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自恢复保险丝保护示例

时间:2018-12-29     作者:管理员 文章出自:深圳市嘉虹凯科技有限公司

      考虑一个导电聚合物PTC自恢复保险丝的示例,用于保护消防和安全报警系统中的电源。各种安全机构标准和规范要求限制电源的输出电流以防止火灾。虽然电源可以使用保险丝,但从保险丝吹气到更换保险丝时系统将停止工作。因此,需要自复位电流限制器。但是,如果限流器在故障仍然存在时复位,限制器会因为过电流的恢复而再次跳闸。结果,系统在其开启和关闭状态之间重复循环。循环可以快速老化部件并导致过早失效。因此,理想的限流器应锁定在其跳闸状态,直到关闭电源并纠正故障。之后,限流器应自行复位,以便系统正常运行。在瞬态或临时故障条件自行清除后,限流器也应自行复位。示例是安装程序错误以及尝试将接口电缆插入错误的插槽。导电自恢复保险丝电流限制器满足所有这些要求,是此类应用的最佳选择。选择正确的自复位保险丝并不比指定传统保险丝更重要。例如,考虑使用24V电源的安全系统,提供1.25A的标称工作电流。假设损坏的最小时间在10A时为10秒,在20A时为3秒。预期的环境温度范围为060°C。此外,限流器必须在正常条件下增加最小电阻,并且必须足够快地响应过流故障以防止损坏。与可熔元件器件不同,导电聚合物PTC自复位保险丝具有两个额定值保持电流(IH)和跳闸电流(IT)。保护器制造商保证在20°C时,器件将持续传输与IH一样大的电流而不会跳闸。为了补偿环境温度的影响,必须降低导电聚合物PTC自复位保险丝的额定值,因为这会降低可熔元件的功率。制造商为此提供热降额曲线。通常,环境温度越高,使设备跳闸所需的电流越低。相反,温度越低,跳闸电流越高。保持电流也遵循此模式。因此,IH应在最高预期工作温度下应用,IT应在最低预期工作温度下应用。

 

      典型导电聚合物PTC器件的热降额曲线表明,在60°C时,IH的降额系数为0.7。在此示例中,IH等于1.25A / 0.71.79A。这意味着,对于在60°C下保持1.25A的器件,它必须在20°C时额定为1.79A

制造商的文献显示,30V导电聚合物PTC器件采用合适的封装,IH等级为1.85A。数据手册还显示该器件的跳闸电流为3.70A。热降额曲线显示,在0°C时,IT降额系数为1.15。因此,IT等于3.7Ax1.154.26A。这意味着电流必须至少为4.26A才能使该器件在0°C时跳闸。

 

     另一个重要的考虑因素是导电聚合物PTC自复位保险丝的跳闸速度。此处,制造商再次提供曲线,该曲线将每个器件系列的每个元件的故障电流和跳闸时间相关联。假设在0°C时故障电流为10A,则20°C热降额电流等于10A / 1.158.7A。在此电流下,跳闸时间曲线表明该器件将在大约8秒内跳闸,这比电路10秒钟损坏10A时短。因此,在该示例的条件下,设备将在损坏发生之前跳闸。在20A的故障电流下,跳闸时间曲线显示器件在大约0.7秒内跳闸,而损坏时间为3秒。一旦器件跳闸并且其电阻增加,电流将按比例减小。问题是电流是否降至太低而无法使器件保持在跳闸状态。当由电流引起的I 2 R损耗小于围绕并冷却该装置的空气中散发的热量时,导电聚合物PTC限流器复位。以数学方式表示,如果P D > V 2 / 4R L,则复位发生,其中P D是制造商数据手册中的耗散功率,R L是负载电阻。在此示例中,电压为24V,标称负载电流为1.25A。因此,R L = 24V / 1.25A,或19.2(欧姆)。根据制造商,P该设备的D1W。使用这些值,问题是(24Vx24V/ 419.2)(欧姆)或7.5W是否大于1W。由于1W小于7.5W,因此只要电路保持通电,该器件将保持锁定状态并且不会复位。由于导电聚合物PTC器件不会断开电路,因此在器件跳闸后残留的漏电流会流过电路。您可以通过将P D除以电压(在这种情况下为1W / 24V0.042A)来确定此电流,该电压太低而不会在大多数电路中造成损坏。

     在正常操作条件下,器件两端的电压降在某些应用中可能很重要。制造商为每个设备指定跳闸后电阻(R 1)。将R 1乘以电路电流时,可获得电压降。在该示例中,R 1 = 0.09(欧姆)。因此,0.09(欧姆)x1.25A0.11V的正常条件下产生电压降,这是微不足道的,并且对受保护电路的正常操作没有影响。随着电子设备日益复杂,配电网络变得越来越复杂,并且易受可能产生大电流的故障的影响。虽然这些潜在故障所代表的危险需要使用具有战略意义的限流器,但设计人员不再需要将其选择限制在保险丝上。相反,设计人员可以选择最能满足其应用要求的保护技术。

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