دستگاه ها و برنامه های حفاظت از PPTC

PPTC مخفف ضریب دمای مثبت پلیمری است. دستگاه PPTC یک دستگاه ضریب دمای مثبت پلیمری است. این دستگاه می تواند از مدار محافظت کند وقتی که جریان جریان خیلی زیاد باشد و درجه حرارت خیلی زیاد باشد. هنگام استفاده ، آن را به صورت سری در مدار وصل کنید. در شرایط عادی ، مقاومت آن بسیار اندک است و از بین رفتن آن نیز بسیار اندک است که بر عملکرد طبیعی مدار تأثیر نمی گذارد. اما اگر بیش از حد (مانند مدار کوتاه) رخ دهد ، دمای آن افزایش می یابد و مقاومت آن به شدت افزایش می یابد ، جریان را محدود می کند و از آسیب به اجزای موجود در مدار جلوگیری می کند. هنگامی که گسل از بین می رود ، دمای دستگاه PPTC به طور خودکار کاهش می یابد و به حالت مقاومت کم باز می گردد. بنابراین ، دستگاه PPTC نیز فیوز قابل تنظیم خوانده می شود.

در زیر برنامه های دستگاه های PPTC در محصولات الکترونیکی بی سیم ، بسته های باتری ، شارژرها ، مبدل های برق و ترانسفورماتور شرح داده شده است.

محافظت از مدارها در محصولات الکترونیکی بی سیم

محصولات الکترونیکی بی سیم (مانند تلفن های همراه ، PDA) ، چه مستقیماً از آنها استفاده می شود یا شارژ می شوند ، برای تبدیل ولتاژ شبکه یا ولتاژ DC کنترل نشده به ولتاژ DC سطح پایین ، به یک مبدل AC/DC نیاز دارند. در صورت انتخاب مبدل قدرت نامناسب AC/DC ، ولتاژ خروجی ، جریان و قطبیت آن ممکن است از مدار داخلی محصول الکترونیکی فراتر رود یا نقض کند. مشخصات ، بنابراین ممکن است به مدار آسیب برساند یا حتی باعث ایجاد مشکلات ایمنی شود. با توجه به این ، محافظت از مدار حتی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

روشهای محافظت از مدار معمولاً استفاده از فیوزهای یکبار مصرف یا اتصالات ویژه است. اگرچه فیوزهای یکبار مصرف نسبتاً ارزان هستند ، اما فقط یک بار قابل استفاده هستند و مستعد نقص هستند. در صورت استفاده از اتصالات ویژه ، معمولاً فقط چند روز طول می کشد تا سایر تولید کنندگان لوازم جانبی بتوانند همان محصول را کپی کنند. خطاهای جفت گیری هنوز هم رخ می دهد و ممکن است با افزایش ولتاژ خرابی مؤلفه ، آسیب جدی ایجاد کند. جریان خروجی باعث می شود مصرف برق دستگاه خیلی زیاد شود. ظهور دستگاه های Micro PPTC با عملکرد قابل اعتماد ، یک راه حل مناسب برای محافظت از مدار از محصولات قابل حمل کوچک و بی سیم سبک وزن فراهم می کند. علاوه بر این ، بیشتر خرابی ها در دستگاه های بی سیم موقتی است و استفاده از دستگاه های محافظت از PPTC قابل بازیابی نیز می تواند از هزینه های گارانتی محصول پرهزینه جلوگیری کند. دستگاه PPTC را به صورت سری در رابط برق وصل کنید ، یا یک دستگاه محدود کننده ولتاژ را به صورت موازی وصل کنید ، مانند a دیود, برای جلوگیری از مشکلات ناشی از مبدل های برق ناسازگار ، دیود دیود سرکوب ولتاژ گذرا یا محافظ اضافه بار ولتاژ.

شکل 1 یک مدار شارژر باتری معمولی است. در این مدار ، ولتاژ خروجی DC کنترل نشده مبدل برق توسط مدار تثبیت کننده ولتاژ تعدیل شده و برای شارژ باتری به یک ولتاژ مناسب تبدیل می شود. دستگاه های PPTC و دستگاه های حفاظت بیش از حد ولتاژ برای محافظت در برابر گسل های زیر با هم کار می کنند:

(1) Overcurrent: Overcurrent ممکن است به Power FET یا بسته باتری آسیب برساند.

(2) قطبیت معکوس: در این زمان ، دیود روشن می شود و دستگاه PPTC برای محافظت از محدود کننده فعلی وارد حالت امپدانس بالایی می شود.

(3) ولتاژ بیش از حد: در این زمان ، دستگاه حفاظت از اضافه بار ولتاژ کار می کند و دستگاه PPTC جریان را محدود می کند.

(4) دستگاه PPTC همچنین می تواند در انتهای ورودی بسته باتری نصب شود تا لایه ای از حفاظت اضافه شود. اگر از این دستگاه برای برقراری لوازم جانبی فعال مانند هدفون و تجهیزات هندزفری اتومبیل استفاده شود ، پایان خروجی برق نیز به حفاظت نیاز دارد.

از باتری محافظت کنید

گرمای بیش از حد باتری ناشی از شارژ بیش از حد نگرانی اصلی طراحان باتری است. اگرچه مدارهای حفاظت از ایمنی تشخیص بیش از حد و بیش از حد وجود دارد (از جمله مدارهای یکپارچه و MOSFET) در بسته باتری لیتیوم ، دستگاه های PPTC هنوز هم باید به صورت سری متصل شوند. از آنجا که مدارهای نیمه هادی می توانند در هنگام تخلیه بیش از حد الکترواستاتیک ، دمای بیش از حد یا مدار کوتاه ، نقص داشته باشند. هنگامی که مدار حفاظت از ولتاژ از بین می رود و هیچ حفاظت از دما وجود ندارد ، باتری در هنگام شارژ بیش از حد یا بیش از حد شارژ گرمای بیش از حد ایجاد می کند و باعث پارگی ، نشت ، دود یا حتی سوختن می شود.

علاوه بر این ، گسترش زمان کار محصولات قابل حمل باعث شده است تا مردم به باتری های کوچکتر و سبک تر لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر توسعه دهند. به منظور سازگاری با الزامات این مدارهای جدید محافظت از باتری ، تولید کنندگان دستگاه های محافظت از PPTC نیز تلاش های مداوم برای کاهش مصرف دستگاه انجام می دهند.

با اتصال دستگاه محافظت از باتری PPTC و سلولهای اصلی موجود در باتری به صورت سری ، خواه افزایش دما در اثر یک مدار کوتاه یا شارژ بیش از حد ایجاد شود ، دستگاه می تواند بدون نیاز به فیوزهای حرارتی یا قطع کننده های مدار دوتایی نقش محافظتی داشته باشد. این دستگاه PPTC به شکل نوار از نیکل به عنوان پین استفاده می کند ، کوچک و نازک است و می تواند مستقیماً به باتری اصلی جوش داده شود ، باعث صرفه جویی در فضای و کاهش هزینه های نصب شود.

از مدار CLA محافظت کنید

دامنه دمای کار مبدل انرژی سبک تر سیگار (CLA) بسیار گسترده است و باعث می شود محیط شارژ بسیار متفاوت باشد. این امر به این دلیل است که محیطی که ماشین در آن قرار دارد بسیار سخت است و الزامات الکتریکی بسیار سختگیرانه است. سه نوع اصلی گسل وجود دارد که اغلب در CLA رخ می دهد:

(1) جریان بیش از حد: به شارژر یا مدار اتومبیل آسیب می رساند.

(2) خرابی مدار شارژر: فیوز موجود در شارژر را منفجر می کند یا به مدار الکتریکی خودرو آسیب می رساند.

(3) قطبیت معکوس: مدار شارژر تلفن همراه آسیب خواهد دید.

نصب یک دستگاه محافظت فعلی در انتهای ورودی CLA می تواند از گسل های فوق جلوگیری کند. جریان بار تجهیزات ترمینال و حساسیت مدار تبدیل قدرت خود CLA به گسل ها عوامل اصلی تعیین کننده نیازهای محافظت است. به طور کلی ، در قسمت ورودی CLA ، دستگاه های محافظت از بیش از حد همراه با دستگاه های محافظت از اضافه بار ولتاژ مانند دیودهای سرکوب ولتاژ گذرا استفاده می شوند.

محافظت از مبدل های برق AC/DC

مبدل های برق AC/DC نیازهای خاصی برای ایمنی و قابلیت اطمینان دارند که مربوط به محدودیت جریان اتصال کوتاه و محافظت از دمای مورد نیاز در برابر گرمای بیش از حد سیم پیچ های ترانسفورماتور است. اگر دمای سیم پیچ بیش از محدوده دمای مجاز مواد عایق باشد ، لایه عایق آسیب می بیند و شکسته می شود و باعث ایجاد یک مدار کوتاه داخلی در ترانسفورماتور یا حتی آتش سوزی می شود. دلایل احتمالی دمای بیش از حد سیم پیچ شامل: دمای بیش از حد محیط ، مدار کوتاه خارجی یا نوسانات در منبع تغذیه ورودی است.

از فیوز حرارتی برای محافظت در سیم پیچ ترانسفورماتور استفاده می شود. این یک مؤلفه اصلی است و در صورت بروز یک گسل گذرا ، مانند یک مدار کوتاه خروجی یا نوسان ولتاژ ورودی ، به طور مناسب عمل نمی کند. مورد دیگر انتخاب دستگاههای CPTC (ضریب دمای مثبت سرامیک) است که دارای ضرر مقاومت در برابر دمای پایین است که باعث افزایش مصرف برق در حین کار عادی می شود. علاوه بر این ، سطح بالاتری از عایق می تواند بدون دستگاه های محافظ استفاده شود ، اما این باعث افزایش هزینه می شود.

ترانسفورماتور حفاظت

دو نوع آسیب مشترک به ترانسفورماتورها وجود دارد: ولتاژ اولیه و مدار کوتاه ثانویه. این دو گسل دمای سیم پیچ ترانسفورماتور را افزایش می دهد. اگر به موقع اداره نشود ، باعث می شود عایق سیم پیچ کاهش یابد ، درجه حرارت از کنترل خارج شود و حتی ترانسفورماتور را نیز سوزاند.

اتصال یک فیوز حرارتی به صورت سری با سمت اصلی ترانسفورماتور و یک فیوز بیش از حد در سری با سمت ثانویه ، متداول ترین محلول محافظت است. اگرچه این روش می تواند در برابر بیش از حد و بیش از حد محافظت کند ، اما به دو مؤلفه نیاز دارد که این هزینه را افزایش می دهد. علاوه بر این ، فیوز یک مؤلفه یکبار مصرف است و پس از وقوع گسل باید جایگزین شود. آزمایشات تأیید کرده اند که هنگامی که دمای سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور به دلیل یک مدار کوتاه در سمت ثانویه از 200 درجه سانتیگراد تجاوز می کند ، فیوز حرارتی با دمای دارای درجه حرارت 115 درجه سانتیگراد و در نزدیکی مرکز ذوب هسته نصب می شود. در این زمان ، عایق سیم پیچ ذوب و سوخته شده و به ترانسفورماتور آسیب می رساند. (تصویر را ببینید).

استفاده از دستگاه های محافظت از PPTC در ترانسفورماتورها ساده و مقرون به صرفه است. فقط یک دستگاه PPTC با ولتاژ دارای امتیاز 240 ولت (AC) ، که در قسمت اصلی ترانسفورماتور نصب شده است ، می تواند دو فیوز حرارتی را جایگزین کند تا حفاظت بیش از حد و بیش از حد جریان داشته باشد. هنگامی که یک گسل رخ می دهد ، با افزایش دمای سیم پیچ ، دستگاه دمای بیش از حد در مؤلفه حفاظت از مدار بسیار مهم می شود اما جریان به میزان قابل توجهی افزایش نمی یابد. ترانسفورماتورهای برق کم نمونه خوبی از این برنامه هستند. حتی اگر یک مدار کوتاه در سمت ثانویه رخ دهد ، مقاومت دستگاه PPTC افزایش می یابد و جریان به محدوده بسیار کم محدود می شود ، که از ترانسفورماتور محافظت می کند و از گسل های مخرب همانطور که در شکل نشان داده شده است ، جلوگیری می کند. جدول 1 داده های مقایسه ای را برای یک ترانسفورماتور AC 120 ولت که توسط یک فیوز حرارتی و یک دستگاه PPTC محافظت می شود ، نشان می دهد.

خلاصه

دستگاه های PPTC می توانند به طور موثری از طیف گسترده ای از مدارها محافظت کنند و توسط آژانس های ایمنی در سراسر جهان شناخته شده اند. این نه تنها از عملکرد قابل اعتماد برخوردار است ، بلکه دارای خواص خودکشی نیز است که باعث کاهش هزینه ضمانت محصول ، خدمات و تعمیر می شود و همچنین رضایت کاربر را از محصول افزایش می دهد.