标签: 过流保护原理

自恢复保险丝在很多地方可以替代一次性保险丝的使用，可以节省不少维修的成本。   但很多人还没接触到自恢复保险丝元器件，更有工程师对其过流保护的原理理解不深，在使用时往往不能准确的选择适合自己电路的型号，不能起到想要的效果，这里对自恢复保险丝的过流保护原理做个简单的介绍。   首先，自恢复保险丝的过流保护作用是由其自身的材料特性来决定的。   因为自恢复保险丝自身电阻值是对温度敏感的，因此自恢复保险丝属于热敏电阻。   且其电阻值是随着温度的升高而呈现正向的升高变化的，专业术语叫正温度系数（英文简称为PTC，是Positive Temperature Coefficient的缩写），因此属于正温度系数热敏电阻，这是他的标准学名。   也有人经常把自恢复保险丝叫做“PTC热敏电阻”或“热敏电阻PTC”，有的干脆直接叫“PTC”代之自恢复保险丝。   最关键的特性是自恢复保险丝的电阻值随温度变化呈现非线性正向变化的。   其内部的温度超过一定的值（临界点温度）时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，这个临界点温度是有居里夫人发现的，因此被称为居里温度（经常称之为温度变化的居里点），自恢复保险丝阻值变化的居里温度是130摄氏度（是指自恢复保险丝元器件的内部温度）。     自恢复保险丝阻值随温度的非线性阶跃式变化曲线图   Tc为居里温度（130℃）   我们都知道电热功的转换关系，即电流经过电阻时会做功向热能转换。   当自恢复保险丝未启动保护前，其电阻值很小的（大多数都不到一个欧姆，有少量型号比较大的自恢复保险丝元器件因为应用的需要电阻值也有做到几十个欧姆的），这时若电路正常工作，正常工作的电流通过自恢复保险丝（正温度系数热敏电阻）元器件时，其发热很小，与自身散热形成一个平衡，内部温度不会持续升高，电阻也是处于稳定的低阻状态。   若是电路出现故障，比如电机堵转，电路中电流会急剧上升，这时自恢复保险丝内部电流做功和发热迅速增大，内部温度急剧上升，当内部温度达到130℃时，电阻值发生突变增大呈现高阻状态（电阻值变化率大约在十的五到六次方之间），同时电路电流迅速降低下来，对电路设备起到保护作用。   自恢复保险丝启动保护时的状态是高阻态，电路电流并没有中断，仍有很小的残余电流，残余电流是可以维持自恢复保险丝处于一个稳定的保护状态而不发生变化（商家一般承诺维持保护状态24小时不烧不裂，并不能保证器件本身性状不变）。   因此自恢复保险丝处于保护状态时从外部触摸是可以感觉到它是发烫的，这是正常表现。让自恢复保险丝恢复到保护前状态必须先切断电源，待其散热降温，内部温度低于130摄氏度后即可恢复。   我们的小家电一般在工作中若遇到类似问题，一般会拔掉电源，排除故障（如排除小家电的电机堵转原因），再通电时基本上自恢复保险丝已经可以恢复到保护前的低阻状态，电路就可以恢复正常工作了。   相关阅读： 自恢复保险丝过流保护原理之材料特性       欢迎大家转载本博客文章，但请保留出处链接，感谢！   自恢复保险丝专栏博客： http://forum.eet-cn.com/BLOG_renzhijia_1936.HTM      

这篇博文从高分子自恢复保险丝的材料特性来讲其过流保护原理。   自恢复保险丝的材料特性是决定其被应用于过流保护功能的决定性因素，高分子自恢复保险丝产品由美国瑞侃（后被泰科公司收购兼并）发明，采用高分子有机聚合物树脂及纳米导电晶粒在高压、高温反应的条件下，经过特殊工艺加工制成。   正常情况下，纳米导电晶体随树脂基链形成链状导电通路，保险丝正常工作，呈低阻态；当电路发生短路故障或过载时，电流增大，其通过电热转换发热内部温度升高，温度升高达到居里温度（130℃）时，器件会发生膨胀，其态密度迅速减小，相变增大，内部的导电链路呈雪崩态变或断裂，保险丝电阻呈阶跃式升迁到高组态，电流被迅速“夹断”（变成微小），从而起到电路限流保护的作用。   其“夹断”后的电路中的微小电流使得保险丝一直维持在保护状态，当断电和故障排除后，其积温降低，态密度增大，相变复原，纳米晶体还原成链状导电通路，自恢复保险丝恢复为正常状态。   自恢复保险丝启动保护和恢复的内部变化示意图     Tc 居里温度 Curie temperature 自恢复保险丝“阻值R-温度T”的阶跃式非线性变化曲线图     相关阅读：   讲解自恢复保险丝的过流保护原理   欢迎大家转载本博客文章，但请保留出处链接，自恢复保险丝专栏博客： http://forum.eet-cn.com/BLOG_renzhijia_1936.HTM