使电子电路免受损害的协同电路保护方案(一)

CPTC是“脆”物质而PPTC是“软”物质，冷热冲击会给“脆”物质带来更多的热应力；

（3）“脆”物质易受振动损坏，“软”物质高分子具有更高的耐热冲击能力；

PolySwitch（PSW）保护元件（PPTC）是由聚合物PTC原料掺合半导体材料制成的，如图3所示。在正常温度下原材料紧密的将导体束缚在结晶状的结构，形成一个低电阻连接。然而，当大电流通过或周围环境温度升高导致PPTC元件的温度高于动作温度时，在聚合物中的导体融化而变成无规律排列，体积膨胀并导致电阻迅速提高。

（4）CPTC电阻变化较平缓，动作后表面温度高，同一条件下，CPTC较PPTC有较高的漏电流。

在使用中，PolySwitch（PSW）聚合物PTC（PPTC）和被保护电路的连接图如图4所示。PPTC元件和被保护电路串联连接，当电路中的电流迅速增加时，PPTC的电阻迅速增加，从而限制电路过电流，实现对被保护对象的保护，这一过程被称之为PPTC的“动作”。这一动作是由于I2R产生的热量而加热元件内产生的热量，使PPTC元件温度迅速升高而造成的。

图4PolySwitch（PSW）聚合物PTC（PPTC）和被保护电路的连接图

PolySwitch（PSW）聚合物PTC（PPTC）动作的工作原理是能量的平衡，当电流流过PolySwitch元件时，由于I2R的关系产生热量，而产生的热量会部分或全部散发到环境中，没散发出的热量会提高PolySwitch元件的温度。

在图5中的点1时温度较低，产生的热和散发的热达到平衡。但是，当电路中流过较大的电流或产生过多的热时，使PolySwitch元件的温度升高，然而当电流或环境温度增加不显著，PolySwitch元件产生的热可以散发到外部环境中，而在点2达到平衡。当电流或环境温度再增加时，PolySwitch元件的温度会再达到一个更高的温度，如图5中的点3时，此时如果电流或环境温度再进一步增加时，PolySwitch元件产生的热量大于散发出去的热量，使得PolySwitch元件的温度迅速增高，在这个阶段，很小的温度变化就会产生很大的阻值变化，这一现象可从图5中的点3和点4的变化看出，这时PolySwitch元件处于保护动作状态，PolySwitch元件的阻值升高限制了通过电路中的电流，从而实现电路过电流保护的控制功能。当温度回降到正常温度时，PolySwitch元件的阻值又回到低电阻状态。

图6表示PPTC元件过电流/过温度后，过电流/过温度故障消除以后，PPTC元件阻值的恢复曲线。可见，即使若干小时后，PPTC元件的阻值仍然大于初始阻值，电阻的减小将需持续一段较长的时间，最终电阻才会接近初始电阻，这个时间可能是几天、几个月或几年。但是，为了实现保护控制，要使PPTC元件的阻值恢复到初始值是不实际的。所以，选用PPTC元件时，在决定PPTC的保持电流就应考虑PPTC的初始电阻RImax的值，即PPTC元件动作后并恢复1小时后的电阻值这个参数。

2.5过电压保护器件（SiBar）

过电压保护器件按工作原理可以分为钳位型过电压保护器件和折返式过电压保护器件。常用的钳位型过电压保护器件有MOV（MetaloxideVaristors）和二极管，而折返式过电压保护器件有GDT和可控硅过电压保护器件，折返式过电压保护器件的I/V曲线如图7所示。图7中有关参数的含义如表2所示。折返式过电压保护器件较钳位型过电压保护器件具有体积小和功耗低的优点。SiBar就是一种N型半导体的折返式的可控硅浪涌过电压保护器件（TSP）。

SiBar在浪涌电压超过击穿电压时候起分流的作用。当浪涌电压超过击穿电压时，SiBar工作在保护特性曲线的低阻区，形成一个低阻通路，有效地降低过电压。SiBar器件保持低阻状态直到流过该器件的电流下降到低于保持电流。在过电压事件过去之后，SiBar器件自动恢复到高阻状态，系统正常工作，TVS二极管与SiBar晶闸管性能比较如表1所示。

表1TVS二极管与SiBar晶闸管性能比较

装置	峰值I（A）	峰值V(V)	平均I（A）	平均V(V)
TVS二极管	23.4	124.8	4.37	74.19
SiBar晶闸管	23.8	89.6	5.41	25.33

在实用中，SiBar可用于照明、交流电源线和地移的保护应用场合。

表2图7中有关参数的含义

参数	参数的含义	参数	参数的含义
IBO（击穿电流）	在击穿电压（VBO）下流过折返式过电压保护器件的瞬态电流	VD（关态电压）	在关态下加在折返式过电压保护器件两端的电直流电压
VBO（击穿电压）	在击穿工作区，在折返式过电压保护器件两端的最大电压，这个指标是在特定的电流和电压上升率下测得的	IH（保持电流）	折返式过电压保护器件保持通态时所需要的最低电流
ISD（关态电流）	在关态直流电压VD下流过折返式过电压保护器件的直流电流	VT（通态电压）	在规定通态电流IT下，折返式过电压保护器件两端的电压
IT（通态