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Como calcular corrente de retenção PPTC
Como calcular a corrente de retenção PPTC é uma questão importante ao selecionar um fusível resettable PPTC para proteção contra sobrecorrente. Mantendo a corrente, comumente identificada como
Ihold
, determina a quantidade de corrente que um PPTC pode transportar continuamente sob condições especificadas sem fazer a transição para o seu estado de alta resistência.
No entanto, calcular a corrente de retenção necessária do PPTC não é simplesmente uma questão de combinar o Ihold com a corrente de carga nominal.
A seleção real deve considerar a corrente normal máxima de operação, temperatura ambiente, condições térmicas do PCB, tolerância de corrente, comportamento de inicialização e curva de redução térmica do fabricante.
Este guia explica como calcular a corrente de retenção PPTC necessária e como usar uma folha de dados PPTC para seleção prática de componentes.
O que é a corrente de retenção do PPTC?
Corrente de retenção PPTC (Ihold) é a corrente máxima que um fusível resetável PPTC está especificado para transportar sem disparar em condições de ensaio definidas.
As condições exatas de teste variam de acordo com o fabricante e série de produtos. Portanto, o valor de Ihold mostrado em uma folha de dados deve sempre ser interpretado junto com sua temperatura, montagem e condições de teste especificadas.
Um PPTC é um componente de proteção ativado termicamente. Quando a corrente flui através do dispositivo, a energia é dissipada de acordo com sua resistência. Se o calor gerado exceder o calor transferido para o ambiente circundante, a temperatura do dispositivo aumenta e sua resistência aumenta substancialmente.
Isso significa que a corrente de retenção PPTC é temperature-dependent.
Conforme a temperatura ambiente aumenta, a capacidade de corrente de retenção disponível geralmente diminui. Os fabricantes, portanto, fornecem curvas de derretimento térmico ou classificações de corrente temperature-specific para ajudar os engenheiros a determinar o PPTC apropriado para o ambiente operacional real.
Por que a retenção do PPTC é importante?
O objetivo da seleção do Ihold correto é atingir dois objetivos:
O PPTC deve permanecer no seu estado de baixa resistência durante todas as condições de funcionamento legítimas.
O PPTC deve fornecer proteção adequada quando ocorre uma condição anormal de sobrecorrente.
Se o Ihold estiver demasiado baixo, o dispositivo pode disparar durante o funcionamento normal.
Se Ihold for selecionado excessivamente alto, o PPTC pode fornecer proteção menos eficaz contra condições de sobrecorrente moderada.
Portanto, a seleção PPTC é um equilíbrio entre
Corrente de funcionamento normal e requisitos de protecção contra avarias
.
Como calcular corrente de retenção PPTC
Um cálculo prático pode ser realizado em várias etapas.
Etapa 1: Determinar a Corrente Operacional Normal Máxima
Comece com a corrente máxima que o circuito protegido pode legitimamente desenhar.
Não use apenas a corrente de operação típica.
Considere:
Corrente máxima de carga contínua
Tolerância da fonte de alimentação
Variação de carga
Corrente de arranque
Corrente de carregamento
Arranque do motor ou atuador
Alterações de corrente relacionadas com a temperatura
Outras condições transitórias legítimas
Defina este valor como:
Iload (max) = corrente normal máxima de funcionamento
Por exemplo:
Corrente de carga típica = 0,60 A
Corrente de carga normal máxima = 0,75 A
O PPTC deve ser selecionado com base em 0,75 A, não 0,60 A.
Etapa 2: Determinar a temperatura ambiente máxima
Em seguida, determine a temperatura mais alta que o PPTC experimentará durante a operação normal.
Nem sempre é igual à temperatura ambiente especificada do equipamento.
Por exemplo:
Temperatura ambiente do equipamento: 50C
Temperatura perto do PPTC: 60C
Se o PPTC for montado próximo a um conversor DC / DC, MOSFET, resistor de potência ou outro componente gerador de calor, sua temperatura local pode ser maior do que a temperatura do ar circundante.
Portanto, use a temperatura do pior caso no local do PPTC ou em torno dele, quando possível.
A temperatura é particularmente importante porque a corrente de retenção do PPTC diminui à medida que a temperatura aumenta.
Etapa 3: Encontre o fator de derretimento térmico PPTC
Depois de determinar a temperatura máxima de operação, verifique a curva de derretimento térmico do fabricante.
A ficha técnica pode conter:
Uma percentagem de redução
Uma current-versus-temperature mesa
Um gráfico de redução térmica
Temperature-specific Ihold valores
Por exemplo, suponha que um PPTC tenha um Ihold nominal de 1,0 A na condição de referência e o fator de derretimento térmico do fabricante na temperatura máxima da aplicação seja de 70%.
A corrente de retenção disponível aproximada seria:
Ihold (actual) = 1.0 A 70% = 0.70 A
Isso significa que o dispositivo não deve ser tratado como um dispositivo de corrente de retenção de 1,0 A nessa condição de temperatura mais alta.
O fator de redução exato deve sempre vir da folha de dados do fabricante PPTC específico. Diferentes construções PPTC e séries de produtos podem ter características de temperatura substancialmente diferentes.
Etapa 4: Calcular o Ihold nominal necessário
Uma vez que a corrente normal máxima de operação e o fator de derretimento térmico são conhecidos, uma relação de engenharia útil é:
Nominal exigido Ihold ≥ Corrente normal máxima de funcionamento Factor de derrogação térmica
Por exemplo:
Corrente normal máxima = 0,75 A
Fator de derretimento térmico = 70% = 0,70
Então:
Ihold nominal obrigatório ≥ 0,75 A 0,70
Ihold nominal obrigatório ≥ 1.07 A
Neste exemplo, um PPTC com um Ihold nominal de aproximadamente 1,1 A ou superior pode ser candidato a uma avaliação posterior.
No entanto, este cálculo é apenas o início do processo de seleção. O engenheiro ainda deve verificar a folha de dados real, características de tempo de deslocamento, classificação de tensão, corrente máxima de falha, resistência e condições de aplicação.
A metodologia de seleção PPTC publicada pela Littelfusion recomenda da mesma forma determinar a corrente operacional normal, verificar a temperatura ambiente, aplicar deratagem térmica e, em seguida, verificar os parâmetros elétricos restantes.
Fórmula de cálculo de corrente de retenção PPTC
Para um cálculo de engenharia de primeira passagem:
Ihold (obrigatório) ≥ Iload (max) / Kt
Onde:
Ihold (obrigatório) = corrente de retenção nominal necessária PPTC
Iload (max) = corrente normal máxima de funcionamento
Kt = deratina térmica
Fator g à temperatura real de funcionamento
Por exemplo:
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Corrente normal máxima | 1,20 A |
| Temperatura máxima PPTC | 60C |
| Fator de derretimento térmico | 75% |
| Ihold nominal exigido | 1,60 A |
Cálculo:
1,20 A 0,75 = 1,60 A
A próxima classificação PPTC disponível deve então ser avaliada em relação à ficha técnica completa.
Importante: O valor de 75% neste exemplo é apenas ilustrativo. O fator de redução real deve ser obtido a partir da folha de dados da série PPTC selecionada.
Exemplo: Cálculo da corrente de retenção PPTC a 25C
Suponha que um circuito eletrônico tenha:
Corrente de funcionamento normal: 0,50 A
Corrente de operação normal máxima: 0,60 A
Temperatura ambiente máxima: 25C
Se o Ihold de referência do PPTC selecionado for especificado em 25C e a folha de dados não exigir redução adicional nessa condição operacional, o requisito de primeira passagem é:
Ihold ≥ 0.60 A
Um dispositivo com um Ihold de 0,75 A pode, portanto, ser considerado um candidato.
Mas o engenheiro ainda deve verificar:
Viagem
Vmax
Imax
Resistência inicial
Hora de viajar
Pacote
PCB condições térmicas
Exemplo: Calculando corrente de retenção PPTC em alta temperatura
Agora considere o mesmo circuito operando em uma temperatura mais alta.
Requisitos:
Corrente normal máxima = 0,60 A
Temperatura máxima de funcionamento = 70C
Fator de derretimento térmico a 70C = 60%
Cálculo:
Ihold nominal obrigatório = 0,60 A 0,60
Ihold nominal obrigatório = 1,00 A
Por conseguinte, um PPTC com um Ihold nominal de apenas 0,60 A não deve ser automaticamente considerado adequado para esta aplicação.
Um PPTC com um Ihold nominal de aproximadamente 1,0 A ou superior pode ser considerado, sujeito a ficha técnica completa e verificação da aplicação.
Este exemplo ilustra por que o 25C Ihold não pode ser simplesmente copiado para um design de alta temperatura.
Por que a temperatura muda a corrente de retenção do PPTC
A relação entre corrente, resistência e temperatura é fundamental para a operação do PPTC.
Quando a corrente passa pelo PPTC, o dispositivo gera calor.
Uma relação simplificada para a energia elétrica é:
P = IR
Onde:
P = potência dissipada
I = atual
R = resistência do dispositivo
O PPTC também transfere calor para seus arredores.
A temperatura real do dispositivo, portanto, depende de:
Atual
Resistência
Temperatura ambiente
PCB área de cobre
Fluxo de ar
Colocação do componente
Construção do pacote
Fontes de calor próximas
À medida que a temperatura ambiente aumenta, menos aquecimento adicional pode ser necessário para o PPTC atingir sua região de transição.
Consequentemente, sua capacidade de corrente de retenção diminui. A explicação técnica de Littelfusion descreve essa relação térmica e observa que as escolhas de projeto que afetam a transferência de calor podem influenciar a corrente de retenção.
Não use uma porcentagem universal de redução de PPTC
Um erro comum é assumir:
"O PPTC Ihold deve ser sempre 20% ou 30% maior do que a corrente de carga."
Não há uma única porcentagem correta para cada projeto PPTC.
A margem necessária depende de:
Temperatura
Série PPTC
Pacote
Layout PCB
Carregar perfil
Tolerâncias de fabrico
Ambiente térmico
Corrente de arranque
Confiabilidade necessária
Por exemplo, uma série PPTC pode reter uma percentagem relativamente elevada da sua corrente nominal de retenção a 60C, enquanto outra série pode ter uma curva de redução diferente.
Dados publicados do fabricante demonstram que a redução térmica pode variar substancialmente com a temperatura e a construção do dispositivo.
Portanto:
Use a curva de derating do fabricante em vez de aplicar uma porcentagem genérica.
Corrente de retenção PPTC vs Corrente de viagem
Ihold e Itrip costumam se confundir.
Eles descrevem diferentes aspectos do comportamento do PPTC.
| Parâmetro | Significado |
|---|---|
| Ihold | Corrente máxima que o dispositivo está especificado para transportar sem fazer a transição para o estado de alta resistência |
| Viagem | Corrente mínima associada ao acionamento do estado de alta resistência em condições especificadas |
| Entre Ihold e Itrip | O comportamento do dispositivo depende das condições térmicas e de aplicação |
| Hora de viajar | Indica a rapidez com que o PPTC responde a uma determinada sobrecorrente |
A região entre Ihold e Itrip não deve ser tratada como um limiar de comutação eletrónica preciso.
Um PPTC é um dispositivo térmico, portanto, o comportamento real depende da temperatura, duração da corrente, condições de montagem e dissipação de calor.
Corrente de retenção e Corrente de arranque PPTC
Corrente de inicialização merece atenção especial.
Alguns circuitos absorvem substancialmente mais corrente durante a inicialização do que durante a operação em estado estacionário.
Exemplos incluem:
Motores CC
Solenóides
Cargas capacitivas
Circuitos de carregamento de baterias
Conversores de potência
Drivers de LED
Equipamento de comunicação
Se a corrente de inicialização for uma parte legítima da operação normal, o PPTC deve tolerá-la sem disparos indesejados.
No entanto, simplesmente aumentar Ihold para acomodar cada evento de inicialização pode reduzir a eficácia da proteção contra sobrecorrente.
A melhor abordagem é examinar o comportamento da corrente de tempo
Do PPTC e compará-lo com a duração e magnitude da corrente de inicialização.
Como selecionar PPTC Ihold em uma folha de dados
Um fluxo de trabalho prático de folha de dados é:
1. Encontre a corrente de carga normal máxima
Determine a corrente legítima de estado estacionário mais alta.
2. Determinar a temperatura real de funcionamento
Use a temperatura de pior caso no local do PPTC.
3. Leia a curva de derating térmica
Encontre o fator Ihold ou derating disponível nessa temperatura.
4. Calcular o Ihold nominal exigido
Usar:
Ihold (obrigatório) ≥ Iload (max) / Kt
5. Selecione o próximo PPTC adequado
Escolha um dispositivo disponível comercialmente cujas especificações satisfaçam o requisito.
6. Verifique Itrip
Certifique-se de que o dispositivo pode entrar no estado de proteção na condição de falha esperada.
7. Verifique Vmax e Imax
Verifique se a tensão máxima do circuito e a corrente potencial de falha estão dentro das classificações PPTC.
8. Verifique a resistência
Verifique se a resistência no estado normal não causa queda de tensão ou dissipação de energia inaceitável.
9. Verifique o tempo de viagem
Confirme se o PPTC pode fornecer proteção adequada dentro da duração da falha necessária.
10. Valide o aplicativo real
A seleção final do PPTC deve ser testada em condições elétricas, térmicas e mecânicas representativas.
O guia de seleção da Littelfusion recomenda especificamente testes independentes e avaliação do PTC na aplicação real.
O Que Acontece Se O Ihold PPTC For Muito Baixo?
Se o Ihold selecionado for muito baixo, o PPTC poderá inserir seu estado de alta resistência durante a operação legítima.
Os sintomas possíveis incluem:
Interrupção de energia inesperada
Queda de tensão
Reinício do equipamento
Operação intermitente
Falhas nos testes de produção
Incômodo tropeçando em alta temperatura
Por exemplo, um PPTC pode funcionar normalmente durante um teste de laboratório de 25C, mas começar a disparar durante um teste de queima de 70C.
Isso não significa necessariamente que o PPTC esteja com defeito.
A temperatura real de operação e o ambiente térmico podem simplesmente estar fora das condições assumidas durante a seleção original.
O Que Acontece Se O Ihold PPTC For Muito Alto?
Selecionar um PPTC com um Ihold excessivamente alto também pode criar problemas.
O dispositivo pode tolerar sobrecorrentes maiores por períodos mais longos antes de entrar em seu estado de alta resistência.
Isso pode reduzir o nível de proteção fornecido a componentes sensíveis a jusante.
Portanto, o objetivo não é:
"Escolha o maior Ihold possível."
O objetivo é:
Escolha um Ihold alto o suficiente para a corrente operacional legítima máxima, mantendo o comportamento de proteção contra falhas necessário.
Layout de corrente e PCB de retenção PPTC
A folha de dados PPTC é normalmente gerada sob condições de teste especificadas.
O PCB real pode se comportar de maneira diferente.
Os fatores de PCB que podem afetar o desempenho térmico do PPTC incluem:
Área de cobre
Espessura de cobre
Largura do traço
Vias térmicas
Planos de terra
Componentes próximos
Fluxo de ar
Projeto do gabinete
Uma grande área de cobre pode melhorar a propagação de calor e alterar o comportamento térmico do PPTC.
Por outro lado, colocar o PPTC próximo a um componente de potência quente pode reduzir sua margem térmica efetiva.
Portanto, para projetos críticos, os engenheiros devem avaliar o PPTC sob a configuração real do PCB, em vez de depender exclusivamente de cálculos de temperatura ambiente.
Um exemplo prático de cálculo de corrente de retenção PPTC
Considere um circuito de controle industrial de 24 V.
Requisitos do circuito
Tensão nominal: 24 V
Corrente de carga normal máxima: 1,5 A
Temperatura ambiente máxima: 60C
Montagem SMD
Proteção contra curto-circuito necessária
Suponha que a folha de dados do PPTC candidato indique um fator de redução térmica de 75% na temperatura operacional necessária.
Cálculo
Ihold nominal obrigatório = 1.5 A 0.75
Ihold nominal obrigatório = 2,0 A
Um PPTC com um Ihold nominal em torno de 2,0 A ou superior pode, por conseguinte, ser considerado para a próxima fase de avaliação.
Mas a seleção não está terminada.
O engenheiro ainda deve verificar:
Vmax ≥ tensão máxima do circuito
Imax ≥ corrente de falha prospectiva
E confirme:
Viagem
Hora de viajar
Resistência inicial
Resistência pós-viagem
Pacote
Temperatura de funcionamento
PCB condições térmicas
Esta é a abordagem de engenharia correta para Como calcular a corrente de retenção PPTC.
Lista de verificação de cálculo de corrente de retenção PPTC
Antes de selecionar um PPTC, verifique o seguinte:
Carregar
Qual é a corrente de operação contínua máxima?
Qual é a corrente máxima de inicialização legítima?
Existem variações de carga?
Temperatura
Qual é a temperatura ambiente máxima?
Qual é a temperatura perto do PPTC?
O PPTC está perto de uma fonte de calor?
Ficha técnica do PPTC
Qual é o Ihold classificado?
O que é o Itrip?
Qual é a curva de deratação térmica?
O que é Vmax?
O que é Imax?
Qual é a resistência inicial?
Qual é o tempo de viagem?
PCB
Qual é a área de cobre?
Qual é o fluxo de ar esperado?
São utilizadas vias térmicas?
Existem componentes geradores de calor nas proximidades?
Validação
O projeto foi testado à temperatura máxima?
A carga normal máxima foi testada?
A condição de falha esperada foi testada?
O comportamento de inicialização foi avaliado?
Perguntas frequentes(FAQs)
O que é o PPTC Ihold?
PPTC Ihold é a corrente de retenção especificada de um fusível resetável PPTC. Representa a corrente máxima que o dispositivo pode transportar sob condições definidas sem passar para seu estado de alta resistência.
Como você calcula a corrente de retenção PPTC necessária?
Um cálculo de primeira passagem útil é:
Nominal exigido Ihold ≥ Corrente normal máxima de funcionamento Factor de derrogação térmica
O fator de derretimento térmico deve vir da folha de dados do fabricante para a série PPTC selecionada e temperatura operacional.
O PPTC Ihold deve ser maior que a corrente de carga?
Sim. O PPTC deve ter capacidade suficiente temperature-adjusted de corrente de retenção acima da corrente operacional legítima máxima.
No entanto, a margem exigida deve ser determinada a partir da aplicação real, em vez de uma percentagem universal.
A temperatura afeta a corrente de retenção do PPTC?
Sim. Temperaturas mais altas geralmente reduzem a capacidade de corrente de retenção disponível de um PPTC. É por isso que os fabricantes fornecem curvas de redução térmica e classificações de temperature-specific .
Posso usar o valor de 25C Ihold diretamente?
Somente se as condições operacionais reais forem consistentes com as condições de referência da folha de dados e as especificações do fabricante permitirem.
Para aplicações com temperaturas mais elevadas, o valor de Ihold deve ser avaliado utilizando as informações adequadas de derretimento térmico.
Qual é a diferença entre Ihold e Itrip?
Ihold descreve a corrente que o PPTC está especificado para carregar sem fazer a transição para o estado de alta resistência. Itrip descreve a corrente associada ao acionamento dessa transição sob condições especificadas.
Eles não devem ser tratados como um simples limiar ON / OFF.
Por que meu PPTC está abaixo de sua classificação Ihold?
As causas possíveis incluem higher-than-expected temperatura local, condições térmicas de PCB, fontes de calor próximas, corrente de inicialização, diferenças de montagem ou diferenças entre a aplicação real e as condições de teste do fabricante.
Existe uma margem de segurança fixa para o PPTC Ihold?
Nenhuma margem universal se aplica a todos os projetos PPTC. A margem necessária depende da temperatura, características de carga, construção PPTC, ambiente térmico PCB e requisitos de confiabilidade.
Devo calcular o Ihold ou simplesmente escolher a próxima classificação PPTC mais alta?
Primeiro calcule o Ihold nominal necessário com base nas condições operacionais reais, depois selecione um PPTC padrão e verifique suas especificações elétricas e térmicas completas.
A Ruilin Semicondutor pode ajudar a calcular a corrente de retenção PPTC?
Sim. A Ruilin Semicondutor pode apoiar engenheiros e equipes de compras na avaliação dos requisitos do PPTC Ihold com base na corrente de carga, temperatura operacional, pacote, condições de PCB e requisitos de aplicação.
Sobre a Ruilin Semicondutor
Ruilin Semicondutor
É um fabricante de semicondutores focado na proteção de circuitos e componentes eletrônicos relacionados.
Como fabricante de PPTC, a Ruilin Semicondutor fornece soluções de fusíveis resetáveis para PPTC
Para OEM, ODM, EMS e aplicações eletrônicas industriais.
Nossos produtos PPTC são avaliados através dos principais parâmetros elétricos e térmicos, incluindo:
Mantendo Corrente (Ihold)
Corrente de Viagem (Itrip)
Tensão máxima (Vmax)
Corrente máxima de falha (Imax)
Resistência Inicial
Resistência pós-viagem
Tempo de viagem
Temperatura de operação
Pacote e dimensões
A Ruilin Semicondutor oferece suporte aos clientes na seleção de componentes PPTC de acordo com os requisitos reais da aplicação, em vez de depender apenas de classificações nominais de corrente.
Para projetos que exigem uma corrente de retenção PPTC específica, temperatura operacional, classificação de tensão, pacote ou faixa de resistência, nossa equipe técnica pode ajudar na seleção de produtos e avaliação de aplicações.
A Ruilin Semicondutor fornece suporte técnico e fabricação de PPTC para proteção confiável contra sobrecorrente resetável.
Conclusão
Determinar corretamente a corrente de retenção do PPTC é essencial para uma proteção confiável contra sobrecorrente resetável.
O cálculo básico é:
Nominal exigido Ihold ≥ Corrente normal máxima de funcionamento Factor de derrogação térmica
Mas esta equação deve ser tratada como um cálculo de engenharia de primeiro estágio, não o método de seleção completo.
Uma seleção final do PPTC também deve verificar:
Ihold + Itrip + Vmax + Imax + Resistência + Tempo de viagem + Temperatura + PCB Condições térmicas
A abordagem mais confiável é combinar os requisitos elétricos do circuito com a folha de dados PPTC do fabricante, curva de derretimento térmico e características de tempo de viagem, seguidas de validação sob condições reais de aplicação.
Para projetos OEM e ODM, a Ruilin Semicondutor fornece fabricação PPTC, seleção de componentes e suporte técnico para uma ampla gama de aplicações de proteção eletrônica.
Sobre a Ruilin Semicondutor
Semicondutor de Ruilin (Shenzhen) Co., Ltd.É um fabricante especializado em fusíveis resetáveis PPTC e componentes de proteção de circuito de coeficiente de temperatura positiva de polímero (PPTC).
Nossos produtos PPTC são projetados para fornecer proteção contra sobrecorrente resetável para equipamentos eletrônicos e elétricos expostos a condições de sobrecarga e curto-circuito. O portfólio de produtos abrange diferentes classificações de corrente, classificações de tensão, níveis de resistência, tamanhos de pacotes e requisitos de aplicação.
A Ruilin Semicondutor oferece suporte aos clientes desde a seleção de produtos e avaliação de engenharia até amostras, folhas de dados e produção em volume, ajudando OEMs, ODMs, empresas de EMS, fabricantes de eletrônicos e distribuidores a identificar soluções PPTC adequadas para suas aplicações.
