Самовосстанавливающиеся предохранители. Мифы и реальность / Хабр

В комментариях к моей прошлой статье о способах защиты от неправильного подключения полярности источника питания меня неоднократно корили за то, что не упомянул способ защиты с использованием самовосстанавливающегося предохранителя. Чтобы исправить эту несправедливость поначалу хотел просто добавить в статью дополнительную схему защиты и короткое к ней пояснение. Однако решил, что тема самовосстанавливающихся предохранителей заслуживает отдельной публикации. Дело в том, что устоявшееся их название не слишком отражает суть вещей, а копаться в даташитах и разбираться в принципе работы при применении таких “элементарных” компонентов, как предохранитель, часто начинают уже после того, как начала глючить первая партия плат. Хорошо если не серийная. Итак, под катом вас ждёт попытка разобраться, что же это за зверь такой PolySwitch,

оригинальное название, кстати, лучше отражает суть прибора

, и понять

с чем его едят

, как и в каких случаях имеет смысл его использовать.

Физика тёплого тела.

PolySwitch, это PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient) прибор, который имеет положительный температурный коэффициент сопротивления. По правде, гораздо больше общих черт он имеет с позистором, или биметаллическим термопредохранителем, чем с плавким, с которым его обычно ассоциируют не в последнюю очередь благодаря усилиям маркетологов.
Вся хитрость заключается в материале из которого наш предохранитель изготовлен — он представляет собой матрицу из не проводящего ток полимера, смешанного с техническим углеродом. В холодном состоянии полимер кристаллизован, а пространство между кристаллами заполнено частицами углерода, образующими множество проводящих цепочек.

Если через предохранитель начинает протекать слишком большой ток, он начинает нагреваться, и в какой-то момент времени полимер переходит в аморфное состояние, увеличиваясь в размерах. Из-за этого увеличения углеродные цепочки начинают разрываться, что вызывает рост сопротивления, и предохранитель нагревается еще быстрее.

В конце-концов сопротивление предохранителя увеличивается настолько, что он начинает заметно ограничивать протекающий ток, защищая таким образом внешнюю цепь. После остывания прибора происходит процесс кристаллизации и предохранитель снова становится превосходным проводником.
Как выглядит температурная зависимость сопротивления видно из следующего рисунка

На кривой отмечено несколько характерных для работы прибора точек. Наш предохранитель является отличным проводником пока температура находится в рабочем диапазоне Point1 < T<Point2 (normal operating conditions). После того, как она достигает некоего граничного значения сопротивление начинает быстро возрастать и в диапазоне Point3-Point4 изменяется по закону, близкому к экспоненциальному.

Идеальный сферический конь в вакууме.

Пора переходить от теории к практике. Соберём простую схему защиты нашего ценного устройства, настолько простую, что изображённая по ГОСТу она выглядела бы просто неприлично.

Что же будет происходить, если в цепи вдруг возникнет недопустимый ток, превышающий ток срабатывания? Сопротивление материала из которого прибор изготовлен начнёт возрастать. Это приведёт к увеличению падения напряжения на нём, а значит и рассеиваемой мощности равной U*I. В результате температура растёт, это снова приводит к… В общем начинается лавинообразный процесс нагрева прибора с одновременным увеличением сопротивления. В результате проводимость прибора падает на порядки и это приводит к желаемому уменьшению тока в цепи.

После того как прибор остывает его сопротивление восстанавливается. Через некоторое время, в отличие от предохранителя с плавкой вставкой, наш Идеальный Предохранитель снова готов к работе!
Идеальный ли? Давайте вооружившись нашими скромными познаниями в физике прибора попробуем разобраться в этом.

Гладко было на бумаге, да забыли про овраги.

Пожалуй, главная проблема заключается во времени. Время вообще такая субстанция, которую очень трудно победить, хотя многим очень хотелось… Но не будем о политике — ближе к нашим полимерам. Как вы наверное уже догадались, я веду к тому, что изменение кристаллической структуры вещества гораздо более длительный процесс чем перестройка дырок с электронами, например в туннельном диоде. Кроме этого, для того чтобы разогреть прибор до нужной температуры, требуется некоторое время. В результате, когда ток через предохранитель вдруг превысит пороговое значение, его ограничение происходит совсем не мгновенно. При токах, близких к пороговому, этот процесс может занять несколько секунд, при токах близких к максимально допустимому для прибора, доли секунды. В результате за время срабатывания такой защиты сложное электронное устройство успеет выйти из строя, возможно, не один десяток раз. В подтверждение привожу типичный график зависимости времени срабатывания (по вертикали) от вызвавшего это срабатывание тока (по горизонтали) для гипотетического

PTVC прибора.

Обратите внимание, что на графике приведены для сравнения две зависимости, снятые при разных температурах окружающей среды. Надеюсь вы ещё помните, что первопричиной перестройки кристаллической структуры служит температура материала, а не протекающий через него ток. Это значит, что при прочих равных, для того чтобы разогреть прибор до состояния метаморфозы от более низкой температуры необходимо затратить больше энергии чем от более высокой, а значит, и процесс этот в первом случае займёт больше времени. Как следствие, получаем зависимость таких важнейших параметров прибора, как максимальный гарантированный ток нормальной работы и гарантированный ток срабатывания от температуры окружающей среды.

Прежде чем привести график уместно упомянуть об о основных технических характеристиках данного класса приборов.

• Максимальное рабочее напряжение Vmax — это максимально допустимое напряжение, которое может выдерживать прибор без разрушения при номинальном токе.
• Максимально допустимый ток Imax — это максимальный ток, который прибор может выдержать без разрушения.
• Номинальный рабочий ток Ihold — это максимальный ток, который прибор может проводить без срабатывания, т.е. без размыкания цепи нагрузки.
• Минимальный ток срабатывания Itrip — это минимальный ток через прибор, приводящий к переходу из проводящего состояния в непроводящее, т.е. к срабатыванию.
• Первоначальное сопротивление Rmin, Rmax — это сопротивление прибора до первого срабатывания (при получении от изготовителя).

В нижней части графика находится рабочая область прибора. Что произойдёт в средней части зависит, судя по всему, от взаимного расположения звёзд на небе, ну а побывав в верхней части графика прибор отправится в путешествие (trip), которое вызовет метаморфозы его кристаллической структуры и как следствие срабатывание защиты. Ниже приведена таблица с данными реальных приборов. Разница в токе срабатывания в зависимости от температуры впечатляет!

Таким образом, в устройствах предназначенных для работы в широком температурном диапазоне применять PPTC следует с осторожностью.

Если вы считаете, что проблемы у нашего кандидата на звание Идеального Предохранителя закончились, то заблуждаетесь. Есть у него ещё одна слабость, присущая людям. После стрессового состояния, вызванного чрезмерным перегревом, ему необходимо придти в норму. Однако физика горячего тела очень похожа на физику мягкого. Как и человек после инсульта, прежним наш предохранитель уже не станет никогда! Для убедительности приведу очередной график, процесса реабилитации после стресса, вызванного превышением протекающего тока, который, меткие на слово англичане, обозвали Trip Event. и как они не боятся нашего роспотребнадзора?

Из графика видно, что процесс восстановления может длиться сутками, но полным не бывает никогда. С каждым случаем срабатывания защиты нормальное сопротивление нашего прибора становится всё выше и выше. После нескольких десятков циклов прибор вообще теряет способность выполнять возложенные на него функции должным образом. Поэтому не стоит использовать их в случаях когда перегрузки возможны с высокой периодичностью.
Пожалуй на этом стоило бы и закончить, и наконец приступить к обсуждению областей применения и схемотехнических решений, но стоит обсудить ещё некоторое нюансы, для чего посмотрим на основные характеристики широко распространённых серий нашего героя дня.

При выборе элемента, который вы будете использовать в проекте обратите внимание на максимально допустимый рабочий ток. Если высока вероятность его превышения, то стоит обратиться к альтернативному виду защиты, либо ограничить его с помощью другого прибора. Ну например проволочного резистора.
Ещё один очень важный параметр — максимальное рабочее напряжение. Понятно, что когда прибор находится в нормальном режиме напряжение на его контактах очень мало, но вот после перехода в режим защиты оно может резко возрасти. В недалёком прошлом этот параметр был очень мал и ограничивался десятками вольт, что не давало возможности использовать такие предохранители в высоковольтных цепях, скажем для защиты сетевых блоков питания.

В последнее время ситуация улучшилась и появились серии, рассчитанные на достаточно высокое напряжение, но обратите внимание, что они имеют весьма небольшие рабочие токи.

Скрестим ужа и трепетную лань.

Судя по тому, какое разнообразие устройств PolySwitch предлагает рынок, использовать их в разрабатываемых вами устройствах можно, а в отдельных случаях даже нужно, но к выбору конкретного прибора и способа его использования следует подходить с большой тщательностью.

Кстати, что касается схемотехники, прямая замена плавких предохранителей на PolySwitch хорошо проходит только в простейших случаях.
Например: для встраивания в батарейные отсеки, или для защиты оборудования (электродвигатели, активаторы, монтажные блоки) и электропроводки в автомобильных приложениях. Т.е. устройств, которые не выходят из строя мгновенно при перегрузке. Специально для этого имеется широкий класс исполнения данных устройств в виде перемычек с аксиальными выводами и даже дисков для аккумуляторов.

В большинстве же случаев PolySwitch стоит комбинировать с более быстродействующими устройствами защиты. Такой подход позволяет компенсировать многие из их недостатков, и в результате их с успехом применяют для защиты периферийных устройств компьютеров. В телекоммуникации, для защиты АТС, кроссов, сетевого оборудования от всплесков тока, вызванных попаданием линейного напряжения и молниями. А так же при работе с трансформаторами, сигнализациями, громкоговорителями, контрольно-измерительным оборудованием, спутниковым телевидением и во многих других случаях.

Вот простенький пример защиты USB порта.

В качестве комплексного подхода рассмотрим гипотетическую схему комплексно решающую задачу построения сверхзащищённого светодиодного драйвера с питанием от сети переменного напряжения 220В.

В первой ступени самовосстанавливающийся предохранитель применён в связке с проволочным резистором и варистором. Варистор защищает от резких бросков напряжения, а резистор ограничивает протекающий в цепи ток. Без этого резистора в момент включения импульсного источника питания в сеть через предохранитель может течь недопустимо большой импульс тока, обусловленный зарядом входных ёмкостей. Вторая ступень защиты предохраняет от неправильного переключения полярности, или ошибочном подключении источника питания со слишком большим напряжением. При этом, в момент аварийной ситуации, бросок тока принимает на себя защитный TVS диод, а PolySwitch ограничивает протекающую через него мощность, предотвращая тепловой пробой. Кстати, эта связка настолько напрашивается в ходе разработки схемотехники и так широко распространена, что породила отдельный класс приборов — PolyZen. Весьма удачный гибрид ужа и трепетной лани.

Ну, и на выходе наш самовосстанавливающийся предохранитель служит для предотвращения короткого замыкания, а так же на случай выхода из рабочего режима светодиодов, или их драйвера в результате перегрева, либо неисправности.
В схеме также присутствуют элементы защиты от статики, но это уже не тема данной статьи…

Предупреждён — значит вооружён.

На прощание давайте кратко подведём итоги:

• Polyswitch это не плавкий предохранитель.
• Применяя Polyswitch необходимо заботиться о том, чтобы ток который через него проходит даже в случае внештатной ситуации не превышал допустимый. Необходимо применение ограничителей тока. В отдельных случаях ограничителем могут служить такие элементы как соединительные провода (электропроводка автомобиля) или внутреннее сопротивление батарей/аккумуляторов. В таких случаях возможна простейшая схема включения в разрыва цепи.
• Polyswitch весьма инерционный прибор, он не годится для защиты схем чувствительных к коротким броскам тока. В этих случаях его необходимо применять совместно с другими элементами защиты — стабилитронами, супрессорами, варисторами, разрядниками и т. п., что не освобождает вас от необходимости принятия мер, ограничивающих максимальный ток в цепи.
• Применяя Polyswitch следует следить чтобы напряжение на нём не превышало допустимого. Высокое напряжение может появиться после срабатывания прибора, когда его сопротивление увеличивается.
• Следует помнить, что количество срабатываний прибора ограниченно. После каждого срабатывания его характеристики ухудшаются. Он не подходит для защиты цепей в которых перегрузки являются обыденным делом.
• Ну и наконец, не забывайте что ток срабатывания этого прибора существенным образом зависит от температуры окружающей среды. Чем она выше, тем он меньше. Если ваше устройство рассчитано на эксплуатацию в расширенном температурном диапазоне или периодически работает в зоне повышенных температур (мощный блок питания или усилитель НЧ), это может привести к ложным срабатыванием.

P.S

Специально для того, чтобы в очередной раз не оскорблять чувства пользователя kacang хочу отметить, что при подготовке статьи были использованы материалы из следующих источников:
ru.wikipedia.org
www.platan.ru
www. te.com
www.led-e.ru
www.terraelectronica.ru
а также отрывки знаний из моей головы, почерпнутые в ходе реализации различных проектов по разработке радиоэлектронных устройств, обучения в МИЭТе и привычки, привитой со школьной скамьи, во всём искать физический смысл.

самовосстанавливающийся предохранитель принцип работы, smd маркировка

Содержание:

Самовосстанавливающийся предохранитель – самый удобный тип предохранителей, если говорить о его использовании. Его принцип работы основан на явлении испарения металла в жидком состоянии при протекании через него тока критической мощности. Пар металла имеет крайне высокое сопротивление, что и ограничивает проводимость электроцепи и размыкает ее. Так происходит контроль безопасности всех ее элементов, которые находятся после данного предохранителя.

Спустя несколько миллисекунд, металл конденсируется, его температура снижается, а проводимость восстанавливается. Сокращено такие предохранители называются ЖСП. Основными их преимуществами является многократное использование, нет необходимости менять их на новые после каждого срабатывания. В данной статье будут рассмотрены все вопросы их устройства и как их использовать.

Самовосстанавливающийся предохранитель.

Cамовосстанавливающиеся предохранители

Разработчики электронных устройств наверняка знают, к каким фатальным для этих устройств последствиям может привести перегрузка по току. Существует несколько способов защиты от таких ситуаций. Самый распространенный из них — использование плавких предохранителей. Безусловно, они работают хорошо, но рассчитаны только на одно срабатывание. При выходе плавкого предохранителя из строя он требует замены. Это не всегда удобно, а во многих случаях требуется вмешательство квалифицированного специалиста.

Преимущества самовосстанавливающихся предохранителей заключаются в том, что они рассчитаны на многократное срабатывание, а их разрушение происходит при токе, во много раз превышающем ток срабатывания. Уже сегодня СП нашли себе широкое применение в различных областях, таких как персональные компьютеры, трансформаторы, электромоторы, звуковоспроизводящая техника, аккумуляторные батареи, медицинское и измерительное оборудование, автомобильная электроника и др.

Три одинаковых предохранителя.

Устройство

Самовосстанавливающиеся предохранители изготавливаются из проводящего пластика, отформованного в тонкий лист с напылением электродов с обеих плоскостей. Проводящий пластик — это особое вещество, ноу-хау фирмы Bourns, состоящее из непроводящего электрический ток кристаллического полимера и распределенных в нем мельчайших частиц технического углерода, проводящих электрический ток. Электроды гарантируют равномерное распределение энергии по всей площади поверхности, к ним крепятся проволочные или лепестковые выводы. Особенностью, которая позволяет использовать этот материал в качестве СП, является то, что этот проводящий пластик проявляет высокий нелинейный положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС).

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Положительным ТКС обладает довольно большое количество материалов. Особенность материала СП — это сильная крутизна графика зависимости сопротивления от температуры самого СП или окружающей среды и практически скачкообразное изменение сопротивления из проводящего в непроводящее. До определенной, так называемой «переходной» температуры, сопротивление СП практически не возрастает. При достижении «переходной» температуры сопротивление возрастает в логарифмической пропорции.

В самовосстанавливающемся предохранителе при превышении номинального тока сильно возрастает его электрическое сопротивление , и ток в свою очередь практически прекращает течь. По истечению какого-то времени сопротивление предохранителя снова приходи в норму и прибор становится снова полностью работоспособным. Как правило, это несколько минут. Вот это время и стоит подождать, чтобы начать разбираться в причинах поломки.

Размеры восстанавливающихся предохранителей.

Принцип работы

При комнатной температуре материал СП имеет кристаллическую структуру. Проводящие частицы технического углерода расположены в нем по границам кристаллов достаточно плотно и близко друг к другу, образуя цепочки, по которым может идти электрический ток. При возникновении аварийной ситуации (например, при коротком замыкания нагрузки в цепи, где стоит СП) через СП начинает течь ток, превышающий номинальный, вследствие чего температура его материала начинает расти.

Поскольку это самонагревание продолжается, температура СП продолжает расти, пока не достигнет так называемой температуры «фазовой трансформации», при которой происходит изменение фазового состояния полимера из кристаллического в аморфное, сопровождаемое небольшим расширением. Проводящие частицы технического углерода более не сжаты кристаллами полимера в плотные цепочки, движутся относительном друг друга и больше не могут проводить электрический ток. В результате сопротивление материала СП резко возрастает, и он выключается.

В большинстве случаев выбор между обычными плавкими предохранителями и СП делается исходя из требований конкретного приложения. Преимущества и недостатки каждого из решений определяются принципом работы этих защитных элементов.

[stextbox id=’alert’]СП остается в «горячем» состоянии, обеспечивая постоянную защиту до тех пор, пока находится под напряжением или пока не будут устранены причины его срабатывания. Выключение — это реверсивный процесс. После устранения причин выключения СП охлаждается, полимер снова кристаллизуется, проводящие цепочки восстанавливаются, и сопротивление СП быстро возвращается к первоначальному уровню. СП снова готов к работе.[/stextbox]

Схема включения

Схема включения СП такая же, как для обычных плавких предохранителей. СП включается в цепь питания последовательно с нагрузкой. Главными техническими характеристиками являются:

• Максимальное рабочее напряжение (Vmax) — это максимально допустимое напряжение, которое может выдерживать СП без разрушения при номинальном токе.
• Максимально допустимый ток (Imax) — это максимальный ток, который СП может выдержать без разрушения.
• Номинальный рабочий ток (Ihold) — это максимальный ток, который СП может проводить без срабатывания, т.е. без размыкания цепи нагрузки.
• Минимальный ток срабатывания (Itrip) — это минимальный ток через СП, приводящий к переходу из проводящего состояния в непроводящее, т.е. к срабатыванию.
• Первоначальное сопотивление (Rmin–Rmax) — это сопротивление СП до первого срабатывания (при получении от изготовителя).

[stextbox id=’info’]Так как СП — это устройства с ярко выраженным положительным ТКС, их характеристики зависят от температуры окружающей среды. В таблице 2 приводится зависимость нормального рабочего тока и минимального тока срабатывания от температуры окружающей среды.[/stextbox]

На всякое нагревание, как известно, требуется какое-то время. В связи с тем, что СП нагреваются, они переключаются не мгновенно, а требуют некоторого времени, которое зависит не только от температуры окружающей среды, но и от протекающего через них тока перегрузки.

Импортные самовостанавливающиеся предохранители

Типы корпусов, габаритные и установочные размеры

Самовосстанавливающиеся предохранители выпускаются в нескольких типах корпусов:

• Дисковые с радиальными проволочными выводами: серии MF-R, MF-RX (рис. 5). Общего применения, для печатного монтажа в отверстия или для навесного монтажа.
• Для поверхностного монтажа: серии MF-SM, MF-MSM. Общего применения.
• В плоских прямоугольных корпусах с ленточными выводами: серии MF-S, MF-LS (рис. 6). Применяются для защиты аккумуляторных батарей от короткого замыкания и перегрева в процессе зарядки.
• В бескорпусном исполнении в виде дисков без выводов.

Маркируются логотипом производителя, идентификатором серии, кодовым обозначением нормального рабочего тока (Ihold) и кодовым обозначением даты производства. На самовосстанавливающиеся предохранители в бескорпусном исполнении в виде дисков маркировка не наносится.

Основные параметры самовосстанавливающихся предохранителей

• Hабочее напряжение.  Оно показывает, при каком напряжении в сети предохранитель может работать достаточно долгое время, не выходя из строя. Как правило, в прибор ставится предохранитель с немного большим рабочим напряжением, чем то, на которое рассчитан сам прибор.
• Номинальный рабочий ток. Это максимальное значение тока через предохранитель, при котором он нормально работает, не срабатывая (не размыкая цепи).
• Ток срабатывания. Это минимальный ток, при котором самовосстанавливающийся предохранитель сработает. Этот параметр очень важен, так как от него напрямую зависит надежность защиты прибора или аппаратуры. Если заменить на меньшее значение, предохранитель станет чаще срабатывать (давать ложные сработки), если на большее – он не сработает в нужный момент и аппаратура может выйти из строя.
• Максимальный ток , который может выдержать предохранитель, не выходя из строя.
• Рабочая температура.
• Максимальное и минимальное сопротивление. Первое значение указывает сопротивление предохранителя, когда он сработал, а второе – в нормальном состоянии.
• Скорость срабатывания. Чем меньше это время, тем лучше.

Как правило, на самом самовосстанавливающемся предохранителе указывается только рабочее напряжение, температура и ток срабатывания – это самые важные параметры. Остальные можно посмотреть в справочнике в Интернете. Самовосстанавливающийся предохранитель широко используется в электронике для защиты электронной аппаратуры. Полимерный компонент резко увеличивает сопротивлением при превышении порогового значения протекающего через него тока. После уменьшения напряжения через заданный интервал времени предохранитель уменьшает свое сопротивление, поэтому его назвали самовосстанавливающимся. Самовосстанавливающиеся предохранители широко используются для защиты коммуникационных портов и интерфейсов. Ведущим производителем компонентов является компания Bourns.

Структура ЖСП.

Это интересно! Все о полупроводниковых диодах.

Расчет мощности и сопротивления

Сопротивление полимерных предохранителей как минимум в два раза больше в сравнении с плавкими. В отличие от плавких предохранителей полимерные не обеспечивают полного разрыва цепи. Поэтому в “отключенном” состоянии (т.е. в состоянии высокого сопротивления) полимерные предохранители характеризуются током утечки. Величина тока утечки может достигать нескольких сотен миллиампер. Плавкие предохранители при срабатывании полностью разрывают цепь протекание тока.

[stextbox id=’warning’]При выборе полимерного предохранителя следует принимать во внимание изменение параметров в рабочем диапазоне температур, габаритные размеры, а также соответствие стандартам. Для некоторых типов полимерных предохранителей в Табл. 1 приведены зависимости номинального тока срабатывания предохранителей от температуры.[/stextbox]

Скорость реакции полимерных предохранителей хуже, чем у плавких. Времятоковая характеристика полимерных предохранителей во многом аналогична той, которую имеют плавкие предохранители типа Littelfuse Slo-Blo. Времятоковая характеристика отключения – зависимость времени “перегорания” от протекающего тока. Это, по сути, время отключения как функция тока.

Строение самовосстанавливающихся предохранителей

Максимально допустимый ток через полимерный предохранитель 10-100 А, тогда как у некоторых типов плавких максимальный ток может достигать величины 10 тыс. ампер. Определения некоторых основных электрических характеристик полимерных предохранителей во многом соответствуют тем, которые используются для плавких. Вместе с тем, в связи с особенностями технологии в документации, предоставляемой компанией Littelfuse, в качестве основных приводятся следующие электрические характеристики полимерных предохранителей.

Ток удержания I_hold (hold current). По сути, номинальный ток предохранителя. Ток удержания – максимальный ток, который может протекать через предохранитель, и который не приводит к переходу в непроводящее состояние при заданной температуре окружающего воздуха (как правило, – это 20 или 23 °C).

Ток срабатывания I_trip (trip current) – минимальный ток, при котором полимерный предохранитель переходит в непроводящее состояние при заданной температуре окружающего воздуха.

Максимальный ток I_max (maximum fault current) – максимальный ток, который предохранитель может выдержать без повреждения при напряжении V_max.

Максимальное напряжение V_max (maximum voltage device) – максимальное напряжение, которое может выдержать предохранитель без повреждения при протекании максимального тока I_max. Следует учитывать не только номинальное значение рабочего напряжения, но и возможность возникновения разного рода импульсных помех (например, в системе электропитания автомобилей). Полимерные предохранители общего применения компании Littelfuse предназначены для работы при напряжении до 60 В. Для сравнения плавкие предохранители рассчитаны на напряжение 1000 В и более.

Мощность рассеивания P_dmax (power dissipated) – мощность, рассеиваемая предохранителем при переходе в непроводящее состояние при заданной температуре окружающего воздуха (обычно 20 или 23 °C).

Минимальное сопротивление R_min (minimum resistance of device in initial state). Минимальное начальное сопротивление предохранителя в проводящем состоянии до монтажа на плату, по сути, до его пайки.

Типовое сопротивление R_typ (typical resistance of device in initial state). Типовое сопротивление предохранителя в проводящем состоянии до монтажа на плату.

Максимальное сопротивление после восстановления R_1max (maximum resistance) – максимальное сопротивление при заданной температуре, измеренное по истечению одного часа после восстановления или через 20 с после пайки при температуре 260 °C.

Полимерные предохранители (Polyfuse, Resettable PTC) это не аналог плавких предохранителей и по сравнению с ними – инерционные устройства, что необходимо учитывать при выборе предохранителя для конкретного приложения. Следует также принимать меры для ограничения протекающего тока и падения напряжения на нем. В некоторых случаях даже сопротивление соединительных проводов, например, электропроводка транспортного средства или внутреннее сопротивление аккумулятора может ограничить ток до допустимого уровня в цепи предохранителя.

Интересно по теме: Как проверить стабилитрон.

Нельзя забывать, что при восстановлении полимерного предохранителя его характеристики ухудшаются после каждого срабатывания, поэтому на реальное число срабатываний влияют также специфические особенности эксплуатации некоторых приборов (например, тех, в которых перегрузка по току – частое явление). Ток срабатывания в значительной мере зависит от температуры окружающей среды. Если устройство предназначено для эксплуатации в расширенном диапазоне температур, использование полимерных предохранителей потенциально может привести к ложным срабатываниям. Диапазон рабочих температур полимерных предохранителей всего -40…85 °С.

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

Принцип работы ЖСП прост – повышается мощность тока, происходит плавка металла, а затем размыкание цепи. В приложенном файле Самовосстанавливающиеся предохранители можно найти дополнительную информацию по теме. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте.

Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.ngpedia.ru

www.safaricctv.ru

www.rlocman.ru

www.compitech.ru

Предыдущая

ПредохранителиУстройство плавкого предохранителя

Как работает самовосстанавливающийся предохранитель?

Сбрасываемый предохранитель является своего рода компонентом электронной защиты от перегрузки по току. Он изготовлен из высокомолекулярных органических полимеров под высоким давлением, высокой температурой и реакцией сульфидирования. Он смешивается с проводящими частицами материалов и обрабатывается по специальной технологии.

Каталог

 

I Классификация

Самовосстанавливающиеся предохранители можно разделить на 2 типа в зависимости от материалов:

1. Полимер PPTC ;

2. Керамический CPTC .

По форме упаковки также можно разделить на 2 вида:

1. Свинцовая вилка;

2. Пластырь для поверхностного монтажа.  

Также можно разделить на самовосстанавливающиеся предохранители на 600 В, 250 В, 130 В, 120 В, 72 В, 60 В, 30 В, 24 В, 16 В, 6 В и т. д. в зависимости от напряжения.

Основные преимущества полимера PPTC:

● сопротивление нулевой мощности при комнатной температуре может быть очень небольшим,

● сильноточные продукты составляют всего несколько миллиом,

● низкое энергопотребление в цепи незначительно

● относительно небольшой объем.

PPTC можно подключать последовательно в чувствительных цепях в качестве самовосстанавливающегося плавкого предохранителя для защиты от перегрузки по току. Сопротивление изменяется быстро, порядка нескольких миллисекунд, с небольшой теплоемкостью и коротким временем восстановления. Кроме того, он обладает ударопрочностью, а защита от циклов может достигать 8000 раз.

Рис. 1. Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель PPTC

PTC можно использовать в качестве самовосстанавливающегося плавкого предохранителя, отражающего характеристики самовосстанавливающегося плавкого предохранителя и функцию самовосстанавливающегося плавкого предохранителя в определенной степени в цепи. Таким образом, в цепи может быть достигнута защита от перегрузки по току и защита от перегрева.

Основным преимуществом керамического CPTC является его дешевизна и простота изготовления. Но он имеет большое сопротивление, большой объем и большие потери в цепи от десятков до тысяч Ом, что делает его более подходящим для защиты от перегрузки по току малого тока.

При высокой температуре и перегреве вероятны отрицательные эффекты сопротивления (сопротивление становится меньше). Кроме того, у него низкая скорость защиты в сотни мс, большая теплоемкость и длительное время восстановления.

Область применения относительно узкая. Например, эти цепи нельзя использовать для схем быстрой защиты, защиты жгута проводов автомобиля, защиты дорожек печатных плат и т. д. Вместо этого они в основном используются для нагревательных устройств и могут использоваться в некоторых слабосигнальных цепях, где потери не велики. обдуманный.

II Как работает самовосстанавливающийся предохранитель?

Самовосстанавливающийся предохранитель состоит из специально обработанного полимера и сажи, распределенной внутри.

При нормальной работе полимер прочно связывает проводящие частицы вне кристаллической структуры, образуя проводящий путь в виде цепи. В это время сбрасываемый предохранитель находится в состоянии с низким сопротивлением , а тепло, выделяемое током, протекающим через сбрасываемый предохранитель, невелико и не изменяет кристаллическую структуру.

Когда в цепи происходит короткое замыкание или перегрузка, большой ток, протекающий через самовосстанавливающийся предохранитель, вызывает расплавление полимера, и объем быстро увеличивается, образуя состояние высокого сопротивления . Рабочий ток будет быстро уменьшаться, тем самым ограничивая и защищая цепь.

При устранении неисправности самовосстанавливающийся предохранитель остывает и снова кристаллизуется. Объем уменьшается, проводящие частицы вновь образуют проводящую дорожку, а сбрасываемый предохранитель возвращается в состояние с низким сопротивлением, тем самым завершая защиту цепи без замены вручную.

III Принцип действия

Принцип действия самовосстанавливающегося предохранителя — это динамический баланс энергии. Ток, протекающий через самовосстанавливающийся предохранитель, выделяет определенное количество тепла из-за теплового эффекта тока (в самовосстанавливающемся предохранителе есть значение сопротивления). Все или часть генерируемого тепла рассеивается в окружающую среду, но не рассеиваемое тепло увеличивает температуру самовосстанавливающегося плавкого элемента.

При нормальной работе температура низкая, а генерируемое и выделяемое тепло достигает баланса. Когда самовосстанавливающийся предохранитель находится в состоянии низкого сопротивления, он не срабатывает. И когда ток, протекающий через него, увеличивается или температура окружающей среды повышается, если генерируемое и рассеиваемое тепло достигают баланса, предохранитель остается бездействующим.

Если в это время ток или температура продолжают расти, выделяемое тепло будет больше, чем рассеиваемое, что приведет к резкому повышению температуры самовосстанавливающегося предохранителя. Таким образом, небольшое изменение температуры приведет к значительному увеличению сопротивления, а сбрасываемый предохранительный элемент находится в состоянии защиты с высоким импедансом, увеличение импеданса ограничивает ток, и ток резко падает за короткое время, тем самым защищая цепь. от повреждения. Пока тепла, генерируемого приложенным напряжением, достаточно для излучаемого тепла, самовосстанавливающийся предохранитель в изменяющемся состоянии всегда может быть в действии (высокое сопротивление).

Когда приложенное напряжение исчезает, самовосстанавливающийся предохранитель может восстановиться автоматически.

IV Технический стандарт

1. Номинальное сопротивление нулевой мощности

Термисторы PPTC должны быть упакованы в соответствии с сопротивлением нулевой мощности, а диапазон сопротивления должен быть указан на внешней упаковке. После испытания на устойчивость к напряжению и току скорость изменения сопротивления каждой группы образцов перед самой собой крайне низкая δ|Ri после-Ri до/Ri до-(Rj после-Rj до)/Rj до |≤100%

2. Эффект PTC

Если сказать, что материал обладает эффектом PTC (положительный температурный коэффициент), это означает, что сопротивление материала будет увеличиваться с повышением температуры. Например, большинство металлических материалов обладают эффектом ПТК. В этих материалах эффект ПТК проявляется в виде линейного увеличения сопротивления с повышением температуры, что обычно называют линейным эффектом ПТК.

3. Нелинейный эффект ПТК

В материале, претерпевающем фазовый переход, наблюдается явление резкого увеличения сопротивления в узком диапазоне температур от нескольких до десяти порядков, то есть нелинейный эффект ПТК . Этот эффект проявляют многие типы проводящих полимеров, например, полимерные термисторы с положительным температурным коэффициентом. Эти проводящие полимеры очень полезны для изготовления устройств защиты от перегрузки по току.

4. Минимальное сопротивление (Rmin)/Максимальное сопротивление (Rmax)

При заданной температуре окружающей среды, например, 25°C, до установки самовосстановления значение сопротивления определенного типа полимерного термистора в цепи будет находиться в заданном диапазоне, то есть между Rmin и Rmax. Это значение указано в колонке сопротивления в спецификации.

5. Ток удержания Ihold

Ток удержания — это максимальный ток, который может пройти через полимерный сбрасываемый предохранитель PTC, когда он остается неактивным. В ограниченных условиях окружающей среды устройство можно эксплуатировать в течение неограниченного времени без перехода из состояния с низким сопротивлением в состояние с высоким сопротивлением.

6. Ток срабатывания Itrip

Это минимальный установившийся ток, который позволяет полимерному термистору серии самовосстанавливающихся предохранителей работать в течение ограниченного времени в ограниченных условиях окружающей среды.

7. Максимальный ток Imax (значение выдерживаемого тока)

Максимальный рабочий ток полимерного самовосстанавливающегося предохранителя с положительным температурным коэффициентом для безопасной работы в ограниченном состоянии, то есть значение выдерживаемого тока термистора. При превышении этого значения термистор может быть поврежден и не подлежит восстановлению. Это значение указано в колонке текущего сопротивления в спецификации.

8. Ток утечки Ires

Ток протекает через термистор, когда полимерный сбрасываемый предохранитель PTC заблокирован в состоянии высокого сопротивления.

9. Максимальный рабочий ток/Нормальный рабочий ток

Максимальный ток, протекающий через цепь при нормальных условиях эксплуатации. При максимальной рабочей температуре окружающей среды ток удержания полимерного самовосстанавливающегося предохранителя с положительным температурным коэффициентом, используемого для защиты цепи, обычно превышает рабочий ток.

10. Действие

Полимерный самовосстанавливающийся предохранитель PTC меняет низкоомное сопротивление на высокоомное при возникновении перегрузки по току или повышении температуры окружающей среды.

11 . Action Time

Время от возникновения перегрузки по току до завершения действия. Для любого конкретного полимерного самовосстанавливающегося предохранителя с положительным температурным коэффициентом чем больше ток, протекающий по цепи, или чем выше температура рабочей среды, тем короче время срабатывания.

12 . Максимальное напряжение Vmax (значение выдерживаемого напряжения)

Это максимальное напряжение, которое полимерный самовосстанавливающийся предохранитель с положительным температурным коэффициентом может безопасно выдерживать в ограниченных условиях, то есть выдерживаемое напряжение термистора. При превышении этого значения термистор может выйти из строя и не может быть восстановлен. Это значение обычно указывается в колонке выдерживаемого напряжения в спецификации.

13 . Максимальное рабочее напряжение

Это максимальное напряжение на обоих концах полимерного самовосстанавливающегося предохранителя PTC при нормальных условиях эксплуатации. Во многих схемах оно эквивалентно напряжению источника питания в цепи.

14 . Проводящий полимер

Здесь имеется в виду проводящий композиционный материал, изготовленный из проводящих частиц (сажи, углеродного волокна, металлического порошка, оксида металла и т. д.), наполненных изолирующими полимерными материалами (полиолефин, эпоксидная смола и т. д.).

15 . Температура окружающей среды

Температура неподвижного воздуха вокруг термистора или контура с термисторным элементом.

16 . Диапазон рабочих температур

Диапазон температур окружающей среды, при котором P-элемент может безопасно работать.

17 . Максимальная рабочая температура окружающей среды

Самая высокая температура окружающей среды, при которой ожидается безопасная работа компонента.

18 . Потери мощности

Это мощность, потребляемая полимерным самовосстанавливающимся предохранителем PTC после срабатывания, которая является произведением тока утечки, протекающего через термистор, и напряжения на термисторе.

19 . Старение при высокой температуре и высокой влажности

При комнатной температуре измерьте изменение сопротивления полимерного самовосстанавливающегося предохранителя с положительным температурным коэффициентом до и после длительного времени (например, 150 часов) при более высокой температуре (например, 85°C) и высокой влажности ( например, влажность 85%).

20. Испытание на пассивное старение

При комнатной температуре измерьте изменение сопротивления до и после полимерного самовосстанавливающегося предохранителя с положительным температурным коэффициентом при более высокой температуре (например, 70°C или 85°C) в течение длительного времени (например, 1000 часы).

21 . Испытание на горячую и холодную ударную вязкость

При комнатной температуре результат испытания значения сопротивления полимерного самовосстанавливающегося предохранителя с положительным температурным коэффициентом до и после температурного цикла. (Например, 10 циклов между -55°C и +125°C).

22 . Интенсивность PTC β

Термистор PTC имеет достаточную интенсивность PTC и не может показывать явление NTC. β=lg R140°C/R при комнатной температуре ≥5 R140°C, что является номинальным значением сопротивления при нулевой мощности при 140°C и комнатной температуре.

23 . Время восстановления

Время восстановления после срабатывания термистора PTC не должно превышать 60 с.

24 . Тест режима отказа

Во время теста режима отказа высокополимерный термистор PTC может находиться в состоянии отказа после теста. Допустимым видом отказа является разомкнутая цепь или состояние высокого сопротивления, но в течение всего испытания не должно быть состояния низкого сопротивления или открытого пламени.

В Выбор самовосстанавливающегося предохранителя

1. Определить следующие параметры цепи:

●Максимальная температура рабочей среды

●Норматив рабочего тока

●Максимальное рабочее напряжение (Umax)

●Максимум um ток короткого замыкания (Imax)

2 Выберите самовосстанавливающийся предохранитель, который может адаптироваться к максимальной температуре окружающей среды и стандартному рабочему току.

Используйте приведенную ниже таблицу и выберите температуру, которая лучше всего соответствует максимальной температуре окружающей среды контура.

Просмотрите этот столбец, чтобы найти значение, равное или превышающее стандартный рабочий ток цепи.

903 51 902 91

68%

Серия WH	-20℃	9000 5 0℃	25℃	30℃	90 005 40℃	50℃	60℃	70℃	85℃
WH600 900 03	138%	119%	100%	92%	83%	73%	64%	55%	42%
Вт⋅ч350	132%	117%	100%	91%	85%	77%	68%	61%	48%
Вт·ч230	136 %	119 %	100 %	92%	81%	72%	63%	54%	40%
WH60	13 6%	119%	100%	90%	81%	72%	63%	54%	40%
Wh40	130%	115%	100%	91%	83%	77%	61%	52%
Wh26	132%	120%	100%	96%	88%	80%	71%	61% 911 5%	100%	91%	83%	77%	68 %	61 %	52 % таблица коэффициента уменьшения температуры окружающей среды и текущего значения 3. Сравните максимальные электрические характеристики выбранного компонента с максимальным рабочим напряжением и током короткого замыкания цепи. Используйте электрические характеристики, чтобы проверить, будут ли компоненты, выбранные на шаге 2, использовать максимальное рабочее напряжение и ток короткого замыкания цепи. Проверьте максимальное рабочее напряжение и максимальный ток короткого замыкания устройства. Убедитесь, что Umax и Imax больше или равны максимальному рабочему напряжению и максимальному току короткого замыкания цепи. 4. Определение времени действия Время действия – это количество времени, которое требуется для переключения этого компонента в состояние высокого сопротивления, когда ток повреждения появляется на всем устройстве. Для обеспечения ожидаемой функции защиты важно уточнить время работы самовосстанавливающегося предохранителя. Если выбранный вами компонент перемещается слишком быстро, это может привести к ненормальным или опасным действиям. Если элемент движется слишком медленно, защищенный компонент может быть поврежден до того, как элемент перейдет в состояние высокого сопротивления. Используйте типичную кривую времени срабатывания при 25°C, чтобы определить, является ли время срабатывания самовосстанавливающегося предохранителя слишком быстрым или слишком медленным для цепи. Если да, вернитесь к шагу 2 и повторно выберите запасные компоненты. 5. Проверка рабочей температуры окружающей среды Убедитесь, что минимальная и максимальная температура окружающей среды для применения находится в пределах диапазона рабочих температур самовосстанавливающегося предохранителя. Диапазон рабочих температур большинства самовосстанавливающихся предохранителей составляет от -40°C до 85°C. 6. Проверьте габаритные размеры сбрасываемого предохранителя Используйте таблицу размеров, чтобы сравнить размер сбрасываемого предохранителя, который вы выберете, с условиями установки. VI Области применения 1. Балласт Для люминесцентной лампы необходим балласт, чтобы генерировать высокое напряжение и большие токи для зажигания. Балласт управляет электрическими характеристиками люминесцентной лампы. При включении лампы электронный балласт создает высоковольтный удар с обоих концов лампы, вызывая зажигание лампы, а в электронном балласте формируется автоколебательный контур, который управляется транзистором. Многие электронные балласты выходят из строя из-за лампы. При коротком замыкании лампы, достижении срока службы или удалении лампы возникает ситуация перегрузки по току, что приводит к открытию катода лампы. Самовосстанавливающиеся предохранители могут обеспечивать   защиту  когда срок службы лампы подходит к концу. Поскольку балласт часто выходит из строя при одновременном включении переключателей верхнего и нижнего напряжения транзистора, защита транзистора от короткого замыкания имеет большое значение. Прежде всего, , сбрасываемый предохранитель имеет функцию автоматического восстановления, что может сократить количество ремонтов и услуг продукта, тем самым снижая затраты. Во-вторых, , поскольку самовосстанавливающийся предохранитель может сработать за очень короткое время для защиты некоторых чувствительных резисторов в цепи, надежность и срок службы балласта могут быть улучшены. Третий , энергопотребление самовосстанавливающегося предохранителя очень низкое, и он не будет потреблять энергию из-за сильного нагрева при нормальных условиях работы. При нормальном рабочем токе сопротивление очень мало (обычно всего несколько десятых Ом) и поэтому колебательный контур не образуется. В-четвертых, , самовосстанавливающийся предохранитель имеет небольшие размеры и занимает небольшое место на печатной плате, что упрощает конструкцию. 2. Трансформатор Отказ блока питания с трансформатором в основном вызван перегрузкой по току, а причиной перегрузки по току обычно является короткое замыкание или снижение нагрузки; когда происходит сбой, схема будет дымить и загореться, что повредит схему и интерфейс. Трансформатор корпуса лампы конструкции низковольтной галогенной лампы часто выходит из строя из-за короткого замыкания. Неправильная установка и соединение между трансформатором и корпусом лампы повышает вероятность ее повреждения. Поскольку лампы используются параллельно, ток особенно велик при коротком замыкании. Самовосстанавливающийся предохранитель устанавливается на вторичной обмотке трансформатора для предотвращения коротких замыканий и перегрузок. 3. Звуковой сигнал Требования к защите звуковой системы относительно строгие. Обычные предохранители играют только одноразовую защитную роль в звуковом сигнале, что увеличивает скорость ремонта продукта; кроме того, дополнительный блок предохранителей и провода увеличивают стоимость производителя. Кроме того, используемый предохранитель также должен соответствовать спецификациям, а неправильный предохранитель может повредить динамик. Установка автоматических выключателей также является решением; однако они будут издавать шум, когда начнут отключаться. Поэтому лучший выбор – самовосстанавливающийся предохранитель. Сбрасываемый предохранитель эквивалентен программному выключателю в отключенном состоянии (в высокоимпедансном состоянии) и автоматически возвращается в состояние низкоимпедансного тракта при устранении неисправности. 4. Аккумулятор (1) Аккумулятор для мобильного телефона Ключом к аккумулятору для мобильного телефона являются его собственные эксплуатационные характеристики. Эта батарея содержится в небольшой, легкой и узкой коробке. Три основные химические батареи NICD, NiMH и Li-ION упакованы в эту универсальную коробку. Как правило, рабочее напряжение аккумуляторной батареи составляет менее 10 В, а максимальное зарядное напряжение составляет 16 В. Рабочее напряжение последнего аккумуляторного блока еще ниже, 3В-4В. Это означает, что упаковка батарейных блоков очень быстро меняется, от лент для пайки до монтажа компонентов на печатных платах. Аккумуляторные блоки нуждаются в устройствах защиты цепи, таких как VTP210G, которые могут поддерживать силу тока около 1 ампера при 60℃. Чем меньше сопротивление цепи защиты, тем меньше потери энергии и тем больше пространство для выбора компонентов. Рис. 3. Сбрасываемый предохранитель ремня батареи (2) Аккумулятор беспроводного телефона Ток и напряжение беспроводного телефона относительно малы. SRP120, LTP070 и LTP100 являются хорошими компонентами защиты от перегрузки по току. (3) Аккумулятор для радиосвязи Ток, используемый для радиосвязи, больше, чем у аккумуляторов мобильных телефонов, и меньше, чем у портативных компьютеров. Рабочий ток серии LR4 составляет 7,3 ампера, что делает его небольшим по размеру и легким по весу, что очень подходит для этого применения. Также применимы серии SRP или LTP с большими рабочими токами. 5. Химическая батарея Применение химических батарей становится все шире и шире, и применение этих компонентов позволит аккумуляторным блокам иметь лучшее защитное устройство по более низкой цене. (1) Батарея NiCD Батареи NiCD с низким импедансом и стабильными химическими характеристиками не так чувствительны к перегрузке по току, как NiMH и Li-ION батареи. Но из-за малых потерь он по-прежнему широко используется. Однако в условиях короткого замыкания или перегрузки по току их низкое внутреннее сопротивление приведет к прохождению более высокого тока. Обычно причиной выхода из строя этих аккумуляторов является перегрузка по току, а не перегрев, и они подходят для изделий, использующих любые аккумуляторные материалы. (2) Батарея NiMH Батареи NiMH имеют более высокую плотность энергии, чем батареи NiCD. Когда температура превышает 90°C, эти батареи более подвержены деградации. VTP или LTP больше подходят для защиты такого типа батарей, чем материал SRP/LR4. В соответствии с методом конструирования батареи, как SRP, так и LR4 могут защитить батарею, но теплопроводность выше при использовании LTP и VTP. (3) Литий-ионный аккумулятор Среди всех химических аккумуляторов литий-ионные аккумуляторы имеют самую высокую плотность энергии и наиболее чувствительные химические характеристики. При использовании и зарядке требуется устройство защиты цепи. Устройство общей защиты представляет собой интегральную схему, но она не самая безопасная, поскольку сама интегральная схема также может вызвать короткое замыкание или сбой запуска ее КМОП, что делает устройство защиты небезопасным. Когда температура превышает 90 ℃, литий-ионный аккумулятор также начинает разлагаться. Поскольку эта батарея имеет самое высокое напряжение, требования к защите цепи еще более строгие. Хотя в этой батарее уже давно используются LTP, SRP и другие серии, наиболее подходящим элементом PTC является VTP; для литий-ионных аккумуляторов большой емкости серия LR4 имеет меньшее время работы и больше подходит, чем серия SRP.   Рекомендуемый артикул s : Принцип работы и типы электрических предохранителей Неразрушающий контроль плавких предохранителей – Керри Д. Вонг Неразрушающий контроль плавких предохранителей 12 апреля 2020 г. 12 апреля 2020 г. квонг Предохранитель — это жертвенное устройство для защиты остальной части цепи в случае перегрузки по току. Бывают ситуации, когда нам нужно знать с некоторой разумной уверенностью, каков фактический максимальный ток для данного предохранителя, не разрушая его. Это полезно, когда технические характеристики имеющегося предохранителя неизвестны (например, с дешевым предохранителем без названия), или схема, которую нужно защитить, настолько критична, что уровень тока прерывания должен быть указан точно. Очевидно, что для самовосстанавливающихся предохранителей (таких как предохранитель PPTC или полимерный предохранитель PTC) номинальный ток можно легко проверить повторно. Таким образом, основное внимание здесь уделяется стеклянным предохранителям и предохранителям HRC. Это неразрушающее испытание плавких предохранителей может быть выполнено путем анализа свойств материала предохранителя. На практике все предохранители изготавливаются из металлических сплавов с положительными температурными коэффициентами, сопротивление которых определяется следующим уравнением: \[R_t = R_{t_0}(1+\alpha\Delta T)\quad\quad, где \quad\Delta T=T-T_0\] Для большинства материалов плавких предохранителей температурный коэффициент находится примерно в диапазоне от 0,003 до 0,004 на Кельвин. Предполагая, что температурный коэффициент равен 0,004 на Кельвин, мы можем получить следующее уравнение, переставив члены: \[\frac{R_t}{R_{t_0}} = 1 + \frac{\Delta T}{250}\] Так как ΔT представляет собой разницу температур между рабочей температурой и температурой в помещении (T 0 = 20°C), а для T >> T 0 : \[\frac{R_t}{R_{t_0}} \приблизительно 1 + \frac{T}{250}\] Приведенное выше уравнение предполагает, что если температура предохранителя составляет 250 градусов, измеренное сопротивление будет вдвое больше, чем при комнатной температуре, а если температура предохранителя равна 500 градусам, измеренное сопротивление будет колебаться. При использовании источника постоянного тока напряжение, измеренное на клеммах предохранителя, пропорционально сопротивлению предохранителя. Хотя мы не знаем фактический состав данного материала предохранителя и, следовательно, не знаем точного температурного коэффициента или температуры плавления, мы можем использовать приведенное выше уравнение для расчета максимального номинального тока предохранителя с достаточной точностью, как если бы ток приближается к максимуму, тепловой разгон вызывает экспоненциальное увеличение сопротивления предохранителя, и, таким образом, как только сопротивление удваивается, требуется лишь очень небольшое увеличение тока для утроения сопротивления предохранителя, что в конечном итоге приводит к выходу из строя предохранителя. Для большинства плавких материалов температура плавления относительно низкая, поэтому разумно предположить, что температура плавления составляет от 250 до 750 градусов. И как только сопротивление предохранителя удваивается, дополнительное увеличение тока, необходимое для его выхода из строя, обычно составляет менее 10–20 %. Для экспериментальной установки я использовал сильноточный источник питания в сочетании с электронной нагрузкой для обеспечения постоянного тока. А мультиметром контролируют падение напряжения на предохранителе: Вот данные, полученные с использованием стандартного стеклянного предохранителя на 1 А: 9 0351 908 93 0,37 Ток (А) Напряжение (В) Rt 9 0006 Rt/Rt0 0,10 0,02 0,15 1,00 0,20 0,03 0,15 9 0296 1,00 0,30 0,05 0,15 1,00 0,40 0,06 0,16 1,03 9029 6 0,50 0,08 0,16 1,07 0,60 0,10 0,17 1,13 0,70 0,13 0,18 1,21 0,80 0,16 0,20 1,32 0,90 0,20 0,22 1,48 1,00 0,26 0,26 1,75 1,10 0,34 2,24 1,20 0,61 0,51 3,37 1,30 1,29 0,99 6,62 В видео, включенном ближе к концу этого поста, вы можете видеть, что при 1,3 А предохранитель раскалился докрасна и в основном хотел бы выйти из строя при этом уровне тока в течение длительного периода времени. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника