01、引用
電路過流保護的主要方式有:一次性保險絲、自恢復保險絲、斷路器和繼電器。在一些保護要求不高的情況,會使用保險電阻,啟動浪涌電流保護時會考慮功率NTC,甚至有些IC會集成過流保護功能。其中,應用廣泛的是自恢復保險絲和一次性保險絲。
02、技術背景
保險絲也稱為熔斷器,IEC127標準將其定義為“熔斷體”。100多年前,由于當時工業技術不發達,愛迪生發明了第一個保險絲來保護昂貴的白熾燈。隨著時代的發展,各行各業對熔斷器提出了更多的要求,產生了外形/結構/特性/應用等不同的品種(傳統的管式熔斷器、片式熔斷器、汽車插電式熔斷器等)。
傳統的保險絲安裝在電路中,當電路因故障或異常而過流時,保險絲本身熔斷,切斷電流,保護電路。但由于傳統保險絲只能保護一次,熔斷時需要更換,導致部分產品在排除故障或異常過電流消失后仍無法恢復工作,自恢復保險絲作為一種新型過流保護裝置,具有自動恢復功能,能夠滿足類似應用的性能要求。
03、自恢復保險絲與一次性保險絲異同比較
一、結構對比:
一次性保險絲通常由三部分組成:
1. 主體是由低熔點金屬線或金屬薄片制成的熔體,是熔斷器核心。
2. 電極端頭:連接電路和熔體,導電性能良好。
3. 支架:固定熔體,使三部分成為剛性的整體。
自恢復保險絲(自恢復保險絲分為兩種:聚合物PPTC和陶瓷CPTC,下文介紹的均為聚合物PPTC)是由經過特殊處理的聚合物樹脂和分布在其中的導電顆粒組成。在正常操作下,聚合物樹脂緊密結合晶體結構外部的導電顆粒,形成鏈狀導電電通路,在正常操作下,自恢復保險絲的電阻很低(幾十毫歐到幾歐)。
二、原理比較
對于自恢復保險絲,正常工作時,流經它的電流產生的熱能很小,不會改變晶體結構。當電路發生短路或過載時,大電流產生的熱量會熔化聚合物樹脂并使基體膨脹,從而分離碳黑顆粒,從而形成Trip的元素。故障排除后,再次冷卻結晶,碳黑顆粒再次形成導電通道,恢復低電阻。
至于一次性保險絲,當電流過載或短路時,發熱量大于散熱量,熱量逐漸積聚在熔體上,一旦溫度升到保險絲熔點,保險絲熔斷,電流切斷,故障排除后無法恢復。
具體來說,自恢復保險絲的工作原理是能量平衡。當電流流過自恢復熔斷器元件時,由于I2R效應會產生熱量,產生的熱量會部分散發到環境中,如果不散發,元件的溫度會提高。
三、性能參數比較
大多數情況下,一次性保險絲和自恢復保險絲還是有很多區別的,尤其是在內阻/動作時間/安全性能/自恢復性上存在顯著的區別。
04、應用領域比較
兩者都可以用于電路的過電流保護,在很多領域和場合都是相似的,在某些場合,這兩種產品都可以使用,也可以相互替換。例如,在過流保護要求不太高的電池保護應用中,這兩類產品可以各自領先。
但在IC等一些重要器件的保護應用中,或者電源的輸入/輸出端,只有一次性熔斷器才能勝任其保護功能,這些部件也有較高的阻抗要求。此外,在一些必須停止故障進行維護和故障排除的情況下,也需要使用一次性保險絲。
但在一些需要避免過熱燒壞產品的場合,往往需要熱插拔操作的接口過流保護,很容易排除故障,非器件故障引起的臨時過電流的電路保護選用自恢復保險絲。