PPTC器件：功率电子的电路保护新选择
PPTC器件：功率电子的电路保护新选择
随着材料科学的发展和PPTC器件研究的进步,已经可以在120VAC和240VAC的线电压下应用PPTC器件,从而为变压器和电源的保护提供了新的选择
在线性变压器或电源发展故障时,某些元器件会产生过热现象。在开关型充电器发生故障的情况下,一些可能随之发生故障的元器件包括磁性元件或开关场效应管。在线性充电器中,没有场效应管或电子线路进行功率转换,变压器的线圈是最有可能出问题的器件。
在防止电源出现这些故障现象及其随之而来的过热损坏时,有若干项电路保护方案可供选择,其中包括温度保险丝、电流保险丝和电路断路器。常用的解决方案是在初级端使用一个温度保险丝,并在次级端使用一个电流保险丝。这一方式能够同时防止出现过热和过电流状况。但是,这一方法的缺点在于：第一,需要2个器件,从而增加了成本;第二,由于保险丝为一次性使用的器件,保险丝断路后将可能导致充电器永远无法工作。
在变压器和电源应用中,有时会使用断路器作为自复式保护器件,但是这会大幅增加成本。目前,一项可以适用的解决方案是使用一个自复式陶瓷正温度系数（CPTC）器件。但是,由于此项技术较高的保护温度、高阻值、大体积以及较差的防冲击能力,尚未广泛应用到初级端的电路保护中。
对于这一问题的最为适宜的解决方案是使用聚合物正温度系数（PPTC）器件,且其工作电压额定值为240 VAC。这一PPTC器件以简便的封装形式同时提供了过电流和过热保护,并使设计人员可以选择在变压器的初级端布置自复式保护,从而可用单个器件取代以前常用方案中的2个元件。另外,由于PPTC器件通常在发生故障后不需加以更换,这样有助于制造商降低保修、维护和修理方面的成本。
对于发生故障后只造成线圈温度上升而不会真正引起电流值较大增加的应用,电路保护器件种类中的过热保护器件是十分合适的选择。小功率的电源变压器就是这种应用中的一个范例,在这种电源变压器中,即使在次级端回路中发生了短路,线圈阻抗也会将电流限制在较低的强度。
性能比较：温度保险丝与PPTC器件
泰科电子公司最近进行了一项以公司推出的PolySwitch LVR系列PPTC器件作为多种变压器初级端保护元件的对比试验,并将PPTC器件的性能特征与温度保险丝和CPTC器件的性能进行了比较。
许多的线性电源在设计中采用了一次性的温度保险丝作为初级端的保护解决方案。图1所示为在这类变压器上发生的过热现象的效果。在这项试验中,由于次级端短路事件的发生,导致线圈温度超过200℃。温度保险丝的温度额定值为115℃,其安装位置靠近铁芯的中央,未能实现开路动作,线圈的绝缘层出现了熔化现象,因而烧毁了变压器。
