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  • WHPTC器件選型與應(yīng)用指南
  • 文章出處 - 萬瑞和電子 | 作者 - 管理員 | 人氣 - | 發(fā)表時(shí)間 - 2012-08-23 15:12:00
  • 概述

    WHPTC (高分子正溫度系數(shù))器件可幫助防護(hù)過電流浪涌及過溫的故障。熱敏電阻型器件可在故障條件下限制危險(xiǎn)的大電流流過。但是它不同于只能使用一次就必須更換的傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲，萬瑞和公司通過十二年精心打造的WHPTC器件在故障排除和斷開電源之后能夠復(fù)位，進(jìn)而減少了元件成本、服務(wù)和維修費(fèi)用。
    WHPTC電路保護(hù)器件是由高分子PTC原料摻加納米導(dǎo)體微粒所制成的。如圖1所示，在正常溫度下原料緊密地將導(dǎo)體束縛在結(jié)晶狀的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個(gè)低阻抗的鏈接。然而，當(dāng)大電流通過或周圍環(huán)境溫度升高導(dǎo)致器件溫度高于動(dòng)作溫度時(shí)，在高分子中的導(dǎo)體融化而變成無規(guī)律排列，體積膨脹并導(dǎo)致阻抗迅速提高. 
                 PPTC原理圖
                         PTC工作原理圖
     
    高分子WHPTC用作過電流保護(hù)

    在電路中正溫度系數(shù)(WHPTC)過電流保護(hù)器件是在電路中串聯(lián)使用, 當(dāng)電流急速增加的時(shí)候，WHPTC從低電阻變高電阻來保護(hù)電路。這即稱為器件‘動(dòng)作’，如圖2所示是一個(gè)典型的應(yīng)用。
                 典型PTC應(yīng)用
                       自恢復(fù)保險(xiǎn)絲應(yīng)用(PTC應(yīng)用）圖
     
    在正常工作狀態(tài)中此器件電阻值遠(yuǎn)小于電路中的其余的電阻。但是對(duì)過流情況做出反應(yīng)，器件電阻提高(動(dòng)作)，從而將電路中的電流減少為任意電路器件均可以安全承載的值。這一保護(hù)動(dòng)作是因其內(nèi)部I2RT所產(chǎn)生的熱量或WHPTC周圍器件發(fā)熱高溫，使器件溫度快速升高造成的。  

    動(dòng)作原理

    WHPTC器件動(dòng)作原理是一種能量的平衡,如圖3所示當(dāng)電流流過WHPTC器件時(shí)，由于I2RT的關(guān)系會(huì)產(chǎn)生熱量，而產(chǎn)生的熱量便會(huì)全部或部份散發(fā)至環(huán)境中，沒有散發(fā)出去的便會(huì)提高WHPTC器件的溫度。
    在圖3的Point 1時(shí)溫度較低，產(chǎn)生的熱量和散發(fā)的熱量達(dá)到平衡，但是當(dāng)流過的電流較多或是環(huán)境溫度較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的熱量，而提高WHPTC器件的溫度，然而當(dāng)電流或環(huán)境溫度的增加并不顯著，WHPTC器件所產(chǎn)生的熱量可以散發(fā)至環(huán)境中而在Point 2達(dá)到平衡。
    當(dāng)電流或環(huán)境溫度再提高時(shí)，WHPTC器件會(huì)達(dá)到一個(gè)較高的溫度如圖Point 3所示。若此時(shí)電流或環(huán)境溫度繼續(xù)增加，產(chǎn)生的熱量能便會(huì)大于散發(fā)出去的，使得WHPTC器件溫度速增，在此階段，很小的溫度變化就會(huì)造成阻值的大幅提高，這現(xiàn)象可由圖上的Point 3及Point 4看出。這時(shí)WHPTC器件正處于動(dòng)作的保護(hù)狀態(tài)，阻抗的增加便限制了電流的通過，而保護(hù)設(shè)備免于損壞。如以上所述WHPTC熱敏電阻在環(huán)境溫度升高時(shí)，其阻值亦會(huì)隨之增加，從而達(dá)到Point 4的高阻抗?fàn)顟B(tài)，并不需外加電流。當(dāng)溫度下降后WHPTC就以熱敏電阻的特性回復(fù)到低阻抗?fàn)顟B(tài)。此種現(xiàn)象可做為溫度感應(yīng)控制。
                PTC動(dòng)作曲線圖
     
    保持和動(dòng)作電流作為溫度函數(shù)的示例

    圖4說明了作為溫度函數(shù)的WHPTC器件的保持和動(dòng)作電流行為?？梢詾槊總€(gè)可用器件定義一條這樣的曲線。A區(qū)說明了WHPTC器件將動(dòng)作 (轉(zhuǎn)到高電阻狀態(tài)) 以保護(hù)電路時(shí)的電流和溫度的組合。B區(qū)說明了WHPTC器件將允許電路正常工作的電流和溫度的組合。在C區(qū)，此器件可能動(dòng)作或保持在低電阻狀態(tài) (這取決于單個(gè)器件的電阻)。 
               
    \

    高分子WHPTC動(dòng)作原理

    圖5顯示了在0℃和75℃下的靜止空氣中聚合PTC器件的一對(duì)典型運(yùn)行曲線對(duì)。這些曲線是不同的，因?yàn)樾枰獎(jiǎng)幼髌骷臒崃縼碜噪姎釯2RT加熱和器件環(huán)境。75℃時(shí)環(huán)境的熱量輸入要比0℃的熱量輸入大得多，因此動(dòng)作所需要的附加I2RT相對(duì)較少，造成在給定的動(dòng)作時(shí)間內(nèi)的較低的動(dòng)作電流(或在給定的動(dòng)作電流下動(dòng)作更快)。
                PTC在不同溫度的特性圖

     
    圖6顯示了動(dòng)作和隨后允許冷卻的WHPTC器件的典型行為。在此圖中，我們可以清楚地看到，即使在若干小時(shí)以后，器件電阻依然大于初始電阻。電阻的減降過程會(huì)延續(xù)一段較長(zhǎng)的時(shí)間，最終電阻才接近初始電阻。由實(shí)驗(yàn)得知，一般斷電后30秒內(nèi)可再次開電使用，（如果在電機(jī)內(nèi)部則要等電機(jī)冷卻才可以。）。
                典型PTC動(dòng)作后電阻恢復(fù)圖

    WHPTC選型方法與步驟

    第1步:決定電路參數(shù)
    您需要確定電路的以下參數(shù)：
    最大工作環(huán)境溫度
    標(biāo)準(zhǔn)工作電流
    最大工作電壓
    最大中斷電流
    第2步:選擇能容納電路最大環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)工作電流的WHPTC器件
    使用折減比率[環(huán)境溫度(℃)的保持電流(A)]表并選擇與電路最大環(huán)境溫度最匹配的溫度。瀏覽該欄以查閱等于或大于電路標(biāo)準(zhǔn)工作電流的值?，F(xiàn)在查看該行的最左邊，查閱最適于該電路的器件系列。
    第3步:將所選器件的最大電氣額定值與電路最大工作電壓和中斷電流做比較
    使用電氣特性表來驗(yàn)證您在第2步中所選的零件是否將采用電路的最大工作電壓和中斷電流。查閱裝置的最大工作電壓(Vmax)和最大中斷電流(Imax)。確保Vmax和Imax大于或等于電路的最大工作電壓和最大中斷電流。
    第4步:決定動(dòng)作時(shí)間
    動(dòng)作時(shí)間是當(dāng)故障電流通過器件時(shí)將此器件切換到高電阻狀態(tài)所用的時(shí)間量。為了提供預(yù)期的保護(hù)功能，明確WHPTC器件的動(dòng)作時(shí)間是很重要的。如果您選擇的器件動(dòng)作過快，則有可能會(huì)出現(xiàn)異常動(dòng)作或有誤動(dòng)作。如果器件動(dòng)作過慢，則在器件動(dòng)作并限制電流之前，受保護(hù)的器件可能已損壞。
    使用25℃時(shí)的典型動(dòng)作時(shí)間曲線來決定WHPTC器件在預(yù)期的故障電流下動(dòng)作時(shí)間特性能否接受，如果不能，則再回到第2步選擇另一替代器件。
    第5步:驗(yàn)證環(huán)境工作溫度
    確保應(yīng)用場(chǎng)合的最小和最大環(huán)境溫度在WHPTC器件的工作溫度范圍內(nèi)。大多數(shù)WHPTC器件的工作溫度范圍介于-40℃到85℃，某些特殊情況下會(huì)達(dá)到125℃。
    第6步:驗(yàn)證WHPTC器件的外形尺寸
    使用外形尺寸表來將您選擇的WHPTC器件的外形尺寸與應(yīng)用場(chǎng)合的空間條件比較。
    參數(shù)定義說明:
    IH   25℃環(huán)境溫度下之最大工作電流
    IT   25℃環(huán)境溫度下WHPTC器件動(dòng)作保護(hù)的最小電流
    Vmax   WHPTC器件安全斷開之最大工作電壓，也稱之為Maximum Device Voltage,Maximum Voltage, Vmax,
    Max   Interrupt Voltage
    Imax   25℃環(huán)境溫度下WHPTC器件能安全動(dòng)作之最大故障電流
    Rmax   25℃環(huán)境溫度下WHPTC器件未動(dòng)作前之初始最大阻值
    Rmin   25℃環(huán)境溫度下WHPTC器件未動(dòng)作前之初始最小阻值

    常見自恢復(fù)保險(xiǎn)絲應(yīng)用方法：見紅色表示的“WHPTC”

    PTC在交換機(jī)電話機(jī)的應(yīng)用
    PTC在通訊設(shè)備的應(yīng)用
    PTC在電源的應(yīng)用   自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在XDSL應(yīng)用
    自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在485接口的應(yīng)用 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在安防和鋰電池的應(yīng)用
    自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在USB保護(hù)設(shè)計(jì)
    自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在不同電源的應(yīng)用
    自恢復(fù)保險(xiǎn)絲在安防多路供電電源的保護(hù)
    PTC在簡(jiǎn)易電路保護(hù)應(yīng)用
    PTC在監(jiān)控器的高速球的解決方案
    WHPTC在LED燈的保護(hù)方案
    LED同步控制系統(tǒng)ptc保護(hù)方案
    whptc在小電機(jī)的保護(hù)
     
     更多選型幫助：
     * 貼片保險(xiǎn)絲選型注意事項(xiàng)
     * WHPTC器件選型與應(yīng)用指南
     * WH-PPTC可恢復(fù)保險(xiǎn)器的選型注意事項(xiàng)
     * WH-PPTC可恢復(fù)保險(xiǎn)器的選型方法一
     * WH-PPTC可恢復(fù)保險(xiǎn)絲的選型方法二
     
  • 標(biāo)簽 WHPTC 器件 選型
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