เบื่อกับการต้องเปลี่ยนฟิวส์ที่ขาดอยู่ตลอดเวลาใช่ไหม? กังวลเกี่ยวกับกระแสไฟเกินในวงจรใช่ไหม? พบกับ "เกราะป้องกัน" ของการป้องกันวงจร - ฟิวส์แบบรีเซ็ตได้ PPTC ส่วนประกอบที่เป็นนวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่ปกป้องวงจรเหมือนฟิวส์ทั่วไปเท่านั้น แต่ยังรีเซ็ตตัวเองโดยอัตโนมัติหลังจากแก้ไขสภาวะความผิดปกติแล้ว ทำให้เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับวิศวกรและเป็นโซลูชันที่สะดวกสำหรับทุกคน

อุปกรณ์ PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient) หรือที่รู้จักกันในชื่อเทอร์มิสเตอร์สัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกแบบโพลิเมอร์ เป็นตัวต้านทานที่ไวต่อความร้อนซึ่งทำจากวัสดุโพลิเมอร์ โครงสร้างภายในประกอบด้วยเมทริกซ์โพลิเมอร์ที่มีอนุภาคคาร์บอนแบล็กนำไฟฟ้าฝังอยู่สม่ำเสมอ (รูปที่ 1)

ภายใต้สภาวะปกติ อุปกรณ์ PPTC จะรักษาความต้านทานต่ำ ทำให้กระแสไฟไหลผ่านวงจรได้อย่างอิสระ อย่างไรก็ตาม เมื่อเกิดกระแสไฟเกินผิดปกติ PPTC จะเริ่มร้อนขึ้นเนื่องจากการให้ความร้อนแบบ I²R ความร้อนนี้ทำให้เมทริกซ์โพลิเมอร์ขยายตัว แยกอนุภาคคาร์บอนแบล็กนำไฟฟ้า และเพิ่มความต้านทานของอุปกรณ์อย่างมาก เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นถึงประมาณ 125°C ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (รูปที่ 2) ซึ่งจำกัดการไหลของกระแสไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อุปกรณ์จะรักษาสถานะความต้านทานสูงนี้ไว้จนกว่าจะมีการขจัดสภาวะความผิดปกติ (โดยทั่วไปคือการขัดจังหวะพลังงาน) เมื่อ PPTC เย็นลง เมทริกซ์โพลิเมอร์จะหดตัว เชื่อมต่ออนุภาคคาร์บอนแบล็กอีกครั้ง และคืนค่าอุปกรณ์ให้กลับสู่สถานะความต้านทานต่ำเดิม ความสามารถในการรีเซ็ตอัตโนมัตินี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการเปลี่ยน ทำให้ได้รับชื่อ "ฟิวส์แบบรีเซ็ตได้" สำหรับอุปกรณ์ PPTC

การเลือกอุปกรณ์ PPTC ที่เหมาะสมต้องพิจารณาข้อกำหนดที่สำคัญหลายประการอย่างรอบคอบ:

กระแสไฟสูงสุดที่อุปกรณ์ PPTC สามารถรับได้ตลอดไปโดยไม่สะดุด วัดที่ 23/25°C ในอากาศนิ่ง สิ่งนี้แสดงถึงขีดจำกัดกระแสไฟในการทำงานปกติ

กระแสไฟขั้นต่ำที่จำเป็นในการทำให้อุปกรณ์ PPTC ทริป โดยทั่วไปคือ 2-3 เท่าของกระแสไฟค้าง

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ PPTC สามารถทนได้โดยไม่เสียหายเมื่อรับกระแสไฟที่กำหนด (Imax)

กระแสไฟสูงสุดที่อุปกรณ์สามารถทนได้โดยไม่เสียหายเมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดความสามารถในการป้องกัน

การใช้พลังงานของอุปกรณ์ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพทางความร้อน

ระยะเวลาที่นานที่สุดที่อุปกรณ์ต้องใช้ในการลดกระแสไฟลงเหลือ 50% ของค่าเริ่มต้นเมื่อสัมผัสกับสภาวะกระแสไฟเกินที่ระบุ ซึ่งบ่งบอกถึงความเร็วในการตอบสนอง

• Rmin: ความต้านทานคงที่ขั้นต่ำก่อนการบัดกรี
• Rmax: ความต้านทานคงที่สูงสุดก่อนการบัดกรี
• R1max: ความต้านทานสูงสุดหนึ่งชั่วโมงหลังการบัดกรีที่ 23/25°C

หมายเหตุ: ความต้านทานหลังการบัดกรีมักจะเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการวัดเวลาทริป ซึ่งควรดำเนินการหลังจากช่วงเวลาการทรงตัวหนึ่งชั่วโมง

การเลือก PPTC ที่เหมาะสมต้องมีการวิเคราะห์ความต้องการของแอปพลิเคชันอย่างรอบคอบ:

กระแสไฟค้างของอุปกรณ์ที่เลือกต้องเกินกระแสไฟในการทำงานปกติสูงสุดของวงจร โดยคำนึงถึงผลกระทบของอุณหภูมิ ดังที่แสดงในตารางที่ 1 กระแสไฟค้างจะลดลงเมื่ออุณหภูมิโดยรอบสูงขึ้น ซึ่งต้องมีการตรวจสอบว่าอุปกรณ์จะรักษากำลังไฟที่เพียงพอที่อุณหภูมิในการทำงานสูงสุด

พิกัดแรงดันไฟฟ้าของ PPTC ต้องเท่ากับหรือเกินแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดของวงจร ในระหว่างโหมดการป้องกัน แรงดันไฟฟ้าของวงจรเกือบทั้งหมดจะปรากฏทั่ว PPTC พิกัดแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เพียงพออาจป้องกันการรีเซ็ตที่เหมาะสมหลังจากการล้างความผิดพลาดและลดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

เมื่อใช้ก่อนอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก PPTC จะต้องทนต่อแรงดันไฟฟ้ากระชากชั่วคราว ซึ่งจำเป็นต้องมีพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นหรือการวางตำแหน่งเชิงกลยุทธ์หลังจากส่วนประกอบป้องกันไฟกระชากหลัก

อุปกรณ์ PPTC ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในสถานการณ์การป้องกันวงจรจำนวนมาก:

ใช้กันทั่วไปในการสื่อสาร ความปลอดภัย อุตสาหกรรม ยานยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเพื่อป้องกันสายไฟ อินเทอร์เฟซการสื่อสาร และพอร์ต I/O จากไฟฟ้าลัดวงจรและกระแสไฟเกิน เมื่อเทียบกับฟิวส์ทั่วไป PPTC จะช่วยลดความต้องการในการบำรุงรักษาและการเปลี่ยน (รูปที่ 3)

ในระบบป้องกันไฟกระชากหลายขั้นตอน อุปกรณ์ PPTC ทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบอนุกรมในอุดมคติระหว่างตัวป้องกันหลัก (MOV/GDT) และตัวป้องกันรอง (TVS/ESD) ความต้านทานของอุปกรณ์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมสำหรับการจัดการพลังงานไฟกระชากที่มีประสิทธิภาพ (รูปที่ 4)

PPTC ที่จับคู่กับตัวป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินสามารถปกป้องวงจรจากการเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าสูงโดยไม่ได้ตั้งใจ เมื่อรวมกับส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าเกินที่เหมาะสม PPTC จะจำกัดกระแสไฟอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันความเสียหายของตัวป้องกันในระหว่างสภาวะความผิดพลาดที่ยาวนาน (รูปที่ 5)

สำหรับแอปพลิเคชันพลังงาน DC ที่ไม่สามารถยอมรับแรงดันไฟฟ้าตกของไดโอดอนุกรมได้ อุปกรณ์ PPTC ที่รวมกับไดโอด TVS ทิศทางเดียวให้การป้องกันการเชื่อมต่อย้อนกลับที่มีประสิทธิภาพโดยไม่มีการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าอย่างมาก (รูปที่ 6)

ด้วยการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ของการป้องกันและความสามารถในการรีเซ็ตอัตโนมัติ ฟิวส์แบบรีเซ็ตได้ PPTC ได้กลายเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับหลักการทำงาน ข้อมูลจำเพาะ และเทคนิคการใช้งานช่วยให้วิศวกรสามารถนำโซลูชันการป้องกันวงจรที่เชื่อถือได้และไม่ต้องบำรุงรักษามาใช้ได้