Selbstrückstellende Sicherungen von Littelfuse. Selbstwiederherstellende PTC-Sicherungen zum Schutz vor Stromüberlastungen. Parameter selbstwiederherstellender Sicherungen

In den Kommentaren zu meinem letzten Artikel wurde mir immer wieder vorgeworfen, dass ich eine Absicherung durch eine selbstrückstellende Sicherung nicht erwähnt habe. Um diese Ungerechtigkeit zu korrigieren, wollte ich dem Artikel zunächst nur ein zusätzliches Schutzsystem und eine kurze Erläuterung dazu hinzufügen. Ich bin jedoch zu dem Schluss gekommen, dass das Thema selbstrückstellende Sicherungen eine gesonderte Veröffentlichung verdient. Tatsache ist, dass ihr etablierter Name nicht wirklich das Wesentliche der Dinge widerspiegelt und die Leute oft anfangen, sich mit Datenblättern zu befassen und das Funktionsprinzip zu verstehen, wenn sie solche „elementaren“ Komponenten wie eine Sicherung verwenden, nachdem die erste Charge von Platinen auszufallen beginnt. Es ist gut, wenn es nicht serienmäßig ist. Unter dem Schnitt finden Sie also einen Versuch herauszufinden, um welche Art von Tier es sich handelt. PolySwitch, der ursprüngliche Name spiegelt übrigens das Wesen des Geräts besser wider und Sie können verstehen, womit es verwendet wird, wie und in welchen Fällen es sinnvoll ist, es zu verwenden.

Physik eines warmen Körpers.

PolySwitch, Das PPTC(Polymeric Positive Temperature Coefficient) ein Gerät mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands. In Wahrheit noch viel mehr Gemeinsamkeiten Es verfügt über einen Posistor oder eine bimetallische Thermosicherung und nicht über eine Schmelzsicherung, mit der es normalerweise in Verbindung gebracht wird, nicht zuletzt dank der Bemühungen von Vermarktern.
Der ganze Trick liegt im Material, aus dem unsere Sicherung besteht – es ist eine Matrix aus nichtleitendem Polymer, gemischt mit Ruß. Im kalten Zustand kristallisiert das Polymer und der Raum zwischen den Kristallen ist mit Kohlenstoffpartikeln gefüllt, wodurch viele leitende Ketten entstehen.

Wenn zu viel Strom durch die Sicherung fließt, beginnt sie sich zu erwärmen und irgendwann wird das Polymer amorph und nimmt an Größe zu. Durch diesen Anstieg beginnen die Kohlenstoffketten zu brechen, wodurch der Widerstand zunimmt und sich die Sicherung noch schneller erwärmt. Schließlich steigt der Widerstand der Sicherung so stark an, dass sie beginnt, den Stromfluss merklich zu begrenzen und so den externen Stromkreis zu schützen. Nachdem das Gerät abgekühlt ist, findet ein Kristallisationsprozess statt und die Sicherung wird wieder zu einem hervorragenden Leiter.
Wie die Temperaturabhängigkeit des Widerstands aussieht, ist aus der folgenden Abbildung ersichtlich

Auf der Kurve sind mehrere Punkte markiert, die für den Betrieb des Geräts charakteristisch sind. Unsere Sicherung ist ein ausgezeichneter Leiter, solange die Temperatur im Betriebsbereich von Punkt1 liegt< T

Ein ideales kugelförmiges Pferd im Vakuum.

Es ist Zeit, von der Theorie zur Praxis überzugehen. Lassen Sie uns ein einfaches Schema zum Schutz unseres wertvollen Geräts zusammenstellen, das so einfach ist, dass es laut GOST einfach unanständig aussehen würde.

Was passiert, wenn im Stromkreis plötzlich ein unzulässiger Strom auftritt, der den Betriebsstrom überschreitet? Der Widerstand des Materials, aus dem das Gerät besteht, beginnt zuzunehmen. Dies führt zu einem Anstieg des Spannungsabfalls und damit zu einer Verlustleistung von U*I. Dadurch steigt die Temperatur, was wiederum zu... Im Allgemeinen beginnt ein lawinenartiger Prozess der Erwärmung des Geräts mit gleichzeitiger Erhöhung des Widerstands. Dadurch sinkt die Leitfähigkeit des Geräts um Größenordnungen und dies führt zu der gewünschten Stromabnahme im Stromkreis.
Nachdem das Gerät abgekühlt ist, wird sein Widerstand wiederhergestellt. Im Gegensatz zu einer Sicherung mit Sicherungseinsatz ist unsere Ideale Sicherung nach einiger Zeit wieder einsatzbereit!
Ist es ideal? Versuchen wir es mit unserem bescheidenen Wissen über die Physik des Geräts herauszufinden.

Auf dem Papier war es glatt, aber sie vergaßen die Schluchten.

Vielleicht ist das Hauptproblem die Zeit. Zeit im Allgemeinen ist eine solche Substanz, dass es sehr schwer ist, sie zu besiegen, obwohl viele es wirklich wollten ... Aber reden wir nicht über Politik – näher an unseren Polymeren. Wie Sie wahrscheinlich schon vermutet haben, meine ich damit, dass die Veränderung der Kristallstruktur einer Substanz ein viel längerer Prozess ist als die Neuanordnung von Löchern mit Elektronen, beispielsweise in einer Tunneldiode. Außerdem dauert es einige Zeit, das Gerät auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen. Wenn der Strom durch die Sicherung daher plötzlich den Schwellenwert überschreitet, erfolgt die Begrenzung nicht sofort. Bei Strömen nahe dem Schwellwert kann dieser Vorgang mehrere Sekunden dauern, bei Strömen nahe dem für das Gerät maximal zulässigen Wert nur den Bruchteil einer Sekunde. Infolgedessen kann ein komplexes elektronisches Gerät während der Auslösung eines solchen Schutzes möglicherweise mehr als ein Dutzend Mal ausfallen. Um dies zu bestätigen, stelle ich ein typisches Diagramm der Reaktionszeit (vertikal) im Vergleich zum Strom, der sie verursacht hat (horizontal), für eine Hypothese zur Verfügung PTVC Gerät.

Bitte beachten Sie, dass die Grafik zum Vergleich zwei Abhängigkeiten zeigt, die bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen aufgenommen wurden. Ich hoffe, Sie erinnern sich noch daran, dass der Hauptgrund für die Umstrukturierung der Kristallstruktur die Temperatur des Materials ist und nicht der durch es fließende Strom. Dies bedeutet, dass bei sonst gleichen Bedingungen mehr Energie aufgewendet werden muss, um das Gerät von einer niedrigeren Temperatur in den Zustand der Metamorphose zu erhitzen als von einer höheren, was bedeutet, dass dieser Vorgang im ersten Fall länger dauert. Als Ergebnis erhalten wir die Abhängigkeit so wichtiger Parameter des Geräts wie des maximal garantierten Normalbetriebsstroms und des garantierten Betriebsstroms von der Umgebungstemperatur.

Vor der Darstellung der Grafik ist es angebracht, die wichtigsten technischen Merkmale dieser Geräteklasse zu erwähnen.

• Die maximale Betriebsspannung Umax ist die maximal zulässige Spannung, der ein Gerät bei Nennstrom ohne Zerstörung standhalten kann.
• Der maximal zulässige Strom Imax ist der maximale Strom, den das Gerät ohne Zerstörung aushalten kann.
• Der Bemessungsbetriebsstrom Ihold ist der maximale Strom, den das Gerät ohne Auslösung führen kann, d. h. ohne den Laststromkreis zu öffnen.
• Der minimale Betriebsstrom Itrip ist der minimale Strom durch das Gerät, der zu einem Übergang von einem leitenden Zustand in einen nichtleitenden Zustand führt, d. h. auslösen.
• Der Anfangswiderstand Rmin, Rmax ist der Widerstand des Geräts vor der ersten Inbetriebnahme (nach Erhalt vom Hersteller).

Am unteren Rand der Grafik befindet sich der Arbeitsbereich des Geräts. Was im mittleren Teil passiert, hängt offenbar von der relativen Position der Sterne am Himmel ab, aber da sich das Gerät im oberen Teil des Diagramms befindet, wird es eine Reise unternehmen, die zu Metamorphosen seiner Kristallstruktur führt und, Dadurch wird der Schutz ausgelöst.
Daher sollte PPTC in Geräten, die für den Betrieb in einem weiten Temperaturbereich vorgesehen sind, mit Vorsicht verwendet werden. Wenn Sie denken, dass die Probleme unseres Kandidaten für den Titel „Ideal Fuse“ vorbei sind, dann irren Sie sich. Er hat eine weitere Schwäche, die den Menschen innewohnt. Nach einem Stresszustand, der durch übermäßige Überhitzung verursacht wurde, muss er zur Normalität zurückkehren. Allerdings ist die Physik eines heißen Körpers der Physik eines weichen Körpers sehr ähnlich. Wie bei einem Menschen nach einem Schlaganfall wird unsere Sicherung nie wieder die gleiche sein! Um zu überzeugen, werde ich ein weiteres Diagramm des Rehabilitationsprozesses nach Stress durch übermäßig fließenden Strom geben, den die klugen Engländer „Trip Event“ nannten. und wie haben sie keine Angst vor unserem Rospotrebnadzor?

Die Grafik zeigt, dass der Wiederherstellungsprozess tagelang dauern kann, aber nie abgeschlossen ist. Mit jeder Schutzaktivierung wird der normale Widerstand unseres Geräts immer höher. Nach mehreren Dutzend Zyklen verliert das Gerät in der Regel die Fähigkeit, die ihm zugewiesenen Funktionen ordnungsgemäß auszuführen. Daher sollten Sie sie nicht dort einsetzen, wo Überlastungen mit hoher Frequenz möglich sind.
Vielleicht sollten wir hier aufhören und endlich mit der Diskussion von Anwendungsbereichen und Schaltungslösungen beginnen, aber es lohnt sich, noch einige weitere Nuancen zu besprechen, für die wir uns die Hauptmerkmale der weit verbreiteten Serie unseres Helden des Tages ansehen werden.

Achten Sie bei der Auswahl des Elements, das Sie im Projekt verwenden, auf den maximal zulässigen Betriebsstrom. Wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung besteht, sollten Sie auf eine alternative Schutzart zurückgreifen oder diese durch ein anderes Gerät begrenzen. Nun, zum Beispiel ein Drahtwiderstand.
Ein weiterer sehr wichtiger Parameter ist die maximale Betriebsspannung. Es ist klar, dass im Normalmodus des Geräts die Spannung an seinen Kontakten sehr niedrig ist, nach dem Umschalten in den Schutzmodus jedoch stark ansteigen kann. In naher Zukunft war dieser Parameter sehr klein und auf mehrere zehn Volt begrenzt, was den Einsatz solcher Sicherungen in Hochspannungskreisen, beispielsweise zum Schutz der Netzstromversorgung, unmöglich machte.
In letzter Zeit hat sich die Situation verbessert und es sind Serien erschienen, die für relativ hohe Spannungen ausgelegt sind, jedoch über sehr kleine Betriebsströme verfügen.

Lasst uns die Schlange und das zitternde Reh überqueren.

Gemessen an der Vielfalt der PolySwitch-Geräte, die der Markt bietet, ist es möglich und in manchen Fällen sogar notwendig, sie in den von Ihnen entwickelten Geräten zu verwenden, aber die Wahl eines bestimmten Geräts und die Art seiner Verwendung sollten mit großer Sorgfalt angegangen werden Pflege.
Bezüglich des Schaltungsdesigns funktioniert der direkte Austausch der Sicherungen am PolySwitch übrigens nur in den einfachsten Fällen gut. Zum Beispiel: zum Einbetten in Batteriefächern oder zum Schutz von Geräten (Elektromotoren, Aktuatoren, Montageblöcke) und Verkabelung in Automobilanwendungen. Diese. Geräte, die bei Überlastung nicht sofort ausfallen. Speziell für diesen Zweck gibt es eine breite Klasse von Ausführungen dieser Geräte in Form von Jumpern mit axialen Leitungen und sogar Scheiben für Batterien.

In den meisten Fällen sollte PolySwitch mit schneller wirkenden Schutzgeräten kombiniert werden. Dieser Ansatz ermöglicht es, viele ihrer Mängel zu kompensieren und wird daher erfolgreich zum Schutz von Computerperipheriegeräten eingesetzt. In der Telekommunikation zum Schutz von automatischen Telefonzentralen, Verteilerkästen und Netzwerkgeräten vor Stromstößen, die durch Netzspannung und Blitzschlag verursacht werden. Und auch beim Arbeiten mit Transformatoren, Alarmen, Lautsprechern, Steuer- und Messgeräten, Satellitenfernsehen und in vielen anderen Fällen.

Betrachten wir als Beispiel eine hypothetische Schaltung, die das Problem des Aufbaus eines hochgeschützten LED-Treibers, der von einem 220-V-Wechselspannungsnetz gespeist wird, umfassend löst.

In der ersten Stufe wird eine selbstrückstellende Sicherung in Verbindung mit einem Drahtwiderstand und einem Varistor verwendet. Ein Varistor schützt vor plötzlichen Spannungsspitzen und ein Widerstand begrenzt den im Stromkreis fließenden Strom. Ohne diesen Widerstand kann es im Moment des Einschaltens des Schaltnetzteils aufgrund der Ladung der Eingangskondensatoren zu einem unzulässig großen Stromimpuls durch die Sicherung kommen. Die zweite Schutzstufe schützt vor falscher Polaritätsumschaltung oder fehlerhaftem Anschluss einer Stromquelle mit zu hoher Spannung. Gleichzeitig wird im Notfall der Stoßstrom von der TVS-Schutzdiode übernommen und PolySwitch begrenzt den durch sie fließenden Strom und verhindert so einen thermischen Durchschlag. Diese Kombination ist übrigens bei der Entwicklung des Schaltungsdesigns so offensichtlich und so weit verbreitet, dass daraus eine eigene Geräteklasse entstanden ist – PolyZen. Eine sehr gelungene Hybride aus einer Schlange und einem zitternden Damhirsch.

Nun, am Ausgang dient unsere selbstrückstellende Sicherung dazu, einen Kurzschluss zu verhindern, sowie für den Fall, dass die LEDs oder ihr Treiber den Betriebsmodus aufgrund von Überhitzung oder einer Fehlfunktion verlassen.
Der Stromkreis enthält auch Elemente zum Schutz vor statischer Elektrizität, dies ist jedoch nicht mehr Gegenstand dieses Artikels ...

P.S.

Insbesondere um die Gefühle des Benutzers Kacang nicht noch einmal zu verletzen, möchte ich darauf hinweisen, dass bei der Erstellung des Artikels Materialien aus folgenden Quellen verwendet wurden:
en.wikipedia.org
www.platan.ru/
www.te.com/
www.led-e.ru/
sowie Wissensfragmente aus meinem Kopf, die ich während der Umsetzung verschiedener Projekte zur Entwicklung radioelektronischer Geräte, des Studiums am MIET und der aus der Schule übernommenen Gewohnheit gesammelt habe, in allem nach einer physischen Bedeutung zu suchen.

Das Funktionsprinzip einer herkömmlichen Sicherung basiert auf der thermischen Wirkung von elektrischem Strom. Ein dünner Kupferdraht wird in einen Keramik- oder Glaskolben gelegt, der durchbrennt, wenn der durch ihn fließende Strom plötzlich einen bestimmten vorgegebenen Wert überschreitet. Dies bringt die Notwendigkeit mit sich, eine solche Sicherung durch eine neue zu ersetzen.

Selbstrückstellende Sicherungen können im Gegensatz zu herkömmlichen Sicherungen mehrmals ausgelöst und zurückgesetzt werden. Diese selbstrückstellenden Sicherungen werden häufig in Computern und Spielekonsolen zum Schutz von USB- und HDMI-Anschlüssen sowie zum Schutz von Batterien in tragbaren Geräten verwendet.

Der Punkt ist dieser. In ein nichtleitendes kristallines Polymer sind winzige Rußpartikel eingebracht, die im gesamten Volumen des Polymers verteilt sind, sodass sie elektrischen Strom frei leiten können. Auf eine dünne Kunststofffolie werden stromdurchflossene Elektroden aufgesprüht, die die Energie über die gesamte Fläche des Elements verteilen. An den Elektroden sind Leitungen angebracht, die dazu dienen, das Element an den Stromkreis anzuschließen.

Ein Merkmal eines solchen leitfähigen Kunststoffs ist die hohe Nichtlinearität des positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCR), der dem Schutz des Stromkreises dient. Nachdem der Strom einen bestimmten Wert überschreitet, erwärmt sich das Element und der Widerstand des leitfähigen Kunststoffs steigt stark an, was zu einer Unterbrechung des Stromkreises führt, an den das Element angeschlossen ist.

Das Überschreiten der Temperaturschwelle führt zur Umwandlung der kristallinen Struktur des Polymers in eine amorphe Struktur und die Rußketten, durch die der Strom floss, werden nun zerstört – der Widerstand des Elements steigt stark an.

Schauen wir uns die Hauptmerkmale selbstwiederherstellender Sicherungen an.

1. Die maximale Betriebsspannung ist die Spannung, der die Sicherung ohne Zerstörung standhalten kann, sofern der Nennstrom durch sie fließt. Typischerweise liegt dieser Wert zwischen 6 und 600 Volt.

2. Der maximale Strom, der nicht zur Auslösung führt, der Nennstrom einer selbstheilenden Sicherung. Dies geschieht normalerweise im Bereich von 50 mA bis 40 A.

3. Mindestbetriebsstrom – der Wert des Stroms, bei dem der leitende Zustand in den nichtleitenden Zustand übergeht, d. h. der Stromwert, bei dem der Stromkreis öffnet.

4. Maximaler und minimaler Widerstand. Der Widerstand ist in Ordnung. Es empfiehlt sich, aus den verfügbaren Elementen ein Element mit dem niedrigsten Wert dieses Parameters auszuwählen, damit keine überschüssige Leistung verloren geht.

5. Betriebstemperatur (normalerweise von -400 °C bis +850 °C).

6. Betriebstemperatur, oder mit anderen Worten – „Schnapptemperatur“ (normalerweise von +1250 °C und mehr).

7. Der maximal zulässige Strom ist der maximale Strom, den das Element bei Nennspannung ohne Zerstörung aushalten kann. Wird dieser Strom überschritten, brennt die Sicherung einfach durch. Typischerweise wird dieser Wert in mehreren zehn Ampere gemessen.

8. Reaktionsgeschwindigkeit. Die Aufheizzeit bis zur Ansprechtemperatur beträgt den Bruchteil einer Sekunde und ist abhängig vom Überlaststrom und der Umgebungstemperatur. Diese Parameter sind in der Dokumentation für ein bestimmtes Modell angegeben.

Selbstrückstellende Sicherungen sind sowohl im Durchsteck- als auch im SMD-Gehäuse erhältlich. Im Aussehen ähneln solche Sicherungen Varistoren oder SMD-Widerständen und werden häufig in Schutzschaltungen verschiedener elektrischer Geräte verwendet.

Einer der Parameter, die die Zuverlässigkeit eines Produkts bestimmen, ist seine Wartbarkeit und Wiederherstellungsgeschwindigkeit. Angesichts des Trends zur Miniaturisierung von Produkten erfordert ein so einfacher Vorgang wie der Austausch einer ausgefallenen herkömmlichen Sicherung jedoch einen erheblichen Ressourcen- und Zeitaufwand, und wenn eine SMD-Sicherung verwendet wird, wird ein Austausch „vor Ort“ völlig unmöglich.

Dieses Problem kann durch den Wechsel von einer Sicherung zu einer selbstrückstellenden Sicherung gelöst werden.

Die selbstrückstellende Sicherung ist ein Polymer-Thermistor mit positivem Temperaturkoeffizienten. Das Sicherungsmaterial ist ein elektrisch leitfähiges Polymer mit einer Beimischung von Ruß. Die Kohlenstoffkonzentration ist so, dass das Polymer im kalten Zustand kristallisiert und der Raum zwischen den Kristallen mit Kohlenstoffpartikeln gefüllt ist. Der spezifische Widerstand des Materials ist niedrig. Mit zunehmender Temperatur geht das Polymer in einen amorphen Zustand über und nimmt an Größe zu. Kohlenstoffketten beginnen zu brechen, was zu einem schnellen Anstieg des spezifischen Widerstands führt.

Wenn der elektrische Strom, der durch das Polymer fließt, zunimmt, erwärmt es sich und der spezifische Widerstand steigt so stark an, dass das Material nicht mehr leitend wird. Auf diese Weise ist es möglich, den durch ihn fließenden Strom zu begrenzen und dadurch den externen Stromkreis zu schützen. Nach dem Abkühlen findet der umgekehrte Kristallisationsprozess statt und das Polymer wird wieder zum Leiter.

Die Temperaturabhängigkeit des Polymerwiderstands ist in Abbildung 2 dargestellt.

Es sollte berücksichtigt werden, dass der Hauptfaktor, der den spezifischen Widerstand eines Materials beeinflusst, seine Temperatur ist und nicht der durch es fließende Strom. Die Kurve zeigt zwei charakteristische Bereiche: „Normalbereich“, in dem das Produkt ein gewöhnlicher Leiter ist (Materialtemperatur unter 80 °C) und „Betriebsbereich“, wenn die Temperatur einen bestimmten Grenzwert erreicht und der Widerstand schnell anzusteigen beginnt und sich nahezu ändert exponentiell. Nach dem Abkühlen des Produkts wird seine Widerstandsfähigkeit wiederhergestellt.

Es dauert einige Zeit, das Material auf die Betriebstemperatur zu erwärmen, sodass die Strombegrenzung im Stromkreis nicht sofort eintritt. Bei niedrigen Strömen nahe dem Schwellenwert kann der Betrieb mehrere Sekunden dauern, bei Strömen nahe dem maximal zulässigen Wert nur den Bruchteil einer Sekunde.

Die Reaktionszeit wird auch von der Umgebungstemperatur beeinflusst. Um das Material aus einer niedrigeren Umgebungstemperatur in den Auslösezustand zu erhitzen, muss mehr Energie aufgewendet werden als aus einer höheren, was bedeutet, dass der Prozess in diesem Fall länger dauert. Daher hängen die Betriebszeit, der maximal garantierte normale Betriebsstrom (Haltestrom, Ihold) und der garantierte Betriebsstrom (Itrip) von der Umgebungstemperatur ab.

Unten im Diagramm, Abbildung 3, ist der Nennbetriebsbereich des Geräts, der Niederwiderstandsbereich, dargestellt. Oben in der Grafik befindet sich der Bereich des garantierten Betriebs. Im mittleren Teil der Grafik befindet sich ein Nichtarbeitsbereich, in dem die Einhaltung der Parameter weder standardisiert noch in irgendeiner Weise gewährleistet ist. Bei der Berechnung und dem Betrieb von Schaltungen mit selbstrückstellenden Sicherungen über einen weiten Umgebungstemperaturbereich ist dies zu berücksichtigen und unbedingt einzuhalten.

Hauptparameter selbstwiederherstellender Sicherungen:

• U max ist die maximale Spannung, der ein Produkt ohne Zerstörung oder Beschädigung standhalten kann, wenn durch es ein Strom von maximal Imax fließt.
• I max – der maximale Strom, der durch das Produkt fließt, bei dem es nicht zu seiner Zerstörung oder Beschädigung kommt, wenn an das Produkt eine Spannung angelegt wird, die Umax nicht überschreitet.
• I-Halten – der maximale Strom, der durch das Produkt fließt, bei dem es bei einer Umgebungstemperatur von +20°C nicht abschaltet (Haltestrom).
• I trip – der minimale Strom, der durch das Produkt fließt, bei dem es sich bei einer Umgebungstemperatur von +20 °C ausschaltet (Betriebsstrom).
• T-Auslösung – Die Reaktionszeit des Produkts. Sie charakterisiert die Zeit des Übergangs des Produkts in einen nichtleitenden Zustand und hängt stark von der durch das Produkt fließenden Strommenge und der Umgebungstemperatur ab. Je höher der Strom und die Temperatur, desto schneller erfolgt der Übergang. Der Reaktionszeitbereich beginnt bei einigen Millisekunden.
• Pd – Verlustleistung des Produkts im ausgeschalteten (geschlossenen und beheizten) Zustand bei einer Umgebungstemperatur von +20 °C.
• Betriebstemperaturbereich, °C – beträgt in der Regel -40°С…+85°C. In diesem Bereich erreicht das Produkt nicht die Übergangstemperatur.

Achten Sie bei der Auswahl der Sicherung, die Sie in Ihren Lösungen verwenden, auf den maximal zulässigen Betriebsstrom. Manchmal gelingt es dem Gerät beim Übergang in den geschlossenen Zustand, vollständig zusammenzubrechen. Bei hoher Wahrscheinlichkeit einer Überschreitung des Maximalstroms lohnt sich der Einsatz einer herkömmlichen Sicherung oder die Begrenzung des Maximalstroms (Kurzschlussstrom) durch einen zusätzlichen Widerstand.

Ein weiterer sehr wichtiger Parameter ist die maximale Betriebsspannung. Wenn sich das Gerät im Normalmodus befindet, ist die Spannung an seinen Kontakten sehr gering. Beim Eintritt in den auslösenden Zustand kann es jedoch stark ansteigen. Derzeit gibt es eine Reihe von selbstrückstellenden Sicherungen, die für Hochspannung ausgelegt sind, aber auch niedrige Betriebsströme haben.

Durch den Einsatz von selbstrückstellenden Sicherungen in Kombination mit schneller reagierenden Schutzgeräten können die Schutzanforderungen vollständig erfüllt werden. Diese Kombination wird erfolgreich zum Schutz von Computerperipheriegeräten, in der Telekommunikation, zum Schutz von automatischen Telefonzentralen, Querverbindern und Netzwerkgeräten vor Stromstößen durch Netzspannung und Blitzschlag eingesetzt. Darüber hinaus werden selbstrückstellende Sicherungen aktiv in Computern und Spielekonsolen eingesetzt, um Anschlüsse (z. B. USB, HDMI) sowie Batterien in tragbaren Geräten zu schützen.

Nachfolgend finden Sie Beispiele für den Aufbau von Schaltkreisen mit einer selbstrückstellenden Sicherung.

Zusammenfassung

Überall dort, wo eine Stromquelle und Last vorhanden ist, können selbstwiederherstellende Sicherungen eingesetzt werden. Die Tatsache, dass diese Sicherungen automatisch zurückgesetzt werden, unterscheidet sie als eine Klasse von Stromkreisschutzgeräten. Kompetente Entwickler kennen die Besonderheiten ihrer Anwendung und Bedienung und berücksichtigen diese.

Da selbstrückstellende Sicherungen wartungsfrei sind, können sie als Schutzgeräte für eingebettete Schaltkreise verwendet werden. Diese Produkte „finden sich“ in fast allen Geräten, vom Haushaltsgebrauch über kleine und mittlere Unternehmen bis hin zum Einsatz in Großunternehmen, wo nur minimaler menschlicher Eingriff erforderlich ist.

Zu den Vorteilen gehören:

• Niedrige Kosten.
• Platzsparend (auch auf der Leiterplatte).
• Keine Wartung erforderlich.

Zu den Nachteilen zählen:

Die Notwendigkeit, die Einhaltung aller Betriebsarten sicherzustellen, auch im ausgelösten Zustand (Schutzzustand).

Eine selbstrückstellende Sicherung ist ein Trägheitsgerät; sie eignet sich nicht zum Schutz von Stromkreisen, die empfindlich auf kurze Stromstöße reagieren. In solchen Fällen muss es in Verbindung mit anderen Schutzelementen verwendet werden – Suppressoren, Varistoren, Ableitern, Zenerdioden, aber die Notwendigkeit, den maximalen Strom im Stromkreis zu begrenzen, bleibt bestehen.

Der Auslösestrom einer selbstrückstellenden Sicherung hängt von der Umgebungstemperatur ab. Je höher es ist, desto kleiner ist es. Wenn ein Betrieb in einem erweiterten Umgebungstemperaturbereich erforderlich ist, muss die Möglichkeit einer Fehlauslösung der Sicherung in Betracht gezogen werden.

Selbstrückstellende Sicherungen sind im Sortiment der Unternehmensgruppe Promelektronika durch Produkte führender Unternehmen wie Littelfuse und Bourns vertreten.

Bezeichnung der Reihe selbstwiederherstellender Sicherungen

Aussehen

Selbstrückstellende Sicherung Mit anderen Worten: Wir können anrufen wiederverwendbare Sicherung. Die Sicherung ist ein Polymerwiderstand mit einem positiven Widerstandstemperaturkoeffizienten. Wird zum Überstromschutz von Stromkreisen oder zum gleichzeitigen Spannungs- und Stromschutz verwendet von 3A bis 100A Und von 6V bis 250V.

Selbstrückstellende Sicherungen unterscheiden sich von herkömmlichen Konstruktionen durch das Fehlen eines Sicherungseinsatzes und die Fähigkeit selbstheilende Leitfähigkeiten nachdem der Reiz ausgelöst und abgeschlossen wurde.

Automatische Wiederherstellung der Sicherung reduziert Zeit und Kosten für die Wartung und Reparatur elektrischer Anlagen.

Ein Anstieg des Durchgangsstroms oder der Umgebungstemperatur über die Nennwerte hinaus führt innerhalb der Grenzen zu einer Erhöhung des Sicherungswiderstands von 0,0026 Ohm bis 60 Ohm, Schmelzen kristalliner leitfähiger Partikel und anschließendes Öffnen des Stromkreises. Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der jeweiligen Serie ab und dauert innerhalb von 0,15 s bis 40,00 s.

Nach dem Zurücksetzen des Stromkreises sinkt die Temperatur der Sicherung und stellt ihre ursprünglichen Eigenschaften wieder her. Es kommt zur Selbstheilung. Es ist darauf hinzuweisen, dass Die Anzahl der Operationen ist begrenzt. Nach jeder Operation lässt die Leistung nach.

Auswahl der passenden Sicherung Folgende Merkmale sind zu beachten: Sicherungstyp (mit radialen, axialen Anschlüssen oder für Oberflächenmontage in SMD-Ausführung), maximaler nicht auslösender Strom (es wird empfohlen, einen Wert zu wählen, der höher ist als der Strom des Stromkreises), maximale Betriebsspannung und Temperatur der Betriebsumgebung, die sich auf den Betriebsstrom auswirken.

Es gelten die abgebildeten Sicherungen in Computer-, Telekommunikations- und Crossover-Geräten, medizinischen Messgeräten, Batterien, Automobil- und anderen elektrischen Geräten.

Detaillierte Eigenschaften und Hauptparameter selbstwiederherstellender Sicherungen erscheinen in den Tabellen. Erläuterung der Kennzeichnungen, Abhängigkeit des Stromes, der nicht zum Betrieb führt, von der Umgebungstemperatur, Abmessungen, Installations- und Lötempfehlungen sind unten angegeben.

Die Betriebsgarantie der von uns gelieferten selbstrückstellenden Sicherungen beträgt 2 Jahre. Dies wird durch Dokumente von angemessener Qualität unterstützt.

Der Endpreis für eine selbstrückstellende Sicherung hängt von der Menge, der Lieferzeit, dem Hersteller, dem Herkunftsland und der Zahlungsweise ab.

Ja, es gibt so ein cleveres elektronisches Bauteil mit einem sehr langen Namen – eine selbstrückstellende Sicherung. Was ist das für ein „Biest“ und wie funktioniert es? Darüber werden wir sprechen.

Jeder kennt die übliche Sicherung. Es ist einfach gestaltet und funktioniert außergewöhnlich gut. Das Funktionsprinzip basiert auf der thermischen Wirkung von elektrischem Strom.

Es wird ein dünner Kupferdraht genommen, der einer bestimmten Strommenge standhalten kann, und in einen Glas- oder Keramikkolben gelegt, damit das geschmolzene Metall beim Auslösen nicht in verschiedene Richtungen spritzt. Manchmal rettet Sie dieses Schutzelement im Falle eines Kurzschlusses im Stromkreis, aber das Problem ist, dass es selbst für immer „stirbt“.

Um eine defekte Sicherung auszutauschen, müssen Sie das Gerätegehäuse öffnen und die durchgebrannte Sicherung ersetzen. Die Durchführung eines solchen Vorgangs ist jedoch nicht immer bequem und auch nicht immer erforderlich. Daher ist in solchen Fällen eine selbstrückstellende Sicherung ein sehr logischer Ersatz für eine Sicherung.

Selbstrückstellende Sicherungen werden häufig in Computern und Spielekonsolen verwendet, um Anschlüsse (z. B. USB, HDMI) sowie Batterien in tragbaren Geräten zu schützen.

Lassen Sie uns also herausfinden, wie eine selbstrückstellende Sicherung funktioniert (wir nennen sie kurz). JV) sowie die wichtigsten Parameter.

Die selbstrückstellende Sicherung besteht aus speziellem leitfähigem Kunststoff. Bei diesem Kunststoff handelt es sich um einen besonderen Stoff. Es besteht aus einem nichtleitenden kristallinen Polymer und darin eingebrachten winzigen Rußpartikeln. Rußpartikel sind im gesamten Polymer verteilt und elektrischen Strom frei leiten.

Der Kunststoff selbst wird zu einer dünnen Folie geformt und stromführende Elektroden auf die Oberfläche aufgesprüht. Durch die Elektroden ist eine Energieverteilung über die gesamte Fläche möglich. An den Elektroden sind Spaten- oder Drahtleitungen angebracht, wodurch das Joint Venture an den Stromkreis angeschlossen wird.

Das Hauptmerkmal von leitfähigem Kunststoff ist sein hoher nichtlinearer positiver Temperaturkoeffizient des Widerstands ( TKS). Einfach ausgedrückt leitet leitfähiger Kunststoff Strom, bis seine Temperatur einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

Danach steigt der Widerstand des leitfähigen Kunststoffs stark an, was zu einer Unterbrechung des Stromkreises führt. Dies liegt daran, dass bei Überschreiten der Temperaturschwelle die kristalline Struktur des Polymers in eine amorphe umgewandelt wird und die Rußketten, durch die der Strom floss, zerstört werden. Dies führt zu einem starken Widerstandsanstieg.

Woher kommt die Wärme, die zu einer Änderung des Phasenzustands des Polymers führt? Zu einem Temperaturanstieg des Polymers kommt es, weil im Notbetrieb ein Strom durch die selbstrückstellende Sicherung zu fließen beginnt, der den Nennwert (d. h. den Betriebswert) der Sicherung übersteigt. Gleichzeitig steigt durch die thermische Wirkung des Stroms die Temperatur des Sicherungsmaterials. Dies wiederum führt zum Auslösen der Sicherung.

Parameter selbstwiederherstellender Sicherungen.

Um eine selbstrückstellende Sicherung für ein bestimmtes Gerät richtig auszuwählen, müssen Sie deren grundlegende Parameter kennen. Schauen wir sie uns an.

Maximale Betriebsspannung ( Vmax oder Umax, V). Die Spannung, der eine selbstrückstellende Sicherung ohne Zerstörung standhalten kann, wenn der Nennstrom durch sie fließt. Zum Schutz eines USB-Ports eignet sich beispielsweise ein SP mit einer maximalen Betriebsspannung von 6 Volt.

Bemessungsbetriebsstrom oder Haltestrom ( ICH HALTE oder Ich h, A). Der Strom, den eine selbstrückstellende Sicherung durch sich selbst führen kann, ohne „auszulösen“.

Mindestbetriebsstrom ( Ich stolpere oder ES, A). Der minimale Strom durch den SP, bei dem ein Übergang von einem leitenden Zustand in einen nichtleitenden Zustand erfolgt. Mit anderen Worten, dies ist der Strom, bei dem die selbstrückstellende Sicherung „auslöst“ – den Stromkreis öffnet.

Minimaler und maximaler Widerstand ( Rmin Und R 1max, Ohm). Dies ist der Widerstand einer selbstrückstellenden Sicherung. Mit anderen Worten können wir sagen, dass dies der Widerstand des Joint Ventures in einem funktionierenden, leitenden Zustand ist. Der Parameter R min ist der Mindestwiderstand des Joint Ventures und R 1max ist der Widerstand der Sicherung 1 Stunde nach der letzten Fahrt. Beide Parameter werden für eine bestimmte Temperatur angegeben, beispielsweise für 23 0 C. R min und R 1max werden üblicherweise einfacher angegeben, beispielsweise so: R = 0,5...1,17 (Ohm).

Tatsächlich ist dies ein sehr wichtiger Parameter. Je kleiner sie ist, desto besser, da die Sicherung immer in Reihe zum Stromverbraucher (vor der Last) geschaltet ist. Und wie Sie wissen, geht Macht durch Widerstand verloren. Bei Geräten, die über autonome Stromquellen (Akkus, Batterien) betrieben werden, ist es besser, ein Netzteil mit geringem Widerstand im Betriebszustand zu wählen.

Die Betriebstemperatur einer selbstrückstellenden Sicherung liegt üblicherweise im Bereich von -40 0 C Vor +85 0 С. Bei dieser Temperatur ändert sich der Widerstand des Joint Ventures praktisch nicht und liegt im Bereich R min - R max. Die „Schnapptemperatur“, oder mit anderen Worten die Betätigungstemperatur, liegt normalerweise bei +125 0 С und höher.

Noch ein Parameter. Maximal zulässiger Strom ( Imax, A). Dies ist der maximale Kurzschlussstrom, dem eine selbstrückstellende Sicherung bei Nennspannung (V max) ohne Zerstörung standhalten kann. Wenn der Strom durch das Joint Venture den Wert I max überschreitet, wird es für immer ausfallen (tatsächlich wird es „durchbrennen“). Typischerweise liegt der Wert dieses Parameters im Bereich von mehreren zehn Ampere (40 - 100 A).

Ein weiterer sehr wichtiger Parameter ist die Betriebsgeschwindigkeit des SP ( Max. Zeit zu stolpern). Da das Aufheizen einige Zeit in Anspruch nimmt, löst die Sicherung nicht sofort, sondern erst nach einiger Zeit aus. Es ist ziemlich klein und beträgt den Bruchteil einer Sekunde. Die Ansprechzeit hängt vom Überlaststrom und der Umgebungstemperatur ab. Parameter wie die Reaktionszeit sind in der Dokumentation für ein bestimmtes Modell einer selbstrückstellenden Sicherung angegeben.

Selbstrückstellende Sicherungen sind sowohl in herkömmlichen Gehäusen für die Durchsteckmontage (THT-Technologie) als auch für die Oberflächenmontage (SMT-Technologie) erhältlich. SPs für den Einbau in Löcher sehen äußerlich wie Varistoren aus und haben entweder ein Scheibengehäuse oder ein rechteckiges.



Oberflächenmontierte SPs ähneln SMD-Widerständen, haben jedoch möglicherweise ein anderes Gehäuse (normalerweise in Form einer Platte mit Bandleitungen).



Selbstrückstellende Sicherungen werden von Unternehmen wie Bourns und Fuzetec hergestellt.

Anwendungsbeispiel.

Ein Beispiel für die Verwendung einer selbstrückstellenden Sicherung wäre der Einsatz in einem Netzteil, der auf den Seiten der Website beschrieben wurde.



Es verwendet eine selbstrückstellende Sicherung in Verbindung mit anderen Schutzelementen. Das Auslösen des Schutzes führt nicht zum irreversiblen Durchbrennen der Sicherung und das Gerät beginnt sofort nach Beseitigung des Fehlers oder Kurzschlusses im Stromkreis zu arbeiten.