Жуйлинь Полупроводники (Шэньчжэнь) Ко., Лтд.

Как выбрать переустанавливаемый предохранитель PPTC?

Выбор правильного предохранителя PPTC
 является важным шагом в разработке надежной защиты от перегрузки по току для электронного оборудования. Сбрасываемый предохранитель PPTC может защитить цепь от аномальных токовых условий, позволяя устройству вернуться к своему нормальному состоянию с низким сопротивлением после устранения неисправности и охлаждения компонента.

Однако выбор PPTC не должен основываться на одном номинальном токе. Инженерам необходимо учитывать нормальный рабочий ток схемы, максимальное напряжение, температуру окружающей среды, ток неисправности, сопротивление, время до срабатывания, компоновку печатной платы, размер упаковки и характеристики защищенной нагрузки.

В этом руководстве объясняется, как выбрать сбрасываемый предохранитель PPTC и как оценить ключевые параметры в таблице данных PPTC.

Что такое сбрасываемый предохранитель PPTC?

Сбрасываемый предохранитель PPTC представляет собой полимерное устройство с положительным температурным коэффициентом, предназначенное для защиты от перегрузки по току.

При нормальных условиях эксплуатации PPTC остается в состоянии относительно низкого сопротивления и позволяет необходимому току проходить через цепь. Когда избыточный ток вызывает нагрев устройства над его переходной областью, его сопротивление значительно увеличивается. Это ограничивает ток, протекающий через защищенную цепь.

После устранения неисправности и достаточного охлаждения PPTC его сопротивление уменьшается, и устройство может вернуться к нормальному рабочему состоянию.

Это сбрасываемое поведение является одним из основных различий между PPTC и обычным одноразовым предохранителем.

Термин сбрасываемый предохранитель иногда используется для описания этого типа сбрасываемого предохранителя от перегрузки по току. Однако в инженерных приложениях чаще используются термины PPTC предохранитель, PTC сбрасываемый предохранитель, полимерный сбрасываемый предохранитель и сбрасываемый предохранитель.

Как выбрать обнуляемый предохранитель PPTC

Практический процесс выбора PPTC должен начинаться с фактических условий работы схемы, а не с конкретного пакета или номера детали.

Основными параметрами для оценки являются:

Нормальный рабочий ток

Максимальное рабочее напряжение

Держащий ток (Ihold)

Ток поездки (Itrip)

Температура окружающей среды и рабочая температура

Начальное сопротивление

Время к поездке

Максимальный ток неисправности

Размер упаковки и макет печатной платы

Необходимые сертификаты и экологические спецификации

Рассмотрим каждый параметр подробно.

1. Определите нормальный рабочий ток

Первым шагом является определение максимального тока, который защищенная схема должна потреблять при нормальной работе.

Не используйте только обычный рабочий ток.

Рассмотрим:

Максимальный ток нагрузки

Допуск поставки

Стартап ток

Пуск тока

Изменение нагрузки

Запуск двигателя или привода

Ток зарядки

Переходные условия эксплуатации

Например, если схема обычно работает при 500 мА, но может достигать 650 мА при нормальной работе, PPTC следует выбирать на основе максимально допустимого рабочего состояния, а не просто с использованием 500 мА.

Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что выбранный PPTC не будет мешать работе в обычном режиме.

2. Проверьте поддерживающий ток PPTC (Ihold)

Ihold, или удерживающий ток, является одним из наиболее важных параметров при выборе предохранителя PPTC.

Ihold представляет максимальный ток, который устройство может переносить, не входя в состояние защиты с высоким сопротивлением в соответствии с установленными производителем условиями испытаний. Точную температуру испытаний и условия окружающей среды всегда следует проверять в таблице данных.

Базовым отношением выбора является:

Ihold ≥ максимальный нормальный рабочий ток

Однако это не означает, что выбора Ihold, точно равного току нагрузки, достаточно.

Фактическая рабочая температура может значительно повлиять на производительность PPTC. По мере увеличения температуры доступная способность удерживающего тока обычно уменьшается. Поэтому PPTC, используемый внутри горячего корпуса или рядом с компонентом питания, может потребовать дополнительного запаса тока.

Пример

Предположим:

Максимальный ток нормальной нагрузки = 0,8 А

Максимальная температура окружающей среды = 70C

PPTC, указанный при 0,8 A Ihold при комнатной температуре, может не обеспечивать достаточную рабочую маржу при 70C.

Правильным подходом является обращение к кривой снижения температуры производителя и выбор устройства, 
д
erated Ihold остается выше максимального нормального рабочего тока.

Это более надежно, чем применение универсального процентного правила к каждому дизайну.

3. Проверьте ток поездки (Itrip)

Itrip - ток срабатывания, указанный изготовителем PPTC при определенных условиях испытания.

Он представляет собой минимальный ток, связанный с переходом устройства в состояние защиты с высоким сопротивлением в этих условиях.

Itrip не следует интерпретировать как мгновенный порог электронного переключения.

PPTC являются тепловыми устройствами. Их поведение зависит от:

Текущая величина

Температура окружающей среды

Продолжительность перегрузки по току

PCB тепловые характеристики

Размер устройства

Тепловыделение

Монтажные условия

Поэтому область между Ihold и Itrip не должна рассматриваться как точная цифровая граница включения / выключения.

Для фактического дизайна инженеры должны оценить кривую времени до поездки производителя.
 при ожидаемом токе неисправности.

4. Выберите правильный рейтинг напряжения

Номинальное напряжение PPTC должно быть совместимо с максимальным напряжением, присутствующим в защищенной цепи.

Основным требованием является:

PPTC Vmax ≥ максимальное напряжение цепи

Однако следует тщательно оценивать фактическое напряжение системы, включая допуск питания и соответствующие переходные условия.

Например, PPTC, предназначенный для цепи 12 В, не следует автоматически выбирать только потому, что его номинальная номинальная мощность близка к 12 В. Инженер должен проверить указанное изготовителем максимальное напряжение и условия эксплуатации.

Номинальное напряжение особенно важно во время отключения, потому что PPTC становится очень резистивным, а не создает идеальную открытую цепь.

Поэтому техническое описание изготовителя следует проверять на:

Вмакс

Имакс

Условия испытаний

Максимальные условия неисправности

Применимые требования безопасности

Производители PPTC определяют Vmax и Imax при определенных условиях, поэтому эти значения не следует рассматривать как взаимозаменяемые с нормальным рабочим напряжением и током нагрузки.

5. Рассмотрите температуру окружающей среды и тепловые условия

Температура является одним из наиболее важных факторов при выборе PPTC.

PPTC по существу является термически активированным защитным устройством. Его электрические характеристики меняются с температурой.

При повышении температуры окружающей среды:

Доступный ток удержания уменьшается

Устройство может достигать температуры перехода при более низком токе

Неудобное спотыкание становится более вероятным, если предоставляется недостаточная маржа

Когда температура окружающей среды снижается, устройство обычно имеет больший тепловой запас перед входом в состояние высокого сопротивления.

По этой причине при выборе PPTC следует учитывать наихудшую температуру в месте расположения компонента, а не только комнатную температуру лаборатории.

Обратите особое внимание, когда PPTC находится рядом с:

DC / DC преобразователи

Мощные MOSFET

Индукторы

Силовые резисторы

Цепи зарядки аккумуляторов

Сильноточные следы

Теплогенерирующие ИС

PPTC, который правильно работает на лабораторном стенде, может вести себя по-другому внутри компактного корпуса с ограниченным потоком воздуха.

6. Проверьте начальное сопротивление

PPTC не являются устройствами с нулевым сопротивлением.

Их начальное сопротивление может повлиять на:

Падение напряжения

Диссипация мощности

Эффективность нагрузки

Целостность сигнала в некоторых приложениях

Выработка тепла

Операционная маржа системы

Для низковольтных цепей сопротивление может стать особенно важным.

Например, если 5-вольтная схема содержит PPTC с относительно высоким сопротивлением и нагрузка потребляет значительный ток, результирующее падение напряжения может снизить напряжение, доступное для расположенной ниже схемы.

Таким образом, при сравнении двух продуктов PPTC с аналогичными номиналами Ihold и напряжения, продукт с более низким подходящим начальным сопротивлением может обеспечить лучшее решение - при условии, что его другие электрические и тепловые параметры соответствуют требованиям применения.

Всегда сравнивайте сопротивление в заданных производителем условиях.

7. Проверьте время поездки

PPTC обычно не срабатывает мгновенно.

Время, необходимое для входа в состояние высокого сопротивления, зависит от величины перегрузки по току и тепловых условий устройства.

В целом, больший избыточный ток приводит к более быстрому нагреву и более короткому времени прохождения.

Поэтому инженерам следует изучить кривую времени к срабатыванию производителя, а не выбирать PPTC на основе только Ihold и Itrip.

Например, рассмотрим схему, где:

Нормальный рабочий ток = 1 A

ток неисправности = 3 А

Защищенная ИС должна быть защищена в течение определенного времени

PPTC с подходящим рейтингом поддерживающего тока 1 A все еще может быть неуместным, если его время срабатывания при 3 A слишком велико для заявки.

Поэтому время срабатывания должно оцениваться вместе с максимально допустимым воздействием сбоев на защищенный компонент.

8. Проверьте максимальный ток неисправности (Imax)

Imax представляет максимальный ток повреждения, который может выдержать PPTC в заданных изготовителем условиях.

Этот параметр отличается от нормального рабочего тока
.

Доступный ток неисправности может быть намного выше нормального тока нагрузки, особенно в системах, работающих от:

Батарейки

Большие блоки питания постоянного тока

Сильноточные адаптеры

Большие конденсаторы

Автомобильные энергетические сети

Например, цепь может обычно потреблять только 1 А, в то время как источник питания может выдавать гораздо больший ток короткого замыкания.

Поэтому Imax PPTC следует сравнивать с фактическим предполагаемым током сбоев системы.

Не думайте, что PPTC может безопасно выдержать любое короткое замыкание просто потому, что это "сбрасываемый предохранитель".

9. Выберите подходящий пакет и размер

Предохранители PPTC доступны в различных форматах упаковки и размерах, включая конструкции для поверхностного монтажа и радиально-свинцовые конструкции.

Общие размеры пакетов SMD включают:

0603

0805

1206

1210

1812

2920

Пакет должен быть выбран на основе более чем места на печатной плате.

Размер пакета может влиять на:

Текущие возможности

Тепловое рассеивание

Начальное сопротивление

Время к поездке

PCB медная область

Производственный процесс

Механические требования

Для автоматизированного производства SMT SMD PPTC может обеспечить компактное решение. Более крупные пакеты могут быть более подходящими, когда требуются более высокие токовые характеристики или более высокие тепловые характеристики.

Например, семейства PPTC с автомобильным рейтингом доступны в нескольких точках SMD, включая 0805, 1206, 1210 и 1812, что демонстрирует, что выбор упаковки тесно связан с электрическими требованиями приложения.

Пример выбора PPTC

Рассмотрим простую электронную схему управления 12 В со следующими условиями:

Разумный процесс отбора будет:

Шаг 1: Проверьте напряжение

Выберите PPTC с заданным максимальным напряжением, подходящим для системы 12 В.

Шаг 2: Определите необходимый ток удержания

Максимальный допустимый ток нагрузки составляет 0,8 А.

Выбранное устройство должно поддерживать достаточное понижение температуры Ihold выше 0,8 А при максимальной рабочей температуре.

Шаг 3: Проверьте поведение поездки

Проверьте кривую времени срабатывания на ожидаемый ток сбоя.

Шаг 4: Проверьте сопротивление

Убедитесь, что начальное сопротивление не вызывает чрезмерного падения напряжения или потери мощности при 0,8 А.

Шаг 5: Проверьте Imax

Подтвердите, что PPTC может выдержать доступный ток от источника питания.

Шаг 6: Выберите пакет

Выберите пакет SMD, совместимый с компоновкой печатной платы, уровнем тока, тепловой средой и производственным процессом.

Этот подход более надежен, чем просто поиск "предохранителя PPTC 0,8 А".

Контрольный список выбора PPTC

Перед окончательной доработкой предохранителя PPTC инженеры могут использовать следующий контрольный список:

Электрический

Каков максимальный нормальный рабочий ток?

Какое максимальное рабочее напряжение?

Каков ожидаемый ток неисправности?

Какой Ihold требуется?

Какой Itrip требуется?

Каково приемлемое время для поездки?

Достаточно ли низкое начальное сопротивление?

Термальный

Какова максимальная температура окружающей среды?

Находится ли PPTC рядом с источником тепла?

Какая медная область PCB окружает компонент?

Существует ли адекватное тепловыделение?

Механический

Какой след PCB доступен?

Требуется SMD или радиальный монтаж?

Существуют ли ограничения по высоте или расстоянию?

Надежность

Каков необходимый диапазон рабочих температур?

Применяются ли требования RoHS или REACH?

Требуется ли автомобильная квалификация, такая как AEC-Q200?

Требует ли продукт специального экологического тестирования или тестирования надежности?

Распространенные ошибки выбора PPTC

Выбор Ihold, равного типичному току нагрузки

Использование обычного тока вместо максимального нормального тока может вызвать неприятное спотыкание.

Всегда оценивайте максимально допустимые условия эксплуатации.

Игнорирование понижения температуры

PPTC, рассчитанный на определенный ток при 25C, может не иметь такой же способности к току при 60C, 70C или выше.

Всегда проверяйте уничижительную информацию производителя.

Отношение к Itrip как к точному порогу путешествия

PPTC является термозащитным устройством, а не электронным компаратором.

Itrip следует оценивать вместе с кривыми времени поездки и условиями применения.

Игнорирование начального сопротивления

PPTC с чрезмерным сопротивлением может создать нежелательное падение напряжения и рассеивание мощности, особенно в низковольтных приложениях.

Выбор только по размеру пакета

Отпечаток 1206 или 1812 не определяет автоматически правильные электрические характеристики.

Электрические и тепловые характеристики должны быть оценены до выбора упаковки.

Игнорирование доступного тока неисправности

Источник питания схемы определяет, сколько тока неисправности может быть доступно.

Всегда проверяйте Imax на фактическое состояние сбоя системы.

PPTC предохранитель против обычного предохранителя

Обычный предохранитель предназначен для постоянного размыкания цепи, когда ее предохранитель плавится.

Вместо этого сбрасываемый предохранитель PPTC значительно увеличивает сопротивление во время перегрузки по току и может вернуться к своему нормальному сопротивлению после устранения неисправности и охлаждения устройства.

Это делает PPTC особенно полезными для приложений, где:

Неисправности могут возникать неоднократно

Ручная замена предохранителя неудобна

Защищенный продукт труднодоступен

Расходы на техническое обслуживание необходимо сократить

Автоматическое восстановление желательно

Однако PPTC ведет себя не совсем так, как обычный предохранитель. Он остается ограничивающим ток устройством защиты с высоким сопротивлением, а не создает тот же тип постоянной разомкнутой цепи.

Поэтому инженеры должны выбрать технологию защиты в соответствии с требованиями всей системы.

Как читать таблицы PPTC

При сравнении продуктов PPTC, как правило, следует рассматривать вместе следующие параметры:

Важным моментом является то, что ни один параметр не определяет, подходит ли PPTC.

Правильный выбор PPTC требует оценки параметров как системы.

Когда следует использовать восстанавливаемый предохранитель PPTC?

Предохранитель PPTC может быть практичным решением для защиты от перегрузки по току в таких приложениях, как:

Интерфейсы USB и USB Type-C

Аккумуляторное оборудование

Бытовая электроника

Умные домашние устройства

Промышленное контрольное оборудование

Автомобильная электроника

Медицинская электроника

Адаптеры питания и зарядные устройства

Оборудование связи

Встроенные системы управления

Соответствующая спецификация PPTC будет зависеть от электрических, термических и механических требований конкретного применения.

Зачем работать с производителем PPTC?

При выборе PPTC для производства инженерам и группам закупок может потребоваться больше, чем каталожный номер детали.

Производитель PPTC может предоставить поддержку:

Выбор тока и напряжения

Температура понижается

Оценка времени до поездки

Подбор пакета

Требования к сопротивлению

Application-specific рекомендации

Интерпретация спецификации

Пользовательские спецификации

Требования к производству и качеству

Для проектов OEM и ODM работа непосредственно с производителем также может упростить техническую связь между поставщиком компонентов и командой инженеров.

Часто задаваемые вопросы(FAQs)

1. Какой параметр является наиболее важным при выборе предохранителя PPTC?

Ihold обычно является одним из первых параметров для оценки, поскольку он должен поддерживать максимальный нормальный рабочий ток в реальных тепловых условиях. Однако рейтинг напряжения, Itrip, Imax, сопротивление и время до срабатывания также должны быть проверены.

2. Должен ли Ihold быть выше, чем нормальный рабочий ток?

Да. Выбранный PPTC должен иметь достаточную способность удерживающего тока с пониженной температурой выше максимального допустимого рабочего тока. Требуемый запас зависит от применения, а не от универсального фиксированного процента.

3. В чем разница между Ihold и Itrip?

Ihold - указанный ток, который PPTC может переносить без отключения при определенных условиях. Itrip - указанный ток, связанный с входом в состояние защиты. Эти два значения определяют разные части рабочего поведения устройства.

4. Совершает ли PPTC поездку мгновенно?

Нет. PPTC - это термически активированные устройства. Время срабатывания зависит от уровня перегрузки по току, температуры окружающей среды, тепловых условий печатных плат и характеристик устройства.

5. Полностью ли PPTC отключает цепь?

Обычно нет. После отключения PPTC существенно увеличивает свое сопротивление и ограничивает ток, а не ведет себя точно так же, как постоянно открытый обычный предохранитель.

6. Можно ли использовать PPTC в цепи 12 В или 24 В?

Да, при условии, что выбранная номинальное напряжение PPTC и другие электрические характеристики подходят для применения. Всегда проверяйте Vmax и указанные производителем условия эксплуатации.

7. Почему сопротивление PPTC имеет значение?

Начальное сопротивление влияет на падение напряжения и рассеивание мощности при нормальной работе. Это может быть особенно важно в низковольтных или относительно сильноточных цепях.

8. Влияет ли температура на выбор PPTC?

Да. Температура оказывает значительное влияние на поведение PPTC. Более высокая температура окружающей среды обычно снижает доступный запас удерживающего тока, поэтому в процесс выбора следует включать наихудшую рабочую температуру.

9. Что такое обнуляемый предохранитель?

"Сбрасываемый предохранитель" иногда используется как общий термин для сбрасываемой защиты от перегрузки по току. В приложениях электронных компонентов обычно используются термины PPTC предохранитель, PTC сбрасываемый предохранитель, полимерный сбрасываемый предохранитель и сбрасываемый предохранитель.

10. Может ли Ruilin Semiconductor помочь выбрать PPTC?

Да. Ruilin Semiconductor может поддержать инженеров и команды по закупкам в оценке спецификаций PPTC на основе рабочего тока, напряжения, температуры, упаковки, сопротивления и требований к применению.

Заключение

Выбор правильного предохранителя PPTC требует не только соответствия тока нагрузки номеру каталога.

Надежный выбор должен учитывать:

Ihold + Itrip + Vmax + Imax + Сопротивление + Температура + Время поездки + Пакет

Лучшим PPTC является тот, который остается стабильным в наихудшем случае нормального рабочего состояния, обеспечивая при этом необходимую защиту во время ожидаемого состояния неисправности.

Для инженеров, разрабатывающих новые продукты, просмотр полной таблицы данных PPTC и характеристик времени до срабатывания имеет важное значение перед завершением компонента.

Ruilin Semiconductor предоставляет решения для сброса предохранителей PPTC и техническую поддержку для OEM, ODM и промышленных электронных приложений.

О компании Ruilin Semiconductor

Ruilin Semiconductor - производитель полупроводников и электронных компонентов, ориентированный на защиту цепей и связанные с ней полупроводниковые продукты.

Наш портфель продуктов PPTC предназначен для обеспечения защиты от перегрузки по току от переналадки для электронного оборудования и промышленных приложений. Мы поддерживаем OEM-производителей, ODM-производителей, EMS-компании, инженерные группы и закупочные отделы с выбором компонентов PPTC и требованиями к производству.

Как производитель PPTC, Ruilin Semiconductor фокусируется на ключевых параметрах, включая ток удержания, ток срабатывания, номинальное напряжение, сопротивление, время срабатывания, размер упаковки и рабочую температуру.

Наша техническая команда может работать с клиентами, чтобы оценить требования PPTC в соответствии с фактическими условиями работы приложения, а не выбирать устройство только на основе номинального тока.

Для требований к предохранителям PPTC, включая стандартные продукты, оптовые поставки и выбор application-specific , свяжитесь с Ruilin Semiconductor для получения технической и коммерческой поддержки.