Самовосстанавливающийся предохранитель
Самовосстанавливающийся предохранитель или полимерное устройство с положительным температурным коэффициентом ( PPTC ) представляет собой пассивный электронный компонент , используемый для защиты от перегрузок по току в электронных цепях . Устройство также известно как multifuse или polyfuse или polyswitch . По функциям они аналогичны термисторам с положительным температурным коэффициентом в определенных ситуациях, но работают на механических изменениях, а не на эффектах носителей заряда в полупроводниках . Эти устройства были впервые обнаружены и описаны Джеральдом Пирсоном из Bell Labs .в 1939 г. и описан в патенте США № 2 258 958. [1]
Полимерное устройство PTC состоит из непроводящей кристаллической матрицы органического полимера , наполненной частицами сажи [2] , чтобы сделать его проводящим. В холодном состоянии полимер находится в кристаллическом состоянии, а углерод проникает в области между кристаллами, образуя множество проводящих цепочек. Поскольку он проводящий («начальное сопротивление») [3] , он будет пропускать ток. Если через устройство будет пропущен слишком большой ток, устройство начнет нагреваться. По мере нагревания полимер расширяется, переходя из кристаллического состояния в аморфное . [4]Расширение разделяет частицы углерода и разрывает проводящие пути, в результате чего устройство нагревается быстрее и расширяется, что еще больше повышает сопротивление. [5] Это увеличение сопротивления существенно снижает ток в цепи. Небольшой ток (утечки) по-прежнему протекает через устройство, и его достаточно для поддержания температуры на уровне, при котором устройство будет находиться в состоянии высокого сопротивления. Ток утечки может составлять от менее ста мА при номинальном напряжении до нескольких сотен мА при более низком напряжении. Можно сказать, что устройство имеет функцию блокировки. [6] Ток удержания — это максимальный ток, при котором устройство гарантированно не срабатывает. Ток отключения – это ток, при котором устройство гарантированно отключается. [7]
При отключении питания нагрев из-за тока утечки прекратится, и устройство PPTC остынет. Когда устройство охлаждается, оно восстанавливает свою первоначальную кристаллическую структуру и возвращается в состояние с низким сопротивлением, в котором оно может удерживать ток, указанный для устройства. [6]Это охлаждение обычно занимает несколько секунд, хотя отключенное устройство будет сохранять немного более высокое сопротивление в течение нескольких часов, если только мощность в нем не слабее или не использовалась часто, медленно приближаясь к исходному значению сопротивления. Сброс часто не происходит, даже если неисправность была устранена, а питание все еще подается, поскольку рабочий ток может быть выше тока удержания PPTC. Устройство может не вернуться к исходному значению сопротивления; скорее всего, он стабилизируется при значительно более высоком сопротивлении (до 4-кратного исходного значения). Могут потребоваться часы, дни, недели или даже годы, чтобы устройство вернулось к значению сопротивления, близкому к его первоначальному значению, если вообще вернется. [8]
Эти устройства часто используются в блоках питания компьютеров, в основном из-за стандарта PC 97 (который рекомендует герметичный ПК, который пользователю никогда не нужно открывать), а также в аэрокосмических / ядерных приложениях, где замена затруднена. [ Править ] Другое применение для таких устройств — защита аудиодинамиков , особенно твитеров , от повреждения при перенапряжении: подключив резистор или лампочку параллельно устройству PPTC, можно разработать схему, которая ограничивает общий ток через твитер. до безопасного значения, а не отключать его, позволяя динамику продолжать работать без повреждений, когда усилительвыдает больше мощности, чем может выдержать твитер. Хотя предохранитель также может обеспечить аналогичную защиту, если предохранитель перегорел, твитер не сможет работать, пока предохранитель не будет заменен. [10]
