihold nominale richiesto in base alle condizioni operative effettive, quindi seleziona un PPTC standard e verifica le sue specifiche elettriche e termiche complete.

Ruilin Semiconductor può aiutare a calcolare la corrente di mantenimento PPTC?

Sì. Ruilin Semiconductor può supportare gli ingegneri e i team di acquisto nella valutazione dei requisiti PPTC Ihold in base alla corrente di carico, alla temperatura operativa, al pacchetto, alle condizioni PCB e ai requisiti applicativi.

Informazioni su Ruilin Semiconductor

Semiconduttore di rovina è un produttore di semiconduttori focalizzato sulla protezione dei circuiti e sui relativi componenti elettronici.

Come produttore di PPTC, Ruilin Semiconductor fornisce soluzioni di fusibili ripristinabili PPTC
 per OEM, ODM, EMS e applicazioni elettroniche industriali.

I nostri prodotti PPTC sono valutati attraverso parametri elettrici e termici chiave, tra cui:

Corrente di tenuta (Ihold)

Corrente di viaggio (ITRIP)

Tensione massima (Vmax)

Corrente di guasto massima (Imax)

Resistenza iniziale

Resistenza post-viaggio

Tempo di viaggio

Temperatura di funzionamento

Pacchetto e dimensioni

Ruilin Semiconductor supporta i clienti nella selezione dei componenti PPTC in base ai requisiti applicativi reali piuttosto che basarsi solo sulle valutazioni di corrente nominale.

Per i progetti che richiedono una specifica corrente di mantenimento PPTC, temperatura operativa, tensione nominale, pacchetto o gamma di resistenza, il nostro team tecnico può assistere con la selezione del prodotto e la valutazione dell'applicazione.

Ruilin Semiconductor - Produzione PPTC e supporto tecnico per una protezione da sovracorrente ripristinabile affidabile.

Conclusione

Determinare correttamente la corrente di mantenimento PPTC è essenziale per una protezione da sovracorrente ripristinabile affidabile.

Il calcolo di base è:

Ihold nominale richiesto ≥ Corrente di funzionamento normale massima ÷ Fattore di riduzione termica

Ma questa equazione dovrebbe essere trattata come un calcolo ingegneristico di prima fase, non il metodo di selezione completo.

Una selezione PPTC finale dovrebbe anche verificare:

Ihold + Itrip + Vmax + Imax + Resistenza + Time-to-Trip + Temperatura + Condizioni termiche PCB

L'approccio più affidabile consiste nel combinare i requisiti elettrici del circuito con la scheda tecnica PPTC del produttore, la curva di riduzione termica e le caratteristiche del tempo di intervento, seguite dalla convalida in condizioni di applicazione reali.

Per i progetti OEM e ODM, Ruilin Semiconductor fornisce produzione PPTC, selezione dei componenti e supporto tecnico per una vasta gamma di applicazioni di protezione elettronica.

Informazioni su Ruilin Semiconductor

Ruilin Semiconductor (Shenzhen) Co., Ltd.è un produttore specializzato in fusibili ripristinabili PPTC e componenti di protezione del circuito con coefficiente di temperatura positivo del polimero (PPTC).

I nostri prodotti PPTC sono progettati per fornire una protezione da sovracorrente ripristinabile per apparecchiature elettroniche ed elettriche esposte a condizioni di sovraccarico e cortocircuito. Il portafoglio di prodotti copre diverse valutazioni di corrente, valutazioni di tensione, livelli di resistenza, dimensioni del pacchetto e requisiti applicativi.

Ruilin Semiconductor supporta i clienti dalla selezione dei prodotti e dalla valutazione ingegneristica ai campioni, alle schede tecniche e alla produzione in serie, aiutando OEM, ODM, aziende EMS, produttori di elettronica e distributori a identificare soluzioni PPTC adatte alle loro applicazioni.