叡霖半導体（深セン）有限公司

PPTCリセット可能ヒューズの選び方は?

適切なPPTCヒューズの選択
 電子機器の信頼性の高い過電流保護を設計する上で重要なステップです。PPTCリセット可能ヒューズは、異常な電流状態から回路を保護しながら、故障が除去され、部品が冷却された後にデバイスを通常の低抵抗状態に戻すことができます。

ただし、PPTCの選択は単一の電流定格に基づくべきではありません。エンジニアは、回路の通常動作電流、最大電圧、周囲温度、故障電流、抵抗、トリップ時間、PCBレイアウト、パッケージ体格、および保護された負荷の特性を考慮する必要があります。

このガイドでは、PPTCリセッタブルヒューズの選択方法と、PPTCデータシートの主要パラメータの評価方法について説明します。

PPTCリセット可能ヒューズとは何ですか?

PPTCリセット可能ヒューズは、過電流保護用に設計されたポリマー正温度係数デバイスです。

通常の動作条件下では、PPTCは比較的低抵抗状態のままであり、必要な電流が回路を通過することを可能にします。過剰な電流がデバイスを遷移領域よりも高く加熱すると、抵抗が大幅に増加します。これにより、保護された回路を流れる電流が制限されます。

故障が取り除かれ、PPTCが十分に冷却されると、その抵抗が減少し、デバイスは通常の動作状態に戻ることができます。

このリセット可能な動作は、PPTCと従来のワンタイムヒューズの主な違いの1つです。

リセット可能なヒューズブレーカーという用語は、このタイプのリセット可能な過電流保護装置を説明するために使用されることがあります。しかし、エンジニアリングアプリケーションでは、PPTCヒューズ、PTCリセット可能ヒューズ、ポリマーリセット可能ヒューズ、リセット可能ヒューズという用語がより一般的に使用されています。

PPTCリセット可能ヒューズの選び方

実用的なPPTCの選択過程は、特定のパッケージや部品番号ではなく、回路の実際の動作条件から始める必要があります。

評価する主なパラメータは次のとおりです。

正常な動作電流

最高の動作電圧

保持電流（アイホールド）

トリップ電流(Itrip)

周囲温度と動作温度

最初の抵抗

トリップまでの時間

最高の欠陥の流れ

パッケージの体格とPCBレイアウト

必要な認証と環境仕様

それぞれのパラメータを詳しく見ていきましょう。

1.正常な動作電流を決定する

最初のステップは、保護された回路が通常動作中に予想される最大電流を決定することです。

一般的な動作電流だけを使用しないでください。

検討する:

最大負荷電流

供給の許容

スタートアップ電流

突入電流

負荷の変動

モーターまたはアクチュエーターの起動

充電の流れ

一時的な動作条件

例えば、回路が通常500 mAで動作しているが、通常動作中に650 mAに達することがある場合、PPTCは単に500 mAを使用するのではなく、最大の正当な動作条件に基づいて選択する必要があります。

目的は、選択されたPPTCが通常の動作中に迷惑トリップしないようにすることです。

2. PPTCの保持電流（Ihold）を確認してください。

PPTCヒューズを選択する際には、Iホールドまたは保持電流が最も重要なパラメータの1つです。

Iholdは、製造元が指定した試験条件下でデバイスが高抵抗保護状態に入らずに運ぶことができる最大電流を表します。正確な試験温度と環境条件は常にデータシートで確認する必要があります。

基本的な選択関係は:

Ihold ≥の最大正常動作電流

ただし、これは負荷電流と完全に等しいIholdを選択するだけで十分であるという意味ではありません。

実際の動作温度はPPTCの性能に大きく影響する可能性があります。温度が上昇すると、利用可能な保持電流能力は一般的に低下します。したがって、熱い筐体内または電力部品の近くで使用されるPPTCには、追加の電流マージンが必要になる場合があります。

例

仮定する:

最高の正常な負荷流れ=0.8 A

最高の周囲温度=70 C

室温で0.8 A Iholdで指定されたPPTCは、70℃で十分な動作マージンを提供しない可能性があります。

正しいアプローチは、製造業者の温度低下曲線を参照し、そのデバイスを選択することです。 
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消去されたIholdは、最大正常動作電流を上回ったままです。

これは、すべてのデザインに普遍的なパーセンテージルールを適用するよりも信頼性が高いです。

3.トリップカレント（Itrip）を確認してください。

Itripは、定義された試験条件下でPPTCメーカーによって指定されたトリップ電流です。

これは、これらの条件下でデバイスが高抵抗保護状態に移行する際に関連する最小電流を表します。

Itripは瞬間的な電子スイッチングの閾値として解釈されるべきではありません。

PPTCは熱デバイスです。その振る舞いは以下に依存します:

現在のマグニチュード

アンビエント温度

過電流の持続時間

PCBの熱特性

デバイス体格

熱の放散

マウント条件

したがって、IholdとItripの間の領域は、正確なデジタルON/OFF境界として扱うべきではありません。

実際の設計では、エンジニアはメーカーのトリップ時間曲線を評価する必要があります。
 予想される故障電流です。

4.正しい電圧評価を選択してください

PPTCの電圧定格は、保護された回路に存在する最大電圧と互換性がある必要があります。

基本的な要件は:

PPTC Vmax ≥の最大回路電圧

ただし、実際のシステム電圧は、電源公差や関連する過渡状態を含めて慎重に評価する必要があります。

たとえば、12 V回路用のPPTCは、公称定格が12 Vに近いために自動的に選択されるべきではありません。エンジニアは、メーカーが指定した最大電圧と動作条件を確認する必要があります。

トリップ状態では、PPTCが完全なオープン回路を作るのではなく、非常に抵抗性が高くなるため、電圧定格は特に重要です。

したがって、製造元のデータシートを確認する必要があります。

Vmax

IMAX

テスト条件

最大の障害条件

適用される安全要件

PPTCメーカーは特定の条件下でVmaxとImaxを定義しているため、これらの値は通常の動作電圧および負荷電流と交換可能として扱われるべきではありません。

5.周囲温度と熱条件を考慮する

温度はPPTCの選択において最も重要な要素の1つです。

PPTCは基本的に熱によって活動化させる防御装置です。その電気特性は温度と変わります。

周囲の温度が上昇した場合:

使用可能な保持電流が減少する

デバイスはより低い電流でその転移温度に達することができる

マージンが不十分な場合、迷惑なトリッピングがより起こりやすくなります

周囲温度が低下すると、デバイスは一般に、高抵抗状態に入る前により大きな熱マージンを有する。

このため、PPTCの選択は、実験室の室温だけでなく、コンポーネントの場所で最悪の温度を考慮する必要があります。

PPTCが近くにある場合は特に注意してください。

DC/DCコンバーター

パワーMOS FET

インダクタ

パワー抵抗器

バッテリー充電回路

高電流トレース

発熱するIC

実験室のベンチで正しく動作するPPTCは、空気の流れが限られたコンパクトな筐体の中では異なる動作をする場合があります。

6.初期抵抗を確認する

PPTCはゼロ抵抗デバイスではありません。

彼らの最初の抵抗は影響を与える可能性があります:

電圧ドロップ

電力の損失

負荷の効率

一部のアプリケーションにおけるシグナルインテグリティ

熱の発生

システム運用マージン

低電圧回路では、抵抗が特に重要になります。

例えば、5 Vの回路に比較的高い抵抗を持つPPTCが含まれており、負荷がかなりの電流を流す場合、その結果生じる電圧降下によって、下流回路に利用可能な電圧が低下する可能性があります。

したがって、同様のIholdおよび電圧定格を持つ2つのPPTC製品を比較する場合、他の電気的および熱的パラメータがアプリケーション要件を満たしている場合、適切な初期抵抗が低い製品がより良いソリューションを提供する可能性があります。

必ずメーカー指定の条件下での抵抗を比較してください。

7.旅行時間を確認する

PPTCは通常、瞬時にトリップすることはありません。

高抵抗状態に入るのに必要な時間は、過電流の大きさとデバイスの熱的条件に依存します。

一般的に、過電流が大きいほど加熱が速くなり、トリップ時間が短くなります。

したがって、エンジニアは、IholdとItripだけに基づいてPPTCを選択するのではなく、メーカーのトリップ時間曲線を調べる必要があります。

例えば、次の回路を考えてみましょう:

正常な動作電流は1 Aです。

欠陥の流れ=3 A

保護されたICは特定の時間内に保護する必要があります。

適切な1 Aの保持電流定格を持つPPTCでも、3 Aでのトリップ時間がアプリケーションにとって長すぎる場合は不適切な場合があります。

したがって、トリップまでの時間は、保護されたコンポーネントの最大許容障害露出とともに評価する必要があります。

8.最大故障電流（IMAX）を確認してください。

Imaxは、メーカーが指定した条件下でPPTCが耐えられる最大フォルト電流を表します。

このパラメータは通常の動作電流と異なります
.

利用可能な故障電流は、特に次の電源で動作するシステムでは、通常の負荷電流よりもはるかに高くなる可能性があります。

バッテリー

大型のDC電源

高電流アダプター

大型コンデンサ

自動車用パワーネットワーク

たとえば、回路は通常1 Aしか消費しない場合がありますが、電源ははるかに大きな短絡電流を供給できます。

したがって、PPTCのImaxは、システムの実際の将来の故障電流と比較する必要があります。

PPTCが「リセット可能なヒューズ」であるという理由だけで、どんな短絡にも安全に耐えられるとは思わないでください。

9.適切なパッケージとサイズを選択してください

PPTCヒューズは、表面実装およびラジアルリード構造を含む、さまざまなパッケージ形式および寸法で利用可能です。

一般的なSMDパッケージのサイズは以下の通りです:

0603

0805

1206

1210

1812

2920

パッケージは、PCBスペース以上に基づいて選択する必要があります。

パッケージ体格の影響:

現在の能力

熱の放散

最初の抵抗

トリップまでの時間

PCBの銅線エリア

製造プロセス

機械的な要件

自動化されたSMT生産において、SMD PPTCはコンパクトなソリューションを提供できます。より大きなパッケージは、より高い電流能力やより高い熱性能が必要な場合に適しています。

例えば、08 05、1206、1210、1812など、車載用のPPTCファミリーがいくつかのSMDフットプリントで利用可能であり、パッケージの選択がアプリケーションの電気的要件と密接に関連していることを示しています。

PPTCの選択例

以下の条件を持つ単純な12 Vの電子制御回路を考えてみましょう。

合理的な選択過程は次のとおりです。

ステップ1:電圧を確認する

12 Vシステムに適した指定された最大電圧のPPTCを選択してください。

ステップ2:必要な保持電流を決定する

最大の正当な負荷電流は0.8 Aです。

選択したデバイスは、最大動作温度で0.8 A以上の十分な温度低下Iholdを維持する必要があります。

ステップ3:旅行の行動を確認する

予想される故障電流におけるトリップ時間曲線を確認します。

ステップ4:抵抗をチェックする

初期抵抗が0.8 Aで過度の電圧降下または電力損失を引き起こさないことを確認してください。

ステップ5: IMAXをチェック

PPTCが電源からの利用可能な障害電流に耐えられることを確認してください。

ステップ6:パッケージを選択してください

PCBレイアウト、電流レベル、熱環境、および製造過程に適合するSMDパッケージを選択してください。

このアプローチは、単に「0.8 A PPTCヒューズ」を探すよりも信頼性が高いです。

PPTC選択チェックリスト

PPTCヒューズを最終決定する前に、エンジニアは以下のチェックリストを使用できます:

電気の

一般的な最大動作電流は何ですか?

最大動作電圧はいくつですか?

予想される故障電流は何ですか?

何が必要ですか?

何のItripが必要ですか?

許容される旅行時間は何ですか?

最初の抵抗は十分に低いですか?

サーマル

周囲の最高温度は何度ですか?

PPTCは熱源の近くにありますか?

コンポーネントを囲むPCBの銅面積は何ですか?

十分な熱放散がありますか?

メカニカル

利用可能なPCBフットプリントは何ですか?

SMDまたはラジアルマウントは必要ですか?

高さや間隔の制限はありますか?

信頼性

必要な動作温度範囲は何ですか?

RoHSまたはREACHの要件は適用されますか?

AEC-Q 200のような自動車の資格は必要ですか?

製品には特定の環境試験や信頼性試験が必要ですか?

一般的なPPTCの選択ミス

典型的な負荷電流に等しいホールドを選択する

通常の最大電流の代わりに標準電流を使用すると、迷惑なトリッピングを引き起こす可能性があります。

常に最大の正当な動作状態を評価してください。

温度のディレーティングを無視する

25℃で特定の電流で定格されたPPTCは、60℃、70℃、またはそれ以上で同じ電流能力を持たない場合があります。

常にメーカーのディレーティング情報を確認してください。

Itripを正確な旅行閾値として扱う

PPTCは熱保護デバイスであり、電子コンパレータではありません。

トリップは、トリップ時間曲線と適用条件とともに評価する必要があります。

最初の抵抗を無視する

過剰な抵抗を持つPPTCは、特に低電圧アプリケーションにおいて、望ましくない電圧降下と電力損失を引き起こす可能性があります。

パッケージサイズのみで選択する

1206または1812のフットプリントは、正しい電気的性能を自動的に定義するわけではありません。

パッケージを選択する前に、電気および熱仕様を評価する必要があります。

使用可能な故障電流を無視する

回路の電源は、利用可能なフォルト電流の量を決定します。

常に実際のシステム障害状態に対してImaxを確認してください。

PPTCヒューズと従来のヒューズ

従来のヒューズは、ヒューズエレメントが溶けたときに回路を永久に開くように設計されています。

PPTCリセット可能ヒューズは、過電流イベント中に抵抗を大幅に増加させ、障害が除去され、デバイスが冷却された後に通常の抵抗に戻ることができます。

これにより、PPTCは特に次のような用途に役立ちます:

障害が繰り返し発生する可能性がある

手動でヒューズを交換するのは不便です

保護された製品へのアクセスが困難です

保守コストを削減する必要があります

自動復旧が望ましい

ただし、PPTCは従来のヒューズとまったく同じように動作するわけではありません。同じタイプの永久的なオープン回路を作成するのではなく、電流制限、高抵抗保護装置のままです。

したがって、エンジニアは、完全なシステムの要件に応じて保護技術を選択する必要があります。

PPTCデータシートの読み方

PPTCプロダクトを比較するとき、次の変数は普通一緒に見直されるべきです:

重要な点は、単一のパラメータがPPTCが適しているかどうかを決定するわけではないということです。

正しいPPTCの選択には、パラメータをシステムとして評価する必要があります。

いつPPTCリセット可能ヒューズを使用すべきですか?

PPTCヒューズは、次のようなアプリケーションにおける過電流保護の実用的なソリューションとなり得ます。

USBおよびUSB Type-Cインターフェース

バッテリー駆動の機器

民生用エレクトロニクス

スマートホームデバイス

インダストリアル制御機器

自動車エレクトロニクス

医療エレクトロニクス

アダプターと充電器

コミュニケーション機器

組み込み制御システム

適切なPPTC仕様は、特定のアプリケーションの電気的、熱的、および機械的要件に依存します。

なぜPPTCメーカーと仕事をするのですか?

生産用のPPTCを選択する場合、エンジニアや購買チームはカタログの部品番号以上のものが必要になる場合があります。

PPTCメーカーは以下のサポートを提供できます:

電流と電圧の選択

温度の軽減

トリップまでの時間評価

パッケージの選択

抵抗の条件

Application-specificおすすめ

データシートの解釈

カスタム仕様

生産および品質要件

OEMおよびODMプロジェクトの場合、メーカーと直接協力することで、部品サプライヤーとエンジニアリングチーム間の技術的なコミュニケーションを簡素化することもできます。

よくある質問(FAQs)

1. PPTCヒューズを選択する際に最も重要なパラメーターは何ですか?

Iholdは通常、実際の熱条件下で最大正常動作電流をサポートする必要があるため、評価する最初のパラメータの1つです。ただし、電圧評価、Itrip、Imax、抵抗、およびトリップ時間も検証する必要があります。

2. Iholdは正常な動作電流より高いべきですか。

はい。選ばれたPPTCに最高の正当な動作電流の上の十分な温度軽減された保持現在の機能があるべきです。必須の差益は普遍的な固定パーセントよりもむしろ適用によって決まります。

3. IholdとItripの違いは何ですか?

Iholdは、PPTCが定義された条件下でトリップせずに運ぶことができる指定電流です。Itripは、保護状態に入ることに関連する指定電流です。2つの値は、デバイスの動作の異なる部分を定義します。

4. PPTCは即座にトリップしますか?

いいえ。PPTCは熱的に活性化されるデバイスです。トリップまでの時間は過電流レベル、周囲温度、PCBの熱条件、およびデバイスの特性に依存します。

5. PPTCは回路を完全に切断しますか?

トリッピング後、PPTCは抵抗を大幅に増加させ、永久に開いた従来のヒューズとまったく同じように動作するのではなく、電流を制限します。

6. PPTCは12 Vまたは24 Vの回路で使用できますか?

はい、選択されたPPTCの電圧評価およびその他の電気特性がアプリケーションに適していることが条件です。常にVmaxと製造元の指定された動作条件を確認してください。

7. PPTC耐性はなぜ重要なのですか?

初期抵抗は通常動作中の電圧降下と消費電力に影響を与えます。これは、低電圧または比較的高電流の回路では特に重要です。

8.温度はPPTCの選択に影響しますか。

はい。温度はPPTCの挙動に大きな影響を与えます。周囲温度が高くなると、利用可能な保持電流マージンが低下するため、最悪の動作温度を選択過程に含める必要があります。

9.リセット可能なヒューズブレーカーとは何ですか?

「リセット可能なヒューズブレーカー」は、リセット可能な過電流保護の一般的な用語として使用されることがあります。電子部品のアプリケーションでは、PPTCヒューズ、PTCリセット可能ヒューズ、ポリマーリセット可能ヒューズ、リセット可能ヒューズが一般的に使用されます。

10. Ruilin SemiconductorはPPTCの選択を支援できますか?

はい。Ruilin Semiconductorは、動作電流、電圧、温度、パッケージ、抵抗、およびアプリケーション要件に基づいて、エンジニアと購買チームがPPTC仕様を評価するのを支援できます。

結論として

適切なPPTCヒューズを選択するには、負荷電流をカタログ番号に合わせるだけでは不十分です。

信頼できる選択肢を考慮する必要があります:

アイホールド+トリップ+Vmax+Imax+抵抗+温度+旅行時間+パッケージ

最良のPPTCは、予想される障害状態中に必要な保護を提供しながら、最悪の通常動作状態中に安定した状態を維持するものです。

新製品を設計するエンジニアにとって、コンポーネントを最終決定する前に、完全なPPTCデータシートとトリップ時間特性を確認することが不可欠です。

Ruilinの半導体はOEM、ODMおよび産業電子適用のためのPPTCの再設置可能なヒューズの解決そしてテクニカルサポートを提供します。

メーカー: Ruilin Semiconductor

Ruilin Semiconductorは、回路保護および関連する半導体製品に焦点を当てた半導体および電子部品メーカーです。

当社のPPTC製品ポートフォリオは、電子機器や産業用アプリケーションにリセット可能な過電流保護を提供するように設計されています。OEM、ODM、EMS企業、エンジニアリングチーム、購買部門をサポートし、PPTCコンポーネントの選択と生産要件を満たします。

PPTCの製造業者として、Ruilinの半導体は現在、旅行の流れ、電圧評価、抵抗、旅行への時間、パッケージの体格および実用温度を含む主変数に焦点を合わせます。

当社の技術チームは、公称電流定格のみに基づいてデバイスを選択するのではなく、アプリケーションの実際の動作条件に応じてPPTC要件を評価するためにお客様と協力することができます。

標準的なプロダクト、バルク供給およびapplication-specificの選択を含むPPTCのヒューズの条件のために、技術的な、商業サポートのためのRuilinの半導体に連絡して下さい。