Жуйлинь Полупроводники (Шэньчжэнь) Ко., Лтд.

Как выбрать рейтинг напряжения PPTC

Выбор правильного номинального напряжения PPTC является неотъемлемой частью разработки надежной защиты от перегрузки по току с возможностью сброса. В то время как номинальные значения тока, такие как Ihold и Itrip, часто являются первыми параметрами, которые рассматривают инженеры, номинальное напряжение PPTC также должно подходить для условий работы и неисправностей цепи.

Сбросный предохранитель PPTC не работает как обычный предохранитель, создающий постоянную открытую цепь. Во время перегрузки по току PPTC существенно увеличивает свое сопротивление и ограничивает ток. В результате важным фактором становится напряжение, которое может появиться на устройстве в защищенном состоянии.

При выборе PPTC инженеры должны оценить максимальное напряжение цепи, PPTC Vmax, ток неисправности, рабочую температуру, переходные процессы в цепи, требования к переменному / постоянному току и установленные производителем условия испытаний.

В этом руководстве объясняется, как выбрать номинальное напряжение PPTC и как правильно оценить Vmax при выборе предохранителя PPTC для электронной схемы.

Что такое рейтинг напряжения PPTC?

Номинальное напряжение PPTC обычно выражается как Vmax, что означает максимальное напряжение, указанное производителем при определенных условиях.

Vmax не следует просто интерпретировать как напряжение, при котором PPTC автоматически отключается.

PPTC - это, прежде всего, устройство защиты от перегрузки по току. Его электрическое поведение определяется током тепла. Номинальное напряжение важно, потому что устройство должно выдерживать напряжение, присутствующее на нем во время перегрузки по току или неисправности, без неприемлемого электрического напряжения.

Поэтому при выборе предохранителя PPTC инженеры должны учитывать оба:

Требования к защите по току и требования к сопротивлению напряжению

Эти два параметра должны оцениваться вместе.

Почему рейтинг напряжения PPTC важен?

Предположим, что электронная схема работает при 12 В.

Может возникнуть соблазн выбрать любой PPTC с номинальным напряжением чуть выше 12 В.

Однако фактический дизайн может также содержать:

Допуск электропитания

Индуктивные переходные процессы

Емкостная энергия

Изменение напряжения батареи

Переключение шипов

Неисправное напряжение

Различные условия заземления

PPTC должен соответствовать фактической электрической среде, указанной его производителем.

PPTC с неадекватным номинальным напряжением может испытывать чрезмерное электрическое напряжение во время неисправности, даже если его номинальный ток подходит.

Поэтому:

Выбор напряжения PPTC должен основываться на максимальном напряжении, которое может испытывать устройство, а не только на номинальном напряжении питания.

Что означает PPTC Vmax?

Вмакс
- максимальное рабочее напряжение, указанное для PPTC при определенных изготовителем условиях.

Точное определение и условия испытаний могут варьироваться в зависимости от семейства продуктов, поэтому инженеры всегда должны обращаться к индивидуальной таблице данных PPTC.

Vmax обычно указывается вместе с другими ключевыми параметрами, такими как:

Я держу

Поездка

Вмакс

Имакс

Начальное сопротивление

Время к поездке

Рабочая температура

Эти параметры связаны, но служат разным целям.

Я держу

Определяет указанную возможность поддерживающего тока.

Поездка

Определяет заданную характеристику тока срабатывания в условиях испытания, установленных изготовителем.

Вмакс

Определяет максимальное заданное напряжение для PPTC.

Имакс

Определяет максимальный ток сбоя, связанный с указанной функциональностью устройства.

Правильный выбор PPTC требует оценки всех этих параметров вместе.

Как выбрать рейтинг напряжения PPTC

Практический процесс выбора напряжения PPTC можно разделить на несколько этапов.

Шаг 1: Определите максимальное нормальное рабочее напряжение

Начните с фактического диапазона напряжения цепи.

Не используйте только номинальное напряжение.

Например, система "12 В" может работать в более широком диапазоне из-за:

Допуск электропитания

Зарядка аккумулятора

Разряд батареи

Изменение преобразователя DC / DC

Режимы работы системы

Определить:

Voperating (max) = максимальное напряжение нормальной цепи

Это значение должно включать максимальное допустимое устойчивое напряжение, ожидаемое при нормальной работе.

Шаг 2: Проверьте PPTC Vmax

Как только максимальное напряжение цепи было определено, сравните его с Vmax потенциального PPTC.

В качестве основного требования:

Vmax (PPTC) ≥ максимальное применимое напряжение цепи

Однако сравнение должно проводиться с использованием заданных производителем условий и фактического поведения схемы.

Например:

Кандидат может подходить с точки зрения базового номинального напряжения, но дополнительная проверка все еще требуется.

Инженер также должен оценить состояние неисправности, ток, температуру, сопротивление и переходное поведение.

Шаг 3: Рассмотрите напряжение в PPTC во время неисправности

Это является важным аспектом отбора ГПЧП.

Когда PPTC находится в нормальном состоянии, его сопротивление относительно низкое.

Во время перегрузки по току его сопротивление существенно возрастает.

По мере увеличения сопротивления распределение напряжения внутри цепи изменяется.

В зависимости от топологии цепи значительная часть напряжения питания может появиться через PPTC после того, как он войдет в состояние высокого сопротивления.

Таким образом, номинальное напряжение PPTC должно соответствовать напряжению, которое оно может испытывать во время защищенного состояния.

Это одна из причин, по которой простое сравнение номинального напряжения питания с Vmax не всегда может обеспечить полную инженерную картину.

Шаг 4: Определите, является ли схема AC или DC

Указанная номинальное напряжение PPTC должно соответствовать типу защищаемой цепи.

Инженеры должны определить:

Напряжение постоянного тока

напряжение переменного тока

Частота AC

Пиковое напряжение

RMS напряжение

Возможные переходные процессы

Не думайте, что спецификация PPTC с рейтингом постоянного тока может быть автоматически применена к приложению переменного тока.

Для применений переменного тока необходимо проверить спецификацию производителя специально для предполагаемого напряжения и частоты.

Если техническое описание явно не указывает требуемое приложение переменного тока, проконсультируйтесь с производителем перед выбором компонента.

Шаг 5: Рассмотрим переходные напряжения

Многие электронные системы испытывают переходные напряжения.

Примеры включают:

Переключение двигателя

Переключение реле

Индуктивные нагрузки

Горячее подключение

Подключение батареи

Автомобильные электрические переходные процессы

Переключение питания

Мероприятия, связанные с ОУР

PPTC обычно не предназначен для замены специального компонента защиты от переходного напряжения.

Например:

PPTC защита от перегрузки по току

TVS диодное подавление переходного напряжения

Эти устройства могут использоваться вместе, когда схема требует обоих типов защиты.

Если схема содержит значительные переходные процессы напряжения, инженеры должны определить, требуется ли дополнительное подавление переходных процессов, а не просто выбрать PPTC с более высоким номинальным напряжением.

Шаг 6: Проверьте неисправный ток

Номинальное напряжение всегда должно оцениваться вместе с имеющимся током неисправности.

Рассмотрим простую схему:

Питание = 24 В

Нормальный ток = 1 A

Возможный ток короткого замыкания = 10 А

PPTC может иметь соответствующий Ihold для нагрузки 1A, но все же требует дальнейшей оценки состояния неисправности 10A.

Проверьте:

Imax (PPTC) ≥ применимое требование к току сбоя

Точная интерпретация Imax зависит от условий испытаний, установленных изготовителем.

Поэтому доступный ток короткого замыкания следует определять по фактическому источнику питания, а не по току нормальной нагрузки.

Шаг 7: Рассмотрите рабочую температуру

Выбор напряжения PPTC не может быть полностью отделен от температуры.

Характеристики PPTC изменяются с температурой, а сопротивление и токовое поведение устройства temperature-dependent.

Поэтому инженеры должны проверить указанный диапазон рабочих температур PPTC.

Например:

Бытовая электроника: от 0C до 50C

Промышленное оборудование: -40C до 85C

Автомобильные приложения: потенциально более широкий диапазон температур

Фактическое требование зависит от применения.

Устройство, которое работает правильно при комнатной температуре, не должно автоматически предполагаться идентичным при высоких или низких температурах.

При оценке PPTC, рассмотреть:

Диапазон рабочих температур

Я держу высмеивание

Сопротивление против температуры

Поведение время от времени

Квалификационные данные производителя

Шаг 8: Проверьте Ihold вместе с Vmax

Одной из наиболее распространенных ошибок при выборе PPTC является выбор номинального напряжения в первую очередь и рассмотрение текущего номинального напряжения как отдельной проблемы.

PPTC должен удовлетворять обоим.

Например, предположим, что приложение требует:

Максимальный нормальный ток = 1,2 А

Максимальное рабочее напряжение = 24 В

Максимальная температура окружающей среды = 60C

Выбранное устройство должно иметь:

Temperature-adjusted Ihold ≥ 1.2 A и Vmax ≥ максимальное применимое напряжение цепи

Затем проверьте:

Поездка

Имакс

Начальное сопротивление

Время к поездке

Посылка

Рейтинг температуры

Правильным устройством является то, которое удовлетворяет полным электрическим и тепловым требованиям.

PPTC Рейтинг напряжения Примеры

Пример 1: 5 В USB-схема

Рассмотрим схему, связанную с USB, с:

Номинальное напряжение: 5 В

Максимальное нормальное напряжение: 5,25 V

Максимальный ток нагрузки: 1 A

Первым шагом является определение максимального напряжения при нормальных условиях.

Если выбранный PPTC имеет Vmax, комфортно превышающий максимальное применимое напряжение, и его Ihold подходит для рабочей температуры, его можно рассмотреть для дальнейшей оценки.

Затем инженер должен проверить:

Я держу

Поездка

Начальное сопротивление

Время к поездке

Имакс

Посылка

PCB тепловые условия

Для приложений USB низкое сопротивление также может быть важным, поскольку чрезмерное падение напряжения может снизить напряжение, доступное для нагрузки на выходе.

Пример 2: 12 В с питанием от батареи

Рассмотрим систему с батарейным питанием, описанную как система на 12 В.

Фактическое напряжение может варьироваться в зависимости от:

Химия батареи

Состояние заряда

Состояние зарядки

Напряжение зарядного устройства

Режим работы системы

Поэтому инженер должен определить максимальное фактическое напряжение, а не просто использовать 12 В в качестве расчетного значения.

Предположим:

Максимальное фактическое напряжение = 14,4 В

Максимальный нормальный ток = 2 A

Потенциальный PPTC должен иметь соответствующее Vmax для цепи и достаточное temperature-adjusted Ihold для нагрузки 2A.

Затем выбор должен быть подтвержден как в нормальных, так и в неисправных условиях.

Пример 3: Промышленная схема управления 24 В

Рассмотрим 24-вольтную промышленную схему управления:

Номинальное напряжение = 24 В

Максимальное напряжение питания = 28 В

Максимальный нормальный ток = 1,5 А

Максимальная рабочая температура = 70C

Процесс отбора должен быть:

Напряжение

Убедитесь, что PPTC Vmax подходит для максимального применимого напряжения и условий неисправности.

Текущий

Убедитесь, что temperature-adjusted Ihold остается выше 1,5 А.

Ошибка

Определите доступный ток короткого замыкания и проверьте Imax PPTC.

Термальный

Проверьте кривую понижения температуры и фактическую тепловую среду печатной платы.

Время к поездке

Убедитесь, что PPTC обеспечивает требуемый ответ защиты для ожидаемой неисправности.

Это иллюстрирует, почему номинальное напряжение PPTC не может быть выбрано независимо от тока и температуры.

PPTC Vmax против напряжения системы

Полезным инженерным отличием является:

Эти значения не обязательно идентичны.

Правильная конструкция должна определять фактические условия напряжения перед выбором PPTC.

PPTC Рейтинг напряжения против Ihold

Номинальное напряжение PPTC и поддерживающий ток описывают различные характеристики.

Например:

Vmax = 30 В

не означает:

Ихольд = 30 А

Аналогично:

Ихольд = 2 А

не означает, что PPTC может работать при любом напряжении.

PPTC должен быть выбран с использованием обоих параметров.

Например:

PPTC A: 1,5 A Ihold, 16 В Vmax

PPTC B: 1,5 A Ihold, 30 В Vmax

Если приложение может достигать 24 В, PPTC A может быть неподходящим, даже если его Ihold подходит.

И наоборот, устройство с более высоким Vmax может быть неподходящим, если его Ihold или сопротивление не соответствуют текущим требованиям.

PPTC рейтинг напряжения и сопротивления

Начальное сопротивление является еще одним важным параметром при выборе PPTC.

PPTC с более высоким сопротивлением может вызвать большее падение напряжения при нормальной работе.

Падение напряжения можно аппроксимировать:

Vdrop = I R

Например, если:

Ток = 2 А

PPTC сопротивление = 0,15 Ω

Затем:

Vdrop = 2 A 0,15 Ш = 0,30 В

В низковольтной цепи падение на 0,30 В может быть значительным.

Таким образом, при отборе PPTC следует учитывать:

Vmax + Ihold + Сопротивление

а не только рейтинг напряжения.

PPTC Номинальное напряжение и рассеивание мощности

Отклонение мощности PPTC при нормальной работе можно оценить с помощью:

P = IR

Например:

Ток = 2 А

Сопротивление = 0,15 Ω

Затем:

P = 20,15

P = 0,60 Вт

Это тепло способствует рабочей температуре PPTC.

Следовательно, ток, сопротивление и температура тесно связаны.

Это еще одна причина, по которой выбор PPTC исключительно в соответствии с Vmax может привести к незавершенному дизайну.

Номинальное напряжение PPTC для различных применений

Различные приложения имеют разные требования к напряжению.

USB и бытовая электроника

Типичные соображения включают:

Низкое рабочее напряжение

Низкое сопротивление

Компактный пакет

Стартап ток

Условия горячей замены

Защита аккумулятора

Важными факторами могут быть:

Максимальное напряжение батареи

Зарядное напряжение

Ошибка тока

Температура

Доступный ток короткого замыкания

Автомобильная электроника

Инженеры должны учитывать:

Диапазон работы батареи

Автомобильные электрические переходные процессы

Температура

Архитектура защиты, связанная с загрузкой дампа

Квалификационные требования

Не следует предполагать, что PPTC сам по себе обрабатывает автомобильные переходные процессы.

Промышленный контроль

Типичные соображения включают:

12 В, 24 В или другие системы постоянного тока

Длительные периоды эксплуатации

Более высокие температуры окружающей среды

Ошибки в проводах

Более высокий доступный ток недостатка

Медицинская электроника

Дополнительные требования могут включать:

Контролируемое поведение неисправности

Надежность

Соображения утечки

Температура

Применимые стандарты безопасности

Точная архитектура защиты должна определяться в соответствии с требованиями и стандартами на продукцию.

PPTC Выбор рейтинга напряжения Контрольный список

Прежде чем доработать предохранитель PPTC, проверьте:

Напряжение

Каково номинальное напряжение системы?

Каково максимальное нормальное рабочее напряжение?

Это схема AC или DC?

Существуют ли переходные процессы напряжения?

Какое напряжение может появиться в PPTC во время неисправности?

Подходит ли выбранный Vmax?

Текущий

Какой максимальный нормальный ток?

Каков ожидаемый ток неисправности?

Достаточно ли Ihold при максимальной температуре?

Подходит ли Imax?

Термальный

Какова максимальная температура окружающей среды?

Какова местная температура ПХД?

Является ли PPTC рядом с источником тепла?

Рассматривалось ли термическое опустошение?

Электрический

Что такое начальное сопротивление?

Какое падение напряжения происходит при максимальной нагрузке?

Какая мощность рассеивается?

Подходит ли время для поездки?

Механический

Совместим ли пакет с печатной платой?

Подходит ли выбранный след для необходимого тока?

Удовлетворены ли производственные требования?

Распространенные ошибки при выборе рейтинга напряжения PPTC

Ошибка 1: Выбор на основе только номинального напряжения

Система 12 В не обязательно ограничивается ровно 12 В.

Всегда определяйте максимальное фактическое рабочее напряжение.

Ошибка 2: Предположение, что более высокий Vmax означает лучшую защиту

Более высокий рейтинг напряжения автоматически не делает PPTC лучше.

Устройство также должно иметь подходящие:

Я держу

Поездка

Имакс

Сопротивление

Время к поездке

Температурные характеристики

Ошибка 3: Игнорирование условий неисправности

Напряжение и ток во время неисправности могут значительно отличаться от нормальных условий эксплуатации.

Оцените полный сценарий сбоя.

Ошибка 4: использование PPTC в качестве замены TVS

PPTC в первую очередь предназначен для защиты от перегрузки по току.

Диод TVS предназначен для подавления переходного напряжения.

Они решают различные проблемы защиты и могут использоваться вместе, когда это необходимо.

Ошибка 5: Игнорирование температуры

Электрические характеристики PPTC temperature-dependent.

Компонент, который кажется подходящим при 25C, может вести себя по-разному при 70C или 85C.

Всегда проверяйте температурные спецификации производителя и занижающие данные.

Как выбрать рейтинг напряжения PPTC: практический метод проектирования

Практический рабочий процесс можно резюмировать следующим образом:

1. Определить номинальное напряжение системы

2. Определите максимальное нормальное рабочее напряжение

3. Определите требования AC / DC

4. Определите возможные переходные процессы

5. Определите напряжение, которое может появиться через PPTC во время неисправности

6. Выберите PPTC с соответствующим Vmax

7. Проверьте Ihold на максимальной рабочей температуре

8. Проверьте Itrip и время к поездке

9. Проверьте Imax на наличие тока сбоя

10. Проверьте сопротивление, пакет и PCB тепловые условия

11. Подтверждение правильности выбранного PPTC в фактическом применении

Этот процесс обеспечивает более надежный метод выбора, чем выбор PPTC, основанный только на номинальном напряжении питания.

Как читать спецификации напряжения PPTC в таблице данных

При просмотре таблицы данных PPTC обратите особое внимание на:

Всегда используйте последнюю спецификацию производителя для окончательной квалификации компонентов.

Часто задаваемые вопросы

Q1: Что такое PPTC Vmax?

A1: PPTC Vmax - максимальное напряжение, указанное для PPTC в соответствии с установленными производителем условиями испытаний и эксплуатации. Точная спецификация должна быть проверена в таблице данных для выбранного устройства.

Q2: Как выбрать рейтинг напряжения PPTC?

A2: Сначала определите максимальное напряжение, которое PPTC может испытывать в фактической цепи. Затем выберите устройство, указанное Vmax которого подходит для этого напряжения, и проверьте Ihold, Itrip, Imax, температуру, сопротивление и время до срабатывания.

Q3: Должно ли PPTC Vmax быть выше номинального напряжения системы?

A3: Как правило, указанное Vmax PPTC должно соответствовать максимальному применимому напряжению цепи, а не только номинальному напряжению. Также следует оценить допуск питания и условия неисправности.

Q4: Могу ли я использовать PPTC 16 В в цепи 12 В?

Это возможно, если фактическое напряжение цепи и заданные производителем условия Vmax совместимы. Однако следует оценить полное применение, включая допуск напряжения, условия неисправности, температуру и переходные процессы.

Q5: Могу ли я использовать PPTC в цепи 24 В?

A5: Да, при условии, что выбранный PPTC имеет соответствующее номинальное напряжение и удовлетворяет требованиям к току, сбоям, тепловым и другим применениям.

Q6: Определяет ли рейтинг напряжения PPTC ток поездки?

A6: Нет. Vmax и Itrip - разные спецификации. Vmax относится к заданной способности напряжения устройства, а Itrip - к защите от перегрузки по току в определенных условиях испытаний.

Q7: всегда ли более высокий рейтинг напряжения PPTC лучше?

A7: Нет. Более высокое Vmax не означает автоматически лучшую защиту цепи. PPTC должен также обеспечить соответствующие характеристики Ihold, Itrip, Imax, сопротивления и времени к поездке.

Q8: Защищает ли PPTC от скачков напряжения?

A8: PPTC в первую очередь является устройством защиты от перегрузки по току и обычно не должен рассматриваться как замена диода TVS или другого устройства защиты от переходного напряжения.

Q9: Влияет ли температура на выбор напряжения PPTC?

A9: Температура оказывает значительное влияние на электрическое поведение PPTC, особенно на удерживающий ток и сопротивление. Поэтому следует учитывать рабочую температуру устройства и понижающие характеристики вместе с Vmax.

Q10: Какие другие параметры я должен проверить, кроме Vmax?

A10: Как минимум, обзор:
 Ihold, Itrip, Imax, начальное сопротивление, время в пути, рабочая температура, упаковка и понижающие характеристики.

Q11: Может ли Ruilin Semiconductor помочь выбрать правильный рейтинг напряжения PPTC?

A11: Да. Ruilin Semiconductor может помочь OEM-производителям, ODM, компаниям EMS и инженерным командам в оценке требований PPTC на основе рабочего напряжения, тока, температуры, упаковки, условий сбоев и требований к применению.

Заключение

Выбор правильного номинального напряжения PPTC требует более чем соответствия компонента номинальному напряжению питания.

Практический процесс отбора должен оценивать:

Максимальное напряжение цепи + PPTC Vmax + условия неисправности + Ihold + Itrip + Imax + температура + сопротивление + время срабатывания

Выбранный PPTC должен быть способен нормально работать при самом высоком допустимом напряжении и токе цепи, обеспечивая при этом требуемую защиту от перегрузки по току при ожидаемых неисправностях.

Самое главное, что Vmax всегда следует интерпретировать в соответствии с техническим описанием производителя и заданными условиями испытаний.

Для производственных проектов окончательный PPTC должен быть проверен в реальных электрических, тепловых и механических условиях применения.

Ruilin Semiconductor обеспечивает производство и техническую поддержку PPTC для OEM, ODM и промышленных приложений электронной защиты.

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.

Наша оценка продукта PPTC охватывает ключевые параметры, включая:

Держащий ток (Ihold)

Поездка Ток (Itrip)

Максимальное напряжение (Vmax)

Максимальный ток неисправности (Imax)

Начальное сопротивление

Время к путешествию

Рабочая температура

Термическое разрушение

Упаковка и размеры

Ruilin Semiconductor помогает клиентам выбирать компоненты PPTC в соответствии с фактическими требованиями приложения, а не полагаться только на номинальное напряжение или значения тока.

Для проектов, требующих определенных номинальных напряжений PPTC, номинальных токов, размеров упаковки, диапазонов сопротивления или требований к operating-temperature , наша техническая команда может помочь с выбором компонентов и оценкой применения.

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