浅谈PPTC自恢复保险丝阻值规律

Zjianeng

PTC是英文Positive Temperature Coefficient 的字头缩写。
& I( l1 {( G  R9 C; |) J
PTC自恢复保险丝是由高分子材料添加导电粒子制成,其基本原理是一种能量的平衡，当电流流过元件时产生热量，所产生的热量一部分散发到环境中去，一部分增加了高分子材料的温度。
# ]" W0 G4 x) b/ t8 b
2 x2 J" A# f( m' s. Z2 [在工作电流下，产生的热量和散发的热量达到平衡电流可以正常通过，当过大电流通过时，元件产生大量的热量不能及时的散发出去，导致高分子材料温度上升，当温度达到材料结晶融化温度时，高分子材料集聚膨胀，阻断由导电粒子组成的导电通路，导致电阻迅速上升，限制了大电流通过，从而起到过流保护作用.
9 L4 @: Y7 y5 |* P
PTC自恢复保险丝有以下3个基本的物理学定律：
* i% U( h* T6 d: i8 U
1、欧姆定律：I=U/R

% Z- Q6 r& O% v" W2、焦耳定律：Q＝0.24*I^2*R*t

3、电功率：P ＝ U*I ＝I^2*R

0 O& Z0 C) y, T4 P6 v0 u由欧姆定律可知，当施加在负载两端的电压U保持不变时，整个回路的工作电流I，与回路的电阻值R成反比，这个电阻值R越大，电流I将会越小。
; U" |$ P' z7 C- A; [' m
由焦耳定律可知，电流流过PPTC产生的热量Q，与电流I的平方成正比，当回路的电流I只要增加一点，产生的热量Q将急剧增加，一旦PPTC内部累积的热量到达它动作所需要的温度，PPTC内部的导电通路将局部融化或断裂，PPTC会立刻呈现出很高的电阻值，从而将整个回路的电流限制在一个很小的范围内。
7 Q6 x" B' G$ k8 W( n
8 i. y" Q: t3 Q4 E2 @7 j由电功率的公式可知，在PPTC发生保护的情况下，此刻：


7 Y/ w+ z9 D1 g4 \! d) a        P输入＝PRt+PRL。
" D% p8 W: a  J# g

  n0 }, s0 }. J/ b式中：

- @( F0 }7 m  q# }        P输入：电源的输入功率

' A: [! b$ r' ^. r# u4 w/ W
& s4 \* `8 t- N8 M2 J        PRt：PTC承受的功率


        PRL：负载获得的功率
* Y3 v4 l& l& n, `9 [7 c, u% \7 y
/ |) `% T' c* x  o3 a6 |. b2 p
7 j8 z# r& o+ x  p; a# m- P由于可恢复保险丝发生保护动作以后，Rt>>RL
% W8 ~7 O5 @) }$ A

式中：

! ^* @: i8 u% J" f# z        Rt：PPTC的电阻值
5 [  B, Y2 y7 x2 j0 }4 e6 @
, Q% s: Y/ M0 Y6 e
) L! n/ Q% b8 u  p. z- ^        RL：负载的等效电阻值

5 v6 V% X0 W# ~, v  O  v  m: s
虽然流过二者的电流完全一致，但：
5 U! ]- |: Y& d* B4 G: m
        PRt(＝I^2*Rt)>>PRL(＝I^2*RL)
/ m- i# t# Q' t3 T
! Z" E; E+ Q8 T/ Q, R( S故：电源输入的功率，几乎都由PPTC来承担了，负载不再能够获得电功率，从而达到了保护负载的目的。

4 Q" e3 H+ M+ G: L: }: w

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PTC自恢复保险丝有以下3个基本的物理学定律