อุปกรณ์ป้องกันและแอปพลิเคชัน PPTC

PPTC เป็นตัวย่อของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกโพลีเมอร์ อุปกรณ์ PPTC เป็นอุปกรณ์สัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวกของพอลิเมอร์ อุปกรณ์นี้สามารถป้องกันวงจรเมื่อกระแสไฟกระชากมีขนาดใหญ่เกินไปและอุณหภูมิสูงเกินไป เมื่อใช้แล้วให้เชื่อมต่อเป็นอนุกรมในวงจร ภายใต้สถานการณ์ปกติความต้านทานของมันมีขนาดเล็กมากและการสูญเสียของมันก็มีขนาดเล็กมากซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของวงจร แต่ถ้ากระแสเกิน (เช่นลัดวงจร) เกิดขึ้นอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นและความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จำกัด กระแสและหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อส่วนประกอบในวงจร เมื่อความผิดพลาดถูกกำจัดอุณหภูมิของอุปกรณ์ PPTC จะลดลงโดยอัตโนมัติและกลับสู่สถานะความต้านทานต่ำ ดังนั้นอุปกรณ์ PPTC จึงเรียกว่าฟิวส์ที่ตั้งใหม่ได้

ต่อไปนี้อธิบายการใช้งานของอุปกรณ์ PPTC ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ไร้สายชุดแบตเตอรี่เครื่องชาร์จเครื่องแปลงพลังงานและหม้อแปลง

ปกป้องวงจรในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ไร้สาย

ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ไร้สาย (เช่นโทรศัพท์มือถือ, PDAs) ไม่ว่าจะเป็นพลังงานโดยตรงหรือชาร์จต้องใช้ตัวแปลงพลังงาน AC/DC เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้ากริดหรือแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ไม่ได้ควบคุมเป็นแรงดันไฟฟ้า DC ระดับล่าง ในฐานะที่เป็นอุปกรณ์เสริมเครื่องแปลงพลังงาน AC/DC และเครื่องชาร์จสากลที่หลากหลายได้เข้าสู่ตลาดหากเลือกตัวแปลงพลังงาน AC/DC ที่ไม่เหมาะสมจะถูกเลือกแรงดันไฟฟ้ากระแสไฟฟ้ากระแสไฟฟ้ากระแสและขั้วอาจเกินหรือละเมิดวงจรภายในของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เอง ข้อมูลจำเพาะดังนั้นอาจทำให้วงจรเสียหายหรือทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัย ในมุมมองนี้การป้องกันวงจรมีความสำคัญยิ่งกว่า

วิธีการป้องกันวงจรที่ใช้กันทั่วไปคือการใช้ฟิวส์แบบใช้แล้วทิ้งหรือตัวเชื่อมต่อพิเศษ แม้ว่าฟิวส์ที่ใช้แล้วทิ้งจะค่อนข้างถูก แต่ก็สามารถใช้ได้เพียงครั้งเดียวและมีแนวโน้มที่จะทำงานผิดปกติ หากใช้ตัวเชื่อมต่อพิเศษมักจะใช้เวลาเพียงไม่กี่วันสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์เสริมอื่น ๆ ในการคัดลอกผลิตภัณฑ์เดียวกัน ข้อผิดพลาดในการผสมพันธุ์จะยังคงเกิดขึ้นและอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงเช่นโดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของส่วนประกอบ กระแสไฟส่งออกจะทำให้การใช้พลังงานของอุปกรณ์สูงเกินไป การเกิดขึ้นของอุปกรณ์ Micro PPTC ที่มีประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้เป็นทางออกที่ดีสำหรับการป้องกันวงจรของผลิตภัณฑ์พกพาไร้สายขนาดเล็กที่มีน้ำหนักเบา นอกจากนี้ความล้มเหลวส่วนใหญ่ในอุปกรณ์ไร้สายนั้นชั่วคราวและการใช้อุปกรณ์ป้องกัน PPTC ที่กู้คืนได้ยังสามารถหลีกเลี่ยงค่าใช้จ่ายในการรับประกันผลิตภัณฑ์ที่มีราคาแพง เชื่อมต่ออุปกรณ์ PPTC ในซีรีส์ที่อินเทอร์เฟซพลังงานหรือเชื่อมต่ออุปกรณ์ จำกัด แรงดันไฟฟ้าในแบบคู่ขนานเช่น ไดโอด Zener, แรงดันไฟฟ้าชั่วคราวไดโอด หรือแรงดันไฟฟ้าเกินพิกัดเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดจากตัวแปลงพลังงานที่ไม่ตรงกัน

รูปที่ 1 เป็นวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ทั่วไป ในวงจรนี้แรงดันเอาต์พุต DC ที่ไม่มีการควบคุมของตัวแปลงพลังงานจะถูกปรับโดยวงจรความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าและแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ อุปกรณ์ PPTC และอุปกรณ์ป้องกันการโอเวอร์โหลดแรงดันไฟฟ้าทำงานร่วมกันเพื่อป้องกันความผิดพลาดดังต่อไปนี้:

(1) กระแสเกิน: กระแสเกินอาจสร้างความเสียหายให้กับพลังงาน FET หรือชุดแบตเตอรี่

(2) ขั้วย้อนกลับ: ในเวลานี้ไดโอดจะเปิดอยู่และอุปกรณ์ PPTC เข้าสู่สถานะความต้านทานสูงสำหรับการป้องกันการ จำกัด ปัจจุบัน

(3) แรงดันไฟฟ้าเกิน: ในเวลานี้อุปกรณ์ป้องกันการโอเวอร์โหลดแรงดันไฟฟ้าทำงานและอุปกรณ์ PPTC จำกัด กระแส

(4) อุปกรณ์ PPTC สามารถติดตั้งที่ปลายอินพุตของชุดแบตเตอรี่เพื่อเพิ่มเลเยอร์ของการป้องกัน หากอุปกรณ์ถูกใช้เพื่อเพิ่มพลังงานอุปกรณ์เสริมที่ใช้งานเช่นหูฟังและอุปกรณ์แฮนด์ฟรีรถยนต์ปลายเอาต์พุตพลังงานยังต้องการการป้องกัน

ปกป้องชุดแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ความร้อนสูงเกินไปที่เกิดจากการชาร์จมากเกินไปเป็นข้อกังวลสำคัญสำหรับนักออกแบบแบตเตอรี่ แม้ว่าจะมีวงจรการป้องกันความปลอดภัยการตรวจจับที่เกินและกระแสเกิน (รวมถึงวงจรรวมและ MOSFETs) ในชุดแบตเตอรี่ลิเธียม แต่อุปกรณ์ PPTC ยังคงต้องเชื่อมต่อเป็นอนุกรม เนื่องจากวงจรเซมิคอนดักเตอร์สามารถทำงานผิดปกติเมื่อมีการปล่อยไฟฟ้าสถิตมากเกินไปอุณหภูมิที่มากเกินไปหรือวงจรลัดวงจร เมื่อวงจรป้องกันแรงดันไฟฟ้าล้มเหลวและไม่มีการป้องกันอุณหภูมิแบตเตอรี่จะสร้างความร้อนมากเกินไปเมื่อมีการชาร์จหรือชาร์จมากเกินไปทำให้แบตเตอรี่แตกรั่วไหลควันหรือเผาไหม้

นอกจากนี้การขยายเวลาทำงานของผลิตภัณฑ์พกพาทำให้ผู้คนพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลีเมอร์ที่เล็กลงและเบาลง เพื่อปรับให้เข้ากับความต้องการของวงจรป้องกันแบตเตอรี่ใหม่เหล่านี้ผู้ผลิตอุปกรณ์ป้องกัน PPTC ยังใช้ความพยายามอย่างต่อเนื่องเพื่อลดการใช้อุปกรณ์

ด้วยการเชื่อมต่ออุปกรณ์ป้องกันแบตเตอรี่ PPTC และเซลล์ดั้งเดิมในชุดแบตเตอรี่ในซีรีส์ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิที่เกิดจากการลัดวงจรหรือการชาร์จไฟมากเกินไปอุปกรณ์สามารถมีบทบาทป้องกันได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้ฟิวส์ความร้อนหรือเบรกเกอร์วงจร bimetal อุปกรณ์ PPTC ที่มีรูปทรงแถบนี้ใช้นิกเกิลเป็นพินมีขนาดเล็กและบางและสามารถเชื่อมโดยตรงกับแบตเตอรี่ดั้งเดิมประหยัดพื้นที่และลดต้นทุนการติดตั้ง

ปกป้องวงจร CLA

ช่วงอุณหภูมิการทำงานของตัวแปลงพลังงานเบา (CLA) นั้นกว้างมากทำให้สภาพแวดล้อมการชาร์จแตกต่างกันอย่างมาก นี่เป็นเพราะสภาพแวดล้อมที่รถตั้งอยู่นั้นรุนแรงมากและข้อกำหนดทางไฟฟ้านั้นเข้มงวดมาก มีข้อบกพร่องหลักสามประเภทที่มักเกิดขึ้นใน CLA:

(1) กระแสที่มากเกินไป: จะทำลายเครื่องชาร์จหรือวงจรรถยนต์

(2) ความล้มเหลวของวงจรเครื่องชาร์จ: มันจะระเบิดฟิวส์ในที่ชาร์จหรือสร้างความเสียหายให้กับวงจรไฟฟ้าของรถ

(3) ขั้วย้อนกลับ: วงจรของเครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือจะได้รับความเสียหาย

การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันปัจจุบันที่ปลายอินพุตของ CLA สามารถหลีกเลี่ยงความผิดพลาดด้านบน กระแสโหลดของอุปกรณ์เทอร์มินัลและความไวของวงจรการแปลงพลังงานของ CLA เองเป็นข้อบกพร่องเป็นปัจจัยหลักที่กำหนดข้อกำหนดการป้องกัน โดยทั่วไปที่ด้านอินพุตของ CLA อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินจะใช้ร่วมกับอุปกรณ์ป้องกันการโอเวอร์โหลดแรงดันไฟฟ้าเช่นไดโอดการปราบปรามแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว

ปกป้องตัวแปลงพลังงาน AC/DC

ตัวแปลงพลังงาน AC/DC มีข้อกำหนดเฉพาะด้านความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือที่เกี่ยวข้องกับข้อ จำกัด ของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและการป้องกันอุณหภูมิที่ต้องการจากความร้อนสูงเกินไปของขดลวดหม้อแปลง หากอุณหภูมิของขดลวดเกินช่วงอุณหภูมิที่อนุญาตของวัสดุฉนวนชั้นฉนวนจะได้รับความเสียหายและพังทลายลงทำให้เกิดการลัดวงจรภายในในหม้อแปลงหรือแม้แต่ไฟ สาเหตุที่เป็นไปได้ของอุณหภูมิที่คดเคี้ยวมากเกินไป ได้แก่ : อุณหภูมิแวดล้อมที่มากเกินไป, ลัดวงจรภายนอกหรือความผันผวนในแหล่งจ่ายไฟอินพุต

ฟิวส์ความร้อนใช้สำหรับการป้องกันในหม้อแปลงที่คดเคี้ยว มันเป็นองค์ประกอบหลักและไม่ทำหน้าที่อย่างเหมาะสมเมื่อเกิดความผิดพลาดชั่วคราวเช่นวงจรลัดวงจรเอาต์พุตหรือความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าอินพุต อีกอย่างคือการเลือกอุปกรณ์ CPTC (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกเซรามิก) ซึ่งมีข้อเสียของความต้านทานอุณหภูมิต่ำขนาดใหญ่ซึ่งเพิ่มการใช้พลังงานในระหว่างการทำงานปกติ นอกจากนี้ระดับฉนวนที่สูงขึ้นสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ป้องกัน แต่จะเพิ่มค่าใช้จ่าย

หม้อแปลงป้องกัน

มีสองประเภทของความเสียหายทั่วไปต่อหม้อแปลง: แรงดันไฟฟ้าสูงและลัดวงจรรอง ความผิดพลาดทั้งสองนี้จะเพิ่มอุณหภูมิของขดลวดหม้อแปลง หากไม่ได้รับการจัดการในเวลามันจะทำให้ฉนวนกันความร้อนของขดลวดลดลงอุณหภูมิที่จะอยู่นอกการควบคุมและแม้แต่หม้อแปลงที่จะเผาไหม้

การเชื่อมต่อฟิวส์ความร้อนในอนุกรมกับด้านหลักของหม้อแปลงและฟิวส์กระแสเกินในซีรีส์ที่มีด้านรองเป็นวิธีการป้องกันที่ใช้กันมากที่สุด แม้ว่าวิธีนี้จะสามารถป้องกันการอุณหภูมิเกินกว่าและกระแสเกิน แต่ต้องใช้สององค์ประกอบซึ่งจะเพิ่มค่าใช้จ่าย ยิ่งไปกว่านั้นฟิวส์เป็นองค์ประกอบที่ใช้แล้วทิ้งและจะต้องถูกแทนที่หลังจากเกิดความผิดพลาด การทดลองได้ยืนยันว่าเมื่ออุณหภูมิของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงเกิน 200 ° C เนื่องจากการลัดวงจรทางด้านรองฟิวส์ความร้อนที่มีอุณหภูมิที่จัดอันดับ 115 ° C และติดตั้งใกล้กับศูนย์กลางของแกนละลาย ในเวลานี้ฉนวนกันความร้อนของขดลวดได้ละลายและเผาไหม้ทำให้หม้อแปลงเสียหาย (ดูรูปภาพ)

การใช้อุปกรณ์ป้องกัน PPTC ในหม้อแปลงนั้นง่ายและประหยัดค่าใช้จ่าย อุปกรณ์ PPTC เพียงเครื่องเดียวที่มีแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับ 240V (AC) ที่ติดตั้งไว้ที่ด้านหลักของหม้อแปลงสามารถแทนที่ฟิวส์ความร้อนสองตัวเพื่อให้ได้การป้องกันอุณหภูมิสูงเกินไปและการป้องกันที่มากเกินไป เมื่อเกิดความผิดพลาดอุปกรณ์อุณหภูมิเกินในส่วนประกอบการป้องกันวงจรจะมีความสำคัญมากเมื่ออุณหภูมิของขดลวดเพิ่มขึ้น แต่กระแสไม่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ หม้อแปลงไฟฟ้าพลังงานต่ำเป็นตัวอย่างที่ดีของแอปพลิเคชันนี้ แม้ว่าจะมีการลัดวงจรเกิดขึ้นในด้านรองความต้านทานของอุปกรณ์ PPTC จะเพิ่มขึ้นและกระแสจะถูก จำกัด อยู่ในช่วงที่ต่ำมากซึ่งจะช่วยปกป้องหม้อแปลงและหลีกเลี่ยงความผิดพลาดในการทำลายล้างดังแสดงในรูป ตารางที่ 1 แสดงข้อมูลเปรียบเทียบสำหรับหม้อแปลง AC 120V ที่ได้รับการป้องกันโดยฟิวส์ความร้อนและอุปกรณ์ PPTC

สรุป

อุปกรณ์ PPTC สามารถปกป้องวงจรที่หลากหลายได้อย่างมีประสิทธิภาพและได้รับการยอมรับจากหน่วยงานด้านความปลอดภัยทั่วโลก ไม่เพียง แต่มีประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ แต่ยังมีคุณสมบัติการกู้คืนตนเองซึ่งจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการรับประกันผลิตภัณฑ์บริการและการซ่อมแซมและยังเพิ่มความพึงพอใจของผู้ใช้กับผลิตภัณฑ์