叡霖半導体（深セン）有限公司

PPTCトリップカレントの選択方法

信頼性の高い過電流保護を設計する上で、正しいトリップ電流を選択することは重要な部分です。
PPTCヒューズ
保持電流(Ihold)は、デバイスが正常な動作をサポートできるかどうかを決定しますが、トリップ電流(Itrip)は、回路が異常な電流状態を経験した場合にPPTCがどのように反応するかをエンジニアが評価するのに役立ちます。

ただし、PPTCトリップ電流は、単純な瞬時スイッチングスレッショルドとして扱うべきではありません。

PPTCは、熱的に活性化されたリセット可能な保護装置です。その応答は、電流の大きさ、持続時間、周囲温度、PCBの熱条件、デバイスの抵抗、およびパッケージの構造に依存します。

この記事では、PPTCトリップ電流を選択する方法、ItripがIholdとどのように異なるか、トリップまでの時間を評価する方法、および産業用エレクトロニクス、輸送用エレクトロニクス、鉄道システムなどのリセット可能なヒューズアプリケーションを使用する際にエンジニアが考慮すべきことについて説明します。

PPTCのフルフォームは何ですか?

PPTCのヒューズの完全なformisPolymericの肯定的な温度係数のヒューズ。

PPTCデバイスは一般的に以下のように知られています:

PPTCヒューズ

PTCリセット可能ヒューズ

リセット可能なヒューズ

ポリマーリセッタブルヒューズ

ポリヒューズ

リセット可能なヒューズブレーカー

PPTCの基本的な特徴は、正の温度係数の振る舞いです。

デバイスの温度が上昇すると、その抵抗値が大幅に上昇します。過電流が発生した場合、電流によって発生する熱により、PPTCは高抵抗状態に移行し、保護された回路を流れる電流が制限されます。

障害が取り除かれ、デバイスが冷却された後、その抵抗は通常の動作状態に向かって減少する可能性があります。

このリセット可能な動作は、PPTCを従来のワンタイムヒューズと区別します。

PPTC Trip Currentとは何ですか?

トリップ電流、またはItripは、定義されたテスト条件下でPPTCが高抵抗保護状態に入ることに関連する指定された電流です。

Itripが必ずしも瞬時電流閾値であるとは限らないことを理解することが重要です。

PPTCは熱過程で動作します。

実際の移行は以下に依存します:

現在のレベル

現在の期間

アンビエント温度

デバイス抵抗

PCBの放熱

パッケージの体格

マウント条件

近くの熱源

したがって、PPTCを選択する際には、エンジニアはトリップ時間特性とともにItripを評価する必要があります。

PPTC IholdとItripの比較

最も一般的なPPTC選択の質問の1つは、保持電流とトリップ電流の違いです。

アイホールドとイトリップは、従来のヒューズの正確な「ブロー」と「ノーブロー」の閾値として解釈されるべきではありません。

PPTCは熱保護部品であるため、その動作は電流と時間の両方に影響を受けます。

PPTCトリップカレントの選択方法

実際の選択過程は、実際の回路要件から始まります。

次の手順は、有用なエンジニアリングフレームワークを提供します。

ステップ1:最大正常動作電流を決定する

最初に、回路が正当な動作中に引き出すべき最大電流を決定します。

通常の電流だけでなく、通常の最大電流を使用してください。

検討する:

最大ロード

供給の許容

負荷の変動

スタートアップ電流

突入電流

充電の流れ

モーター起動

温度の影響

通常の過渡状態

例えば:

典型的な動作電流は1.0 Aです。

最高の正常な動作電流=1.3 A

PPTCの選択は、1.3 Aの最大正常動作電流に基づく必要があります。

これによって、トリップ電流の選択が正当な動作を妨げることが防止されます。

ステップ2:現在の異常な状態を特定する

次に、PPTCが保護状態に入るべき現在のレベルを決定します。

潜在的な障害条件には以下が含まれます:

ショート回路

オーバーロード

ロックされたモーター

ケーブルの損傷

コネクタの故障

コンポーネント障害

不正な接続

バッテリー故障

予想される故障電流を次のように定義します。

Ifault=予想された異常な電流

実際の故障電流は、電源と回路のインピーダンスに大きく依存します。

たとえば、24 Vの産業用電源は、通常の1 A負荷よりもかなり多くの電流を供給できる可能性があります。

したがって、故障電流は通常の動作電流から推定するのではなく、計算または測定する必要があります。

ステップ3: IholdとItripの関係を評価する

ザ・
選択されたPPTCは2つの異なる要件を満たす必要があります。

通常の状態

PPTCは、迷惑なトリッピングなしに最大の正当な電流を流さなければなりません。

したがって:

Ihold ≥の最大正常動作電流

適切な温度の低下を考慮した後。

障害の状態

必要な異常電流条件下では、PPTCは高抵抗状態に移行する必要があります。

これはエンジニアが評価しなければならないことを意味します:

トリップ+タイム・トゥ・トリップ+故障電流

一緒に

トリップまでの時間を考慮せずにItripを選択すると、不完全な保護設計になる可能性があります。

ステップ4:旅行時間曲線を確認する

これはPPTCの選択において最も重要なステップの1つです。

PPTCは通常、低抵抗から高抵抗に瞬時に切り替わることはありません。

過電流が大きいほど、デバイスは一般的に遷移領域に向けてより速く加熱されます。

したがって、メーカーは、特定の条件下で電流と応答時間の関係を示すトリップ時間曲線を提供します。

例えば、次のようにします:

正常な負荷=1.0 A

欠陥の流れ=5 A

指定された時間内に必要な保護応答

適切なアイホールドを備えたPPTCでも、5 Aでのトリップ時間がシステム要件を満たしていない場合は、不適切である可能性があります。

選択したデバイスの実際の時間-電流曲線を常に評価します。

ステップ5:周囲温度を考慮する

温度はPPTCのトリップ挙動に大きな影響を与えます。

より高い周囲温度で動作するPPTCは、その遷移領域に到達するために追加の加熱が少なくて済みます。

したがって、デバイスは、低温条件下よりも低い電流または短い時間で高抵抗状態に入る可能性があります。

PPTC Itripを選択する際には、以下を考慮してください:

最低の周囲温度

最高の周囲温度

PCBの温度

近くの熱源

エンクロージャ条件

気流

銅地エリア

パワーMOS FETの隣に設置されたPPTCは、オープンラボのテストボードに設置された同じ部品とは大きく異なる熱環境を経験する可能性があります。

ステップ6: PCBの熱条件を考慮する

PPTC仕様は、定義された試験条件下で生成されます。

実際のPCBは、異なる熱特性を提供することができます。

要因には以下が含まれます:

銅地エリア

銅の厚さ

トレース幅

地上の飛行機

サーマルビア

気流

コンポーネント間隔

エンクロージャのデザイン

大きな銅面積は熱拡散を改善し、PPTCの熱挙動に影響を与える可能性があります。

重要な設計については、実際のPCBレイアウトを検証テストに含める必要があります。

ステップ7: PPTCの電圧評価を確認する

トリップ電流は電圧と独立して評価することはできません。

選択したPPTCには、適切な最大電圧定格も必要です。

チェック:

Vmax（PPTC）≥最大適用可能な回路電圧

Vmaxの実際の定義とテスト条件は、特定のメーカーと製品ファミリによって異なります。

例えば、回路が24 Vの電源で動作する場合、エンジニアは最大実際のシステム電圧を決定し、適切なVmaxを持つPPTCを選択する必要があります。

電圧トランジェントも別途考慮する必要があります。

PPTCは主に過電流保護デバイスであり、TVSベースの過渡保護の代替として自動的に扱われるべきではありません。

ステップ8:最大故障電流を確認する

利用可能な障害電流は、もう1つの重要なパラメータです。

電源またはバッテリは、通常の負荷が必要とするよりもはるかに多くの電流を供給できる場合があります。

したがって、PPTCのImaxは、該当する故障電流条件に対してチェックする必要があります。

例えば:

正常な流れ=1 A

欠陥の流れ=15 A

1 Aに適しているという理由だけでPPTCを選択すべきではありません。

また、デバイスは、メーカーの仕様に従って該当する障害状態を処理できる必要があります。

ステップ9:初期抵抗を確認する

PPTC耐性は、正常動作と熱的挙動の両方に影響します。

正常状態の電圧降下は、以下を使用して推定できます。
Vdrop=私R

消費電力は次のように推定できます。
P=Rの

例えば:
流れ=2 A 

最初の抵抗=0.10Ω

それから:
Vdrop=2 0.10=0.20ボルト

そして: 
P=2²0.10=0.40 Wの

発生した熱はPPTCの動作温度に寄与します。

これは、抵抗、電流、温度がトリップ挙動に密接に関連していることを意味します。

PPTCトリップの現在の選択例

12 Vの制御回路を考えてみましょう。

最高の正常な動作電流は0.8 Aです。

最高の周囲温度=60 C

予想される短絡電流=8 A

SMD PCBの取り付け

実用的な選択過程は次のとおりです。

1.「アイホールド」を選択

Iholdtemperature-adjustedは、0.8 Aの最大正常動作電流を上回るようにしてください。

2. Itripを評価する

予想される障害に適したトリップ電流特性を持つ候補デバイスを選択します。

3.旅行までの時間を確認する

予想される故障電流におけるメーカーのトリップ時間曲線を確認します。

4. Vmaxを確認する

PPTCの最大定格電圧が12 Vシステムおよび該当するフォルト条件に適していることを確認します。

5.チェックIMAX

デバイスが、メーカー指定の条件下で使用可能な8 Aの故障電流に適していることを確認します。

6.抵抗をチェックする

通常状態の電圧降下と消費電力が許容範囲であることを確認します。

7.完全な設計を検証する

正常、起動、高温、および故障条件下で、実際のPCB上のPPTCをテストしてください。

PPTCトリップ電流は瞬時のしきい値ではない

一般的な誤解は:

「PPTCの定格が2 Aの場合、電流が2 Aに達するとすぐにトリップします。」

これはPPTCが通常動作する方法ではありません。

PPTCは対応します。
 時間の経過とともに蓄積された熱エネルギー。

実際の応答は両方に依存します。

現在のマグニチュード

例えば、適度な過電流は、はるかに大きな短絡電流よりも、PPTCが高抵抗状態に入るのにかなりの時間がかかる場合があります。

したがって、エンジニアはItrip番号だけでなく、メーカーのトリップ時間曲線を使用する必要があります。

温度がPPTCトリップ電流に与える影響

温度は、デバイスの熱の開始点を変更します。

より高い周囲温度で:

遷移領域に到達するために必要な追加の熱が少なくて済む可能性があります。

保持電流能力が低下する

旅行行動はより早く発生する可能性があります

周囲温度が低い場合:

より多くの加熱が必要かもしれません

保持電流能力は一般的に増加します

トリップの反応は室温の振る舞いと異なる可能性があります

このため、PPTCの選択には常に実際の動作温度範囲を含める必要があります。

屋外、自動車、産業、鉄道などの環境で使用される製品にとって、温度評価は特に重要です。

鉄道用PPTCヒューズ

鉄道におけるキーワードPPTCヒューズは、リセット可能な過電流保護が電子システムに考慮される重要なアプリケーション領域を反映しています。

鉄道設備には、多数の分散型電子サブシステムが含まれる場合があります

乗客情報システム

コミュニケーション機器

コントロールエレクトロニクス

ライティングシステム

ドア制御システム

モニタリングシステム

センサーインターフェース

補助電源エレクトロニクス

システムアーキテクチャに応じて、リセット可能な過電流保護は、個々の低電圧ブランチおよび電子インタフェースの保護に役立ちます。

ただし、鉄道アプリケーションでは、完全なシステム環境を慎重に考慮する必要があります。

エンジニアは以下を評価する必要があるかもしれません:

広い温度範囲

メカニカル振動

ショック

湿度

電気トランジェント

火災と煙の要件

長い動作寿命

コンポーネントの資格

適用される鉄道規格

PPTCは、特定の製品が意図された鉄道システムに適用される要件に対して評価および認定された場合にのみ、鉄道利用に適していると説明する必要があります。

したがって、エンジニアは、汎用PPTCが自動的に鉄道の要件を満たすと仮定するのではなく、メーカーの認定文書を確認する必要があります。

鉄道エレクトロニクス用PPTCトリップ電流の選択

鉄道用電子機器については、基本的な選択原則は変わりませんが、環境要件はより厳しい場合があります。

実用的な評価には以下が含まれる場合があります:

ノーマル電流

保護されたブランチの最大正当電流を決定する。

温度の

完全な動作温度範囲を決定し、メーカーの温度ディレーティング情報を適用します。

フォルト電流

実際の鉄道電力サブシステムから利用可能な故障電流を決定します。

タイム・トゥ・トリップ

保護された電子回路に対してPPTC応答が適切かどうかを評価します。

電圧を

最大適用回路電圧とPPTC Vmaxを確認してください。

メカニカル環境

意図した設置に対する振動と衝撃の要件を考慮してください。

資格について

特定のPPTC製品が対象の鉄道アプリケーションに必要な資格とテスト証拠を持っているかどうかを確認してください。

単にキーワードやパッケージ体格で「鉄道PPTCヒューズ」を検索するよりも、このアプローチの方が適しています。

トリップ保護のためのリセット可能なヒューズと従来のヒューズ

従来のヒューズとPPTCリセット可能ヒューズは、異なる保護特性を提供する。

どちらの技術も普遍的に優れているわけではありません。

適切な解決策は以下に依存します:

必要な障害応答

システムの安全要件

メンテナンス戦略

使用可能なスペース

現在の

電圧を

欠陥エネルギー

適用される基準

リセット可能なヒューズブレーカーとは何ですか?

用語
 リセット可能なヒューズブレーカは、リセット可能な過電流保護部品を表すために使用されることがあります。

電子アプリケーションの場合、一般的な技術用語は次のとおりです。

PPTCヒューズ

PTCリセット可能ヒューズ

リセット可能なヒューズ

ポリマーリセッタブルヒューズ

PPTCは機械式サーキットブレーカーとは異なります。

PPTCには通常、回路を開く機械的な接点は含まれていません。代わりに、過電流状態で加熱されると抵抗が大幅に増加します。

障害が取り除かれ、デバイスが冷却されると、抵抗は通常の状態に向かって減少します。

PPTC旅行の現在の選択チェックリスト

PPTCを最終決定する前に、以下を確認してください:

現在の

最高の正常な流れ

スタートアップ電流

突入電流

予想される故障電流

Ihold

トリップ

IMAX

電圧を

わずかな電圧

最高の動作電圧

Vmax

電圧トランジェント

サーマル

最高の周囲温度

最低の周囲温度

PCBの温度

熱源

PCBの銅線エリア

タイミング

予想される故障電流でのトリップまでの時間

許容される最大障害持続時間

スタートアップ時間

電気の

最初の抵抗

電圧ドロップ

電力の損失

機械と資格

パッケージ

PCBの足跡

環境要件について

適用される業界標準

製品の資格

一般的なPPTCトリップの現在の選択ミス

間違い1: Itripを瞬時の閾値として扱う

PPTCは熱デバイスです。常に電流とトリップまでの時間を一緒に評価してください。

間違い2: IholdをチェックせずにItripを選択する

デバイスの保持電流能力が不十分な場合、デバイスは適切な障害応答を提供しますが、通常動作時には問題になる可能性があります。

間違い3:温度を無視する

高温はPPTCの挙動を大きく変える可能性があります。製造元の温度データを使用します。

間違い4:現在のみで選択する

PPTCの選択にはチェックが必要です。

電圧+ホールド+トリップ+IMAX+抵抗+温度+トリップ時間

間違い5:すべてのPPTCが鉄道アプリケーションに適していると仮定する

鉄道アプリケーションには、特定の環境および安全の資格が必要な場合があります。

一般用途のPPTCは、製品文書をサポートせずに鉄道認定として販売または指定されるべきではありません。

実用的なPPTC旅行-現在の選択プロセス

便利なエンジニアリングワークフローは次のとおりです:

最高の正常な流れ

温度のディレーティング

アイホールドが必要です

予想される故障電流

トリップと旅行時間

Vmax

IMAX

最初の抵抗

パッケージとPCBの温度条件

アプリケーションの検証

この過程は、スタンドアロン仕様としてItripを使用するよりも、PPTCを選択するためのより信頼性の高い方法を提供します。

よくある質問(FAQs)

PPTCトリップカレントとは何ですか?

PPTCトリップ電流、またはItripは、定義されたテスト条件下でPPTCが高抵抗保護状態に入ることに関連する指定された電流です。

PPTC Itripは瞬時のトリップ閾値ですか?

いいえ。PPTCは熱的に活性化されたデバイスです。実際の応答は、現在の大きさ、持続時間、温度、および熱条件に依存します。

イホールドとイトリップの違いは何ですか?

Iholdは、PPTCが保護状態に入らずに指定された条件下で運ぶことができる電流に関連しています。一方、Itripは、指定された条件下で高抵抗状態をトリガーすることに関連する電流に関連しています。

PPTCトリップ電流をどのように選択しますか?

最大正常電流、予想故障電流、および必要な保護応答を決定します。次に、Ihold、Itrip、および製造業者のトリップ時間曲線を一緒に評価します。

温度はPPTCトリップ電流に影響しますか?

はい。周囲温度とPCB温度はPPTCの挙動に大きな影響を与える可能性があります。温度の低下とメーカーのアプリケーションデータを考慮する必要があります。

PPTC Itripは通常の負荷電流よりも高くする必要がありますか、それとも低くする必要がありますか?

通常、Itripは通常の動作電流を上回りますが、Iholdは実際の熱条件下で最大の正当な負荷を運ぶのに十分でなければなりません。正確な関係は、製造元の仕様を使用して評価する必要があります。

鉄道の電子機器にPPTCを使用できますか?

適切な鉄道電子保護アプリケーションにはPPTCが考慮される可能性がありますが、適合性は特定のシステム要件、環境条件、および適用可能な規格に依存します。汎用PPTCは自動的に鉄道適合と見なされるべきではありません。

PPTC Fuseフルフォームとは何ですか?

PPTCはポリマー肯定的な温度係数を意味します。PPTCのヒューズはポリマーベースの再設定可能な過電流防御装置です。

リセット可能なヒューズとは何ですか?

リセット可能なヒューズは、故障が除去され、装置が冷却された後に通常の抵抗に戻ることができる過電流保護装置です。PPTCは、リセット可能なヒューズの一般的なタイプの1つです。

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部品のために時々使用される用語です。PPTCは、機械的な接触ではなく、熱的に駆動される抵抗増加によって動作するため、機械的な回路ブレーカーとは異なります。

PPTCは従来のヒューズを置き換えることができますか?

ある適用では、はい。但し、PPTCおよび慣習的なヒューズに異なった電気および欠陥中断の特徴があります。保護技術は完全なシステム要件に従って選ばれるべきです。

PPTCトリップ電流を選択する際にチェックすべき他のパラメータは何ですか?

エンジニアも確認すべきです。
私は
保持、Vmax、Imax、初期抵抗、トリップ時間、温度範囲、熱劣化、パッケージおよびPCBの状態。

結論として

正しいPPTCトリップ電流を選択するには、製品テーブルから番号を選択する以上のことが必要です。

信頼できるPPTCの選択は評価する必要があります:

最大正常電流+ホールド+トリップ時間+Vmax+Imax+温度+抵抗

主要な原理は、PPTCが瞬時の電子電流スイッチとして動作するのではなく、時間の経過とともに蓄積された熱エネルギーに応答することです。

産業用および鉄道用電子機器を含む要求の厳しいアプリケーションでは、エンジニアはメーカーのデータシート、ディレーティング情報、トリップ時間曲線、および適用可能な資格データを使用してPPTCを評価する必要があります。

最終的なコンポーネントは、ターゲットアプリケーションの実際の電気的、熱的、および環境条件下で検証する必要があります。

Ruilinの半導体はOEM、ODMおよび電子保護適用のためのPPTCの製造業およびテクニカルサポートを提供します。

メーカー: Ruilin Semiconductor

ルイリン・セミコンダクター 回路保護および関連する電子部品に特化した半導体メーカーです。

PPTCの製造業者として、Ruilinの半導体はOEM、ODM、EMSおよび産業電子適用のための再設定可能な過電流保護解決を提供します。

当社のPPTC製品評価は、以下を含む主要なパラメータをカバーしています:

保持電流（アイホールド）

現在の旅行(Itrip)

最高の電圧（Vmax）

最高の欠陥の流れ（IMAX）

最初の抵抗

タイム・トゥ・トリップ

実用温度について

熱ディレーティング

パッケージと寸法

Ruilin Semiconductorは、負荷電流、故障電流、電圧、温度、PCB構成およびパッケージ要件を含む実際のアプリケーション条件に従って、PPTC要件を評価する際に顧客をサポートします。

産業用電子機器、輸送用電子機器、バッテリー駆動機器、家電製品、その他の電子システムを含むアプリケーションについては、当社の技術チームがPPTCの選択とアプリケーション評価を支援できます。

鉄道関連のアプリケーションについては、最終的なコンポーネントの承認前に、必要な環境、信頼性、および資格要件を特定の製品文書およびターゲットシステム規格と照らし合わせてレビューする必要があります。

ルイリン半導体-信頼性の高いリセット可能な過電流保護のためのPPTC製造および技術サポート。