袖珍通信/PDA设备电源管理系统的PPTC电路保护

无线电话、PDA或其他便携式电子设备的电源管理单元由以下几个部分构成：

·电源转换(电源适配器、CLA)；

·充电控制电路(设备内置或充电器电路)；

·放电控制电路(袖珍电子设备)；

·附件(数据调制解调器、免提工具)；

·电池板(镍氢、锂-离子、锂-聚合物)；

为使用户满意，必须要保证上述各部分之间能够持续而稳定的运行。然而，由于各分隔部件经常需要用导线彼此相连，从而会增加使用者由于误连接而导致意外短路的危险性。另外，如果用户自行购买非原装的附件，原有设备的正常工作也无法保证。正是因为这些原因，必须使用电路保护以增加设备的可靠性和安全性。

图1显示的是可能发生于无线电话的内部连线错误的情况。由于大部分的错误都是暂时性的，因而拥有一个可复式的电路保护就具有明显的优势。只要故障原因得到清除，设备仍然能够恢复正常运作。广泛应用于各种电子设备中的PPTC自复式元件早已证明了其良好的过流和过温保护特性。

PPTC元件是由具有特殊成分的塑料和导电粒子共混所得的导电聚合物制造。正常温度时，导电粒子在聚合物中形成低阻抗分子链（图2）。然而，如果温度超过元件的开关温度，聚合物中的结晶就会融化成为无定型相。在融化过程中结晶体积的增加导致导电粒子的分离，使得装置的阻抗形成非线性的增加。环境或电池温度的升高或电流过载时电阻的发热都会产生温度的增加，因而增加的阻抗得以将故障电流降到较低的数值，从而保护了电路中的电池和设备。

PolySwitch元件在电路中串联使用(图3)。

PolySwitch元件在遇到电流过载或温度过载时从低阻抗状态变化到高阻抗状态，对电流进行保护（图4）。这被称之为元件“动作”。在电流过载时，这种变化是由于元件中电阻发热引起温度迅速上升所造成。PolySwitch元件有各种不同工作电流可供选择。每一种元件按照“保持”电流归类，即在20℃时不动作的最大电流。

在UL1950/1310和IEC规范中，对于某个规范的绝缘等级，其变压器线圈的最高温度有一定的限制。A绝缘级（一般成本最低），正常工作条件下满负荷时的最高允许线圈温度为比环境温度高65oC。输出短路时的最高允许线圈温度为150oC。尽管需要用热电偶的方法校正，测温方法最好仍是测量线圈阻抗的变化。

由于电路阻抗和变压器磁学设计的关系，小型线性变压器在直接短路时不一定会有大的过载电流产生。然而，电流的稍微升高也会引起线圈温度的持续升高，如果不去管它，温度就可能超过UL限度。图5显示了怎样用PolySwitch元件对线圈过温进行可复式的保护。

图6是典型的CLA电路图。用PolySwitch元件和一个瞬时电压抑制（TVS）二极管提供输入保护。以IC控制的反向转换器进行整流及dc/dc电压变换。PolySwitch元件取代了原先的一次性保险丝，为用户创造了一种“一劳永逸”的产品。单独使用PolySwitch元件或与TVS并用可以为四种故障提供可复式保护。

·电流过载 - 在发生故障时通过移动电话的大电流将使PolySwitch元件动作到高阻抗状态，故障负载除去后恢复。

·极性颠倒 - 汽车电池安装不正确的情况下，TVS二极管将电流导向RUE185-33使之动作至高阻抗状态，从而保护TVS二极管并限制到达TVS的反向电压。

·故障情况下汽车电路保护 - 如果转换器或控制IC发生故障，所导致的短路将使得PolySwitch元件动作至高阻抗状态，从而对汽车线束和保险盒进行保护。

·引擎启动瞬间 - 引擎启动时，发电机可能会产生瞬时电压脉冲。通常用TVS二极管进行抑制。然而，如果瞬间脉冲值很大，则可能会超过TVS二极管的承受值。而接入PolySwitch元件后，由于元件在过大的电流造成损害前就动作至高阻抗状态，从而避免了TVS二极管造成损坏。

图7表示充电器或嵌入在便携式通讯设备中的一种简化充电电路。有两个位置可以进行保护，分别是开关整流器之前，或是之后。

将保护安放在整流装置之前的好处是可对瞬间脉冲、电压加反、接线错误或使用了不正确的线性适配器进行可复式保护。由于这样可以保护开关整流器免受过压故障，所以这种连接还有减小整流器尺寸的优点。

将保护安放在整流装置之后的好处是可对电池板极性接反(当使用老式/一次性充电电池的时候)提供可复式保护，保护电池板免受整流器装置或其他设备故障所引起的电流过载。