使电子电路免受损害的协同电路保护方案(一)
气体放电管具有以下特点。
(1)适用电压范围宽(75V—600V);
(2)形状广泛(有3mm、5mm、6mm、7mm、8mm等直径的形状可供选用);
(3)电容和插入损耗小;
(4)是具有低电弧电压的过电压保护器件;
(5)放电电压的精度较高,适用于高精度的过电压保护应用场合;
(6)不含放射性材料等。
2.4正温度系数(PTC)电阻器
在实用中正温度系数(PTC)电阻器可用于被保护电路的过电流/过温度保护的应用场合,是一种限电流固态元件。按材料构成可以分为PPTC和CPTC两大类,PPTC为聚合物正温度系数电阻器,CPTC为陶瓷正温度系数电阻器。PPTC器件是一种较新的技术,它克服了陶瓷器件的缺点,具有体积小、在任何情况下也不会呈现负温度系数的特点。
PTC电阻器利用了热平衡的原理,当器件的温度升高时,电阻急剧增加,从而限制电流的通过。
PTC电阻器在正常温度下呈现欧姆特性,当超过一个特定温度以后,电阻值急剧上升104-106倍,温度上升可能是外部加热也可以由它所在电路的电流产生内部加热。在内部加热时,PTC与保险丝相似,不同的是当故障排除之后,PTC能自动恢复到低电阻状态,而重新接通电路,因此使用中不需要维护。
CPTC和PPTC技术比较如下:
(1)CPTC电阻高于PPTC,CPTC体积通常大于相应的PPTC;
(2)CPTC耐冲击较差,CPTC是“脆”物质而PPTC是“软”物质,冷热冲击会给“脆”物质带来更多的热应力;
(3)“脆”物质易受振动损坏,“软”物质高分子具有更高的耐热冲击能力;
PolySwitch(PSW)保护元件(PPTC)是由聚合物PTC原料掺合半导体材料制成的,如图3所示。在正常温度下原材料紧密的将导体束缚在结晶状的结构,形成一个低电阻连接。然而,当大电流通过或周围环境温度升高导致PPTC元件的温度高于动作温度时,在聚合物中的导体融化而变成无规律排列,体积膨胀并导致电阻迅速提高。(4)CPTC电阻变化较平缓,动作后表面温度高,同一条件下,CPTC较PPTC有较高的漏电流。
在使用中,PolySwitch(PSW)聚合物PTC(PPTC)和被保护电路的连接图如图4所示。PPTC元件和被保护电路串联连接,当电路中的电流迅速增加时,PPTC的电阻迅速增加,从而限制电路过电流,实现对被保护对象的保护,这一过程被称之为PPTC的“动作”。这一动作是由于I2R产生的热量而加热元件内产生的热量,使PPTC元件温度迅速升高而造成的。
图4PolySwitch(PSW)聚合物PTC(PPTC)和被保护电路的连接图
PolySwitch(PSW)聚合物PTC(PPTC)动作的工作原理是能量的平衡,当电流流过PolySwitch元件时,由于I2R的关系产生热量,而产生的热量会部分或全部散发到环境中,没散发出的热量会提高PolySwitch元件的温度。
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