Жуйлинь Полупроводники (Шэньчжэнь) Ко., Лтд.

Как рассчитать PPTC Холдинг Ток

Как рассчитать поддерживающий ток PPTC - важный вопрос при выборе сбрасываемого предохранителя PPTC для защиты от перегрузки по току. Удержание тока, обычно идентифицируемое как
Я держу
, определяет, сколько тока PPTC может нести непрерывно в определенных условиях без перехода в состояние высокого сопротивления.

Однако расчет требуемого поддерживающего тока PPTC заключается не просто в сопоставлении Ihold с номинальным током нагрузки.

Фактический выбор должен учитывать максимальный нормальный рабочий ток, температуру окружающей среды, тепловые условия PCB, допуск по току, поведение при запуске и кривую снижения температуры производителя.

В этом руководстве объясняется, как рассчитать необходимый поддерживающий ток PPTC и как использовать таблицу данных PPTC для практического выбора компонентов.

Что такое PPTC Holding Current?

Постоянный ток PPTC (Ihold) - это максимальный ток, который предохранитель PPTC со сбросом предназначен для переноса без отключения при определенных условиях испытаний.

Точные условия испытаний варьируются в зависимости от производителя и серии продукта. Поэтому значение Ihold, показанное в техническом описании, всегда следует интерпретировать вместе с указанной температурой, условиями монтажа и испытаний.

PPTC является термически активированным компонентом защиты. Когда ток проходит через устройство, мощность рассеивается в соответствии с его сопротивлением. Если генерируемое тепло превышает тепло, передаваемое окружающей среде, температура устройства повышается, а его сопротивление существенно возрастает.

Это означает, что ток удержания PPTC temperature-dependent.

По мере увеличения температуры окружающей среды доступная способность удерживающего тока обычно уменьшается. Поэтому производители предоставляют кривые теплового понижения или оценки temperature-specific тока, чтобы помочь инженерам определить соответствующий PPTC для фактической рабочей среды.

Почему PPTC имеет важное значение?

Целью выбора правильного Ihold является достижение двух целей:

PPTC должен оставаться в состоянии низкого сопротивления во всех законных условиях эксплуатации.

PPTC должен обеспечивать надлежащую защиту при возникновении аномальных перегрузок по току.

Если Ihold слишком низкий, устройство может отключиться во время нормальной работы.

Если значение Ihold выбрано чрезмерно высоким, PPTC может обеспечить менее эффективную защиту от умеренных перегрузок по току.

Таким образом, выбор PPTC представляет собой баланс между 
нормальный рабочий ток и требования к защите от сбоев
.

Как рассчитать PPTC Холдинг Ток

Практический расчет может быть выполнен в несколько этапов.

Шаг 1: Определите максимальный нормальный рабочий ток

Начните с максимального тока, который защищенная схема может законно использовать.

Не используйте только обычный рабочий ток.

Рассмотрим:

Максимальный ток непрерывной нагрузки

Допуск электропитания

Изменение нагрузки

Стартап ток

Ток зарядки

Запуск двигателя или привода

Текущие изменения, связанные с температурой

Другие законные преходящие условия

Определите это значение как:

Iload (max) = максимальный нормальный рабочий ток

Например:

Типичный ток нагрузки = 0,60 A

Максимальный ток нормальной нагрузки = 0,75 А

PPTC следует выбирать на основе 0,75 А, а не 0,60 А.

Шаг 2: Определите максимальную температуру окружающей среды

Затем определите самую высокую температуру, которую PPTC будет испытывать при нормальной работе.

Это не всегда совпадает с заданной температурой окружающей среды оборудования.

Например:

Температура окружающей среды оборудования: 50C

Температура вблизи PPTC: 60C

Если PPTC установлен рядом с преобразователем постоянного тока, MOSFET, силовым резистором или другим теплогенерирующим компонентом, его локальная температура может быть выше температуры окружающего воздуха.

Поэтому по возможности используйте наихудшую температуру в месте расположения PPTC или вокруг него.

Температура особенно важна, потому что ток удержания PPTC уменьшается по мере увеличения температуры.

Шаг 3: Найдите тепловой дерирующий фактор PPTC

После определения максимальной рабочей температуры проверьте кривую теплового деления производителя.

Спецификация может содержать либо:

Обескураживающий процент

current-versus-temperature стол

Тепловой derating график

Temperature-specific Ihold значения

Например, предположим, что PPTC имеет номинальное значение Ihold 1,0 A при исходном условии, а коэффициент теплового понижения производителя при максимальной температуре применения составляет 70%.

Приблизительный доступный поддерживающий ток будет:

Ихольд (фактический) = 1,0 А 70% = 0,70 А

Это означает, что устройство не следует рассматривать как устройство с поддерживающим током 1,0 А в этом более высокотемпературном состоянии.

Точный понижающий фактор всегда должен исходить из таблицы данных конкретного производителя PPTC. Различные конструкции PPTC и серии продуктов могут иметь существенно разные температурные характеристики.

Шаг 4: Рассчитайте требуемый номинальный Ihold

Как только максимальный нормальный рабочий ток и тепловой деритирующий фактор известны, полезное техническое соотношение:

Требуемый номинал Ihold ≥ Максимальный нормальный рабочий ток ÷ Тепловой деривационный коэффициент

Например:

Максимальный нормальный ток = 0,75 А

Тепловой понижающий коэффициент = 70% = 0,70

Затем:

Требуемый номинальный Ihold ≥ 0.75 A ÷ 0,70

Требуемый номинальный Ihold ≥ 1.07 A

В этом примере PPTC с номинальным Ihold приблизительно 1,1 A или выше может быть кандидатом для дальнейшей оценки.

Однако этот расчет - только начало процесса выбора. Инженер должен по-прежнему проверять фактическую таблицу данных, характеристики времени срабатывания, номинальное напряжение, максимальный ток неисправности, сопротивление и условия применения.

Опубликованная Littelfuse методология выбора PPTC также рекомендует определять нормальный рабочий ток, проверять температуру окружающей среды, применять термическое деритирование, а затем проверять остальные электрические параметры.

PPTC Holding Текущая формула расчета

Для первого прохождения инженерного расчета:

Ihold (обязательный) ≥ Iload (max) / Kt

Где:

Ihold (обязательно) = требуемый номинальный поддерживающий ток PPTC

Iload (max) = максимальный нормальный рабочий ток

Kt = термический дератин
g при фактической рабочей температуре

Например:

Расчет:

1,20 А ÷ 0,75 = 1,60 А

Затем следующий доступный рейтинг PPTC следует оценивать по отношению к полной таблице данных.

Важно: Значение 75% в этом примере является только иллюстративным. Фактический понижающий коэффициент должен быть получен из выбранной таблицы данных серии PPTC.

Пример: Расчет PPTC Холдинговый ток при 25C

Предположим, что электронная схема имеет:

Нормальный рабочий ток: 0,50 A

Максимальный нормальный рабочий ток: 0,60 A

Максимальная температура окружающей среды: 25C

Если выбранный эталонный Ihold PPTC указан при 25C и техническое описание не требует дополнительного понижения в этом рабочем состоянии, требование первого прохода составляет:

Ihold ≥ 0,60 А

Таким образом, устройство с Ihold 0,75 A может рассматриваться в качестве кандидата.

Но инженер все равно должен проверить:

Поездка

Вмакс

Имакс

Начальное сопротивление

Время к поездке

Посылка

PCB тепловые условия

Пример: Расчет тока удержания PPTC при высокой температуре

Теперь рассмотрим ту же схему, работающую при более высокой температуре.

Требования:

Максимальный нормальный ток = 0,60 А

Максимальная рабочая температура = 70C

Тепловой понижающий коэффициент при 70C = 60%

Расчет:

Требуемое номинальное Ihold = 0,60 A ÷ 0,60

Требуемое номинальное Ihold = 1,00 A

Поэтому PPTC с номинальным Ihold всего 0,60 А не должен автоматически рассматриваться как подходящий для данного применения.

PPTC с номинальным Ihold примерно 1,0 A или выше может рассматриваться при условии полной проверки спецификации и приложения.

Этот пример иллюстрирует, почему 25C Ihold нельзя просто скопировать в высокотемпературный дизайн.

Почему изменения температуры PPTC держит ток

Связь между током, сопротивлением и температурой имеет основополагающее значение для работы PPTC.

Когда ток проходит через PPTC, устройство генерирует тепло.

Упрощенная связь для электрической энергии это:

P = IR

где:

P = рассеиваемая мощность

я = ток

R = сопротивление устройства

PPTC также передает тепло в окружающую среду.

Поэтому фактическая температура устройства зависит от:

Текущий

Сопротивление

Температура окружающей среды

PCB медная область

Воздушный поток

Размещение компонентов

Строительство упаковки

Близлежащие источники тепла

По мере увеличения температуры окружающей среды может потребоваться меньше дополнительного нагрева, чтобы PPTC достиг своей переходной области.

Следовательно, его способность удерживающего тока уменьшается. Техническое объяснение Littelfuse описывает эту тепловую связь и отмечает, что выбор конструкции, влияющий на теплопередачу, может влиять на удерживающий ток.

Не используйте универсальный PPTC, снижающий процент

Распространенной ошибкой является предположение:

"PPTC Ihold всегда должен быть на 20% или 30% выше тока нагрузки".

Не существует единого процента, подходящего для каждого дизайна PPTC.

Необходимая маржа зависит от:

Температура

Серия ППТК

Посылка

PCB макет

Загрузить профиль

Производственные допуски

Тепловая среда

Стартап ток

Требуемая надежность

Например, один ряд PPTC может сохранять относительно высокий процент номинального тока удержания при 60C, в то время как другой ряд может иметь другую кривую понижения.

Опубликованные данные производителя показывают, что термическое деформирование может существенно варьироваться в зависимости от температуры и конструкции устройства.

Поэтому:

Используйте кривую снижения производителя вместо применения общего процента.

PPTC Holding Current vs Trip Current

Айхольд и Айтрип часто путаются.

Они описывают различные аспекты поведения PPTC.

Область между Ihold и Itrip не должна рассматриваться как точный порог электронного переключения.

PPTC - это тепловое устройство, поэтому фактическое поведение зависит от температуры, продолжительности тока, условий монтажа и рассеивания тепла.

PPTC Holding Current и Startup Current

Ток запуска заслуживает особого внимания.

Некоторые схемы потребляют значительно больше тока во время запуска, чем во время работы в стационарном режиме.

Примеры включают:

Двигатели постоянного тока

Соленоиды

Емкостные нагрузки

Цепи зарядки аккумуляторов

Преобразователи мощности

Светодиодные драйверы

Оборудование связи

Если ток запуска является законной частью нормальной работы, PPTC должен терпеть его без нежелательного отключения.

Однако простое увеличение Ihold для каждого события запуска может снизить эффективность защиты от перегрузки по току.

Лучший подход состоит в том, чтобы исследовать текущее время
 PPTC и сравните его с продолжительностью и величиной пускового тока.

Как выбрать PPTC Ihold из таблицы данных

Практический рабочий процесс технического описания это:

1. Найдите максимальный ток нормальной нагрузки

Определите наивысший допустимый стационарный ток.

2. Определите фактическую рабочую температуру

Используйте наихудшую температуру в месте расположения PPTC.

3. Прочитайте термальную кривую derating

Найдите доступный Ihold или понижающий коэффициент при этой температуре.

4. Рассчитать необходимый номинальный Ihold

Используйте:

Ihold (обязательный) ≥ Iload (max) / Kt

5. Выберите следующий подходящий PPTC

Выберите коммерчески доступное устройство, технические характеристики которого удовлетворяют требованиям.

6. Проверьте Itrip

Убедитесь, что устройство может войти в состояние защиты при ожидаемой неисправности.

7. Проверьте Vmax и Imax

Убедитесь, что максимальное напряжение цепи и предполагаемый ток сбоя находятся в пределах номинальных значений PPTC.

8. Проверьте сопротивление

Убедитесь, что сопротивление в нормальном состоянии не вызывает неприемлемого падения напряжения или рассеивания мощности.

9. Проверьте время поездки

Подтвердите, что PPTC может обеспечить адекватную защиту в течение требуемой продолжительности неисправности.

10. Проверка фактического применения

Окончательный выбор PPTC должен быть испытан в типичных электрических, термических и механических условиях.

Руководство по выбору Littelfuse специально рекомендует независимое тестирование и оценку PTC в реальном приложении.

Что произойдет, если коэффициент удержания PPTC будет слишком низким?

Если выбранный Ihold является слишком низким, PPTC может войти в состояние высокого сопротивления во время законной работы.

Возможные симптомы включают:

Неожиданное прерывание питания

Падение напряжения

Перезапуск оборудования

Прерывистая работа

Неудачи производственных испытаний

неприятность спотыкания при высокой температуре

Например, PPTC может работать нормально во время лабораторного испытания при температуре 25 ° C, но начать отключаться во время испытания на выгорание при температуре 70 ° C.

Это не обязательно означает, что PPTC неисправен.

Фактическая рабочая температура и тепловая среда могут просто находиться вне условий, предполагаемых при первоначальном выборе.

Что произойдет, если PPTC Ihold слишком высок?

Выбор PPTC с чрезмерно высоким Ihold также может создать проблемы.

Устройство может выдерживать большие перегрузки в течение более длительных периодов времени перед входом в состояние высокого сопротивления.

Это может снизить уровень защиты, обеспечиваемый чувствительным нижерасположенным компонентам.

Следовательно, целью не является:

"Выберите максимально возможное Ihold".

Цель:

Выберите значение Ihold, достаточно высокое для максимального допустимого рабочего тока, сохраняя при этом требуемое поведение защиты от сбоев.

PPTC Холдинг Ток и PCB макет

Спецификация PPTC обычно создается при определенных условиях испытаний.

Фактическая печатная плата может вести себя по-разному.

Факторы PCB, которые могут повлиять на тепловые характеристики PPTC, включают:

Медный район

Толщина меди

Ширина трассировки

Термальные путешествия

Наземные самолеты

Ближайшие компоненты

Воздушный поток

Дизайн корпуса

Большая площадь меди может улучшить распространение тепла и изменить тепловое поведение PPTC.

И наоборот, размещение PPTC рядом с компонентом горячей мощности может снизить его эффективный тепловой запас.

Поэтому для критических проектов инженеры должны оценивать PPTC в соответствии с фактической конфигурацией печатной платы, а не полагаться исключительно на расчеты комнатной температуры.

Практический пример расчета PPTC с текущим расчетом

Рассмотрим 24-вольтную промышленную схему управления.

Требования к цепи

Номинальное напряжение: 24 В

Максимальный ток нормальной нагрузки: 1,5 A

Максимальная температура окружающей среды: 60C

SMD монтаж

Требуется защита от короткого замыкания

Предположим, что техническое описание кандидата PPTC указывает коэффициент теплового понижения 75% при требуемой рабочей температуре.

Расчет

Требуемое номинальное Ihold = 1,5 A ÷ 0,75

Требуемый номинальный Ihold = 2,0 A

Таким образом, PPTC с номинальным Ihold около 2,0 A или выше может быть рассмотрен для следующего этапа оценки.

Но отбор не закончен.

Инженер должен проверить:

Vmax ≥ максимальное напряжение цепи

Imax ≥ предполагаемый ток неисправности

и подтвердить:

Поездка

Время к поездке

Начальное сопротивление

Сопротивление после поездки

Посылка

Рабочая температура

PCB тепловые условия

Это правильный инженерный подход к подсчету поддерживающего тока PPTC.

PPTC Holding Текущий контрольный список расчетов

Прежде чем выбрать PPTC, проверьте следующее:

Загрузить

Каков максимальный непрерывный рабочий ток?

Каков максимальный законный стартовый ток?

Есть ли вариации нагрузки?

Температура

Какова максимальная температура окружающей среды?

Какая температура около PPTC?

Является ли PPTC близко к источнику тепла?

Спецификация PPTC

Каков рейтинг Ihold?

Что такое Itrip?

Что такое тепловая кривая выпадения?

Что такое Vmax?

Что такое Imax?

Что такое начальное сопротивление?

Какое время для поездки?

ПХД

Что такое медный район?

Каков ожидаемый воздушный поток?

Используются ли тепловые отверстия?

Есть ли поблизости теплогенерирующие компоненты?

Проверка

Испытана ли конструкция при максимальной температуре?

Была ли испытана максимальная нормальная нагрузка?

Было ли протестировано ожидаемое состояние неисправности?

Оценивалось ли поведение стартапа?

Часто задаваемые вопросы(FAQs)

Что такое PPTC Ihold?

PPTC Ihold - это указанный поддерживающий ток сбрасываемого предохранителя PPTC. Он представляет собой максимальный ток, который устройство может переносить при определенных условиях без перехода в состояние высокого сопротивления.

Как вы рассчитываете требуемый ток удержания PPTC?

Полезный расчет первого прохода:

Требуемый номинал Ihold ≥ Максимальный нормальный рабочий ток ÷ Тепловой деривационный коэффициент

Термический коэффициент понижения должен исходить из спецификации производителя для выбранной серии PPTC и рабочей температуры.

Должен ли PPTC Ihold быть выше тока нагрузки?

Да, ГППЦ должен иметь достаточную temperature-adjusted удерживающую способность, превышающую максимальный допустимый рабочий ток.

Однако требуемая маржа должна определяться исходя из фактического применения, а не из универсального процента.

Влияет ли температура на ток удержания PPTC?

Да. Более высокая температура обычно снижает доступную способность удерживающего тока PPTC. Вот почему производители предоставляют кривые теплового понижения и рейтинги temperature-specific .

Могу ли я использовать значение Ihold 25C напрямую?

Только если фактические условия работы соответствуют эталонным условиям технического описания и спецификации производителя позволяют это.

Для высокотемпературных применений значение Ihold следует оценивать с использованием соответствующей информации о термическом дезактивации.

В чем разница между Ihold и Itrip?

Ihold описывает ток, который PPTC задает для переноса без перехода в состояние высокого сопротивления. Itrip описывает ток, связанный с запуском этого перехода в заданных условиях.

Их не следует рассматривать как простой порог включения / выключения.

Почему мой рейтинг PPTC ниже рейтинга Ihold?

Возможные причины включают higher-than-expected местную температуру, тепловые условия печатных плат, близлежащие источники тепла, ток запуска, различия в монтаже или различия между фактическим применением и условиями испытаний производителя.

Есть ли фиксированный запас прочности для PPTC Ihold?

Никакой универсальный запас не применяется к каждой конструкции PPTC. Необходимый запас зависит от температуры, характеристик нагрузки, конструкции PPTC, тепловой среды PCB и требований надежности.

Должен ли я рассчитать Ihold или просто выбрать следующий более высокий рейтинг PPTC?

Полезны как расчет, так и выбор технического описания. Сначала рассчитайте требуемый номинальный Ihold на основе фактических условий эксплуатации, затем выберите стандартный PPTC и проверьте его полные электрические и тепловые характеристики.

Может ли Ruilin Semiconductor помочь рассчитать ток удержания PPTC?

Да. Ruilin Semiconductor может поддержать инженеров и команды по закупкам в оценке требований PPTC Ihold на основе тока нагрузки, рабочей температуры, упаковки, условий печатной платы и требований к применению.

О компании Ruilin Semiconductor

Полупроводник Ruilin
является производителем полупроводников, ориентированным на защиту цепей и связанные с ними электронные компоненты.

Как производитель PPTC, Ruilin Semiconductor предоставляет решения для сброса предохранителей PPTC
 для OEM, ODM, EMS и промышленных электронных приложений.

Наши продукты PPTC оцениваются по ключевым электрическим и тепловым параметрам, включая:

Держащий ток (Ihold)

Поездка Ток (Itrip)

Максимальное напряжение (Vmax)

Максимальный ток неисправности (Imax)

Начальное сопротивление

Сопротивление после поездки

Время к путешествию

Рабочая температура

Упаковка и размеры

Ruilin Semiconductor помогает клиентам выбирать компоненты PPTC в соответствии с фактическими требованиями приложения, а не полагаться только на номинальный ток.

Для проектов, требующих определенного PPTC, поддерживающего ток, рабочую температуру, номинальное напряжение, пакет или диапазон сопротивления, наша техническая команда может помочь с выбором продукта и оценкой применения.

Ruilin Semiconductor - производство и техническая поддержка PPTC для надежной защиты от перегрузки по току.

Заключение

Правильное определение поддерживающего тока PPTC необходимо для надежной защиты от перегрузки по току.

Основной расчет:

Требуемый номинал Ihold ≥ Максимальный нормальный рабочий ток ÷ Тепловой деривационный коэффициент

Но это уравнение следует рассматривать как инженерный расчет первого этапа, а не как полный метод выбора.

Окончательный выбор PPTC должен также проверять:

Ihold + Itrip + Vmax + Imax + Resistance + Time-to-Trip + Температура + Тепловые условия PCB

Наиболее надежный подход заключается в объединении электрических требований схемы с техническими данными производителя PPTC, кривой теплового понижения и характеристиками времени срабатывания с последующей проверкой в реальных условиях применения.

Для OEM и ODM проектов Ruilin Semiconductor обеспечивает производство PPTC, выбор компонентов и техническую поддержку для широкого спектра приложений электронной защиты.

О компании Ruilin Semiconductor

Ruilin полупроводниковых (Шэньчжэнь) Co., Ltd.является производителем, специализирующимся на сменных предохранителях PPTC и компонентах защиты цепи с положительным температурным коэффициентом (PPTC) полимеров.

Наши продукты PPTC предназначены для обеспечения сбрасываемой защиты от перегрузки по току для электронного и электрического оборудования, подверженного перегрузке и короткому замыканию. Портфель продуктов охватывает различные номинальные значения тока, номинальные значения напряжения, уровни сопротивления, размеры упаковки и требования к применению.

Ruilin Semiconductor поддерживает клиентов от выбора продукта и инженерной оценки до образцов, спецификаций и серийного производства, помогая OEM-производителям, ODM-производителям, компаниям EMS, производителям электроники и дистрибьюторам определять подходящие решения PPTC для своих приложений.