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PTC热敏电阻SMD型(PRG系列)应用指南

2017-09-04
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PRG系列有两种功能,“可复位保险丝”和“电流控制”。


用于短路保护装置的“可复位保险丝”动作迅速,当异常电流通过时可保护电路,其工作原理与保险丝相似。这些产品在过电流消除后自动返回初始状态,并且可以重复使用。使用陶瓷材料意味着在短路后具有高可靠性和快速保护,让客户能够使设备变得更安全且免维护。


与具有相同特性的有机PTC元件和片式电阻器相比,PRG系列具有高可靠性,安装后特性变化较小,使用寿命长。这有助 于客户缩小设备尺寸和提高性能。 


特征

  • 紧凑型设计,节省电路板空间

  • 薄型

  • 高可靠性

  • 安装和通电后特性变化小

  • 符合RoHS标准,无卤素

  • 安全标准 (UL: E137188 VDE、TUV等)

  • 工作温度检测范围宽 (-20至85度)

  • 最快跳闸时间 

  • 电流:10-75mA

  • 电压高达32V

应用

  • 汽车电子

  • (LED灯/导航/电机/电气部件)

  • 工厂自动化设备 (电机驱动、传感器控制器)

  • 充电器

  • USB端口保护

  • 手机电池和端口保护

  • 笔记本电脑、平板电脑


陶瓷PTC热敏电阻原理


1.1 陶瓷PTC工作原理(耐温特性) 


陶瓷PTC(正温度系数)器件是一款热敏电阻产品,实现了涉及“可复位保险丝作为过流保护器”和“电流控制 器件”的某种功能。PTC表示在正常工作期间PTC电阻值稳定的耐温特性,但电阻从给定温度(称为居里温度)呈 指数上升。其独特的特征是由陶瓷晶界的电子特性产生的。晶界电阻在较低温度下保持稳定。然而,当器件温度 升高时,晶界的电阻会上升。


1.2 电流-电压特性


电流-电压特性如图1.2所示。在正常工作中,PTC电阻低且稳定,其性能类似于PTC电流随着施加电压的增加而 增加的简单电阻器,只有PTC器件的温度也由于其自身温度上升而开始上升,因为W = I2 R。PTC器件的温度达到居 里温度后,PTC电流会随着施加电压的增加而减小,该区域称为跳闸状态。


1.3 电流-时间特性


当可将PTC器件带入跳闸状态的突入电流通过PTC 器件时,PTC将立即抑制电流。图1.3所示电流-时间特性说明 了电流抑制动作。而且,将突入电流下降至一半的周期确定为“工作时间”。此工作时间取决于突入电流值和环 境温度。具体而言,当施加较大突入电流或环境温度设置较高时,工作时间会较短。


1.4 陶瓷PTC的特征


陶瓷PTC具有源自电子特性的陶瓷晶界的电阻变化而引起的耐温特性。陶瓷PTC的特性表明,当PTC重复地从跳闸 状态返回初始状态时非滞后电阻不会发生变化。因此,PTC器件在焊接和开关负载测试后的电阻变化导致较小数 值。这些特性确保在工作中发挥可靠性能。


可复位保险丝装置用作过流保护


2.1 使用陶瓷PTC实现过流保护


PTC器件可用于串联电源和负载(参见图2.1)。PTC器件用作可复位保险丝如图2.2所示。基本上,PTC可以通过 呈指数增加PTC电阻来保护电路系统免受过流的影响。此PTC具有与保险丝相似的功能。正常工作期间PTC电阻值 稳定。而且,当过电流流向电路系统时,器件温度开始迅速升高,PTC电阻由于电流通过而呈指数增加。这种大 电阻变化适用于电流显著下降的情况,只要向电路系统施加电压,电阻就保持较高数值。完全移除电源后,PTC 电阻随着PTC温度的降低而开始下降,然后复位至初始状态。由于陶瓷PTC中的非滞后特性,初始电阻和复位电阻 之间几乎不变。 


2.2 从电路电压和电流角度出发的村田部件编号选择指南


当PTC器件用于过流保护时,可以通过以下过程正确选择PTC部件编号。选择PTC器件时,请首先检查3个电路参 数即 1) 最大电压,2) 正常情况下电流,3) 异常状态下电流是否符合PTC规格。 


2.3 保持电流和跳闸电流


保持电流和跳闸电流取决于温度,电流值随着 温度升高而降低。保持电流指在正常工作中可以流动的最大 电流值。而且,跳闸电流指PTC器件移动到高电阻状态所需的最小 电流值。保持电流值和跳闸电流值之间的差别用 灰色表示。此区域表明PTC器件可以跳闸或正常工作。当使用PTC器件设计电路时, 首先请检查PTC器件的保持电流是否与产品的正常工作电流等级相 匹配。 


2.4 保持电流和跳闸电流中“环境温度”的含义是什么?


如图2.5所示,将PTC器件靠近CPU、电源设备、电阻器等热点使用。在这些情况下,我们可以考虑保持电流和跳 闸电流的“环境温度” 。村田将“环境温度”确定为卸载情况下的PTC器件温度。我们的测试数据如图2.6所示, 它说明了由于电阻器发热而引起PTC器件温度高于大气温度。因为已向3个电阻器施加电压,已将PTC器件安装在 电路板上并且靠近电阻器。在这种情况下,我们可以将“实际PTC温度”视为“环境温度”。 


2.5 如果保持电流不符合正常电流值,则可以并联使用2个PTC器件来解决


当PTC器件用于需要比列出的PTC电流高的产品时,可以选择并联2个PTC器件,以匹配所需正常工作的电流等级。 它实现了正常工作的电流等级是单个PTC器件的两倍。在这种情况下,请注意,PTC器件之间应尽量彼此远离。当 电路板上的PTC器件彼此位置很近时,会发生什么情况?这会导致组合保持电流小于两倍,如图2.8所示。因为每 个PTC器件相互升温(参见图2.7)。


2.6 跳闸动作时间


跳闸动作时间如图2.9和图2.10所示。基本上,PTC跳闸动作是其自身温度上升造成的,因为W = I2 R。然后,随 着电流增加,跳闸时间会缩短,因为PTC器件的预热速度也随着电流的等级而提高。而且,跳闸时间会随着环境 温度、单个PTC电阻值和PTC器件尺寸而变化。



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