便携式电子设备、充电器和电源适配器的过流保护元件PPTC
时间：11-22
来源：EDN
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引言
便携式电子设备，例如蜂窝电话、PDA和手提电脑的电源都有特殊的过流保护要求。这些设备一般是通过AC/DC电源适配器供（充）电，将市电或未经稳压的直流电转变为合适的低压直流电。由于越来越多的人开始在零配件市场上购买电源适配器以及所谓的通用充电器，将不兼容或有故障的电源适配器应用于便携式设备的可能性也就大大增加。由于电源适配器的电压、极性以及电流都可能与该设备的电路规范不相吻合，从而将会导致设备损坏甚至带来安全隐患。
由于体积小巧，熔断保险丝一度被广泛应用于便携式电子设备中。然而，由于新型micro系列的诞生，可复式电路保护元件的体积已不再成为其制约瓶颈。并且，由于此类设备出现的大多数故障本质上都是瞬时性的，可复式电路保护元件的应用可使生产商避免小故障大维修的高额成本。
通过在电源接口串联一个高分子正温度系数（PPTC）元件，因电源适配器不兼容而造成的过流损坏就可以被有效避免。另外，如果再并联一些其他元器件，如齐纳二极管、瞬时限压二极管或消弧电路，还可以起到防过压作用。
2 蓄电池充电电路保护
图1是一个典型的电池充电电路。其中，交流电通过AC/DC电源适配器转变为合适电压对电池组进行充电。PPTC元件与过压保护元件协调作用共同完成下列工作：
1）针对可能损坏FET以及电池组的过大电流，提供过电流保护。
2）极性倒置时，PPTC通过动作以限制由于齐纳二极管正向导通而产生的过电流。
3）在过电压元件对电压过载提供保护时，由PPTC元件对导通电流进行限制，以保护过压器件。
便携式电子设备，例如蜂窝电话、PDA和手提电脑的电源都有特殊的过流保护要求。这些设备一般是通过AC/DC电源适配器供（充）电，将市电或未经稳压的直流电转变为合适的低压直流电。由于越来越多的人开始在零配件市场上购买电源适配器以及所谓的通用充电器，将不兼容或有故障的电源适配器应用于便携式设备的可能性也就大大增加。由于电源适配器的电压、极性以及电流都可能与该设备的电路规范不相吻合，从而将会导致设备损坏甚至带来安全隐患。
由于体积小巧，熔断保险丝一度被广泛应用于便携式电子设备中。然而，由于新型micro系列的诞生，可复式电路保护元件的体积已不再成为其制约瓶颈。并且，由于此类设备出现的大多数故障本质上都是瞬时性的，可复式电路保护元件的应用可使生产商避免小故障大维修的高额成本。
通过在电源接口串联一个高分子正温度系数（PPTC）元件，因电源适配器不兼容而造成的过流损坏就可以被有效避免。另外，如果再并联一些其他元器件，如齐纳二极管、瞬时限压二极管或消弧电路，还可以起到防过压作用。
2 蓄电池充电电路保护
图1是一个典型的电池充电电路。其中，交流电通过AC/DC电源适配器转变为合适电压对电池组进行充电。PPTC元件与过压保护元件协调作用共同完成下列工作：
1）针对可能损坏FET以及电池组的过大电流，提供过电流保护。
2）极性倒置时，PPTC通过动作以限制由于齐纳二极管正向导通而产生的过电流。
3）在过电压元件对电压过载提供保护时，由PPTC元件对导通电流进行限制，以保护过压器件。
 图1典型的蓄电池充电电路保护 PPTC元件也可以用于接电池组的装置的端口，以保护由于使用有故障或不匹配的电池组而带来的过电流损害。对各种免提式汽车通话装置或耳机等供电时，电池组输出端保护亦能提供理想的保护功能。 3 AC/DC电源适配器保护 AC/DC电源适配器被广泛地使用于电池充电中，以及为各种消费类电器提供低成本直流电源。使用分离的AC/DC电源适配器，可使终端设备的设计更加简化，并便于通过各类认证标准。 各种电源适配器都有其安全和可靠性要求，包括短路电流限制和变压器线圈过热保护。如果线圈超过了绝缘材料所规定的温度，绝缘层就可能损坏并导致变压器短路，甚至引发火灾。 虽然PPTC元件的过电流保护效果非常显著，但其本身所具有的温度衰减特性却鲜受关注，事实上，这种特征非常适合在过热故障时提供有效保护。 一些变压器线圈通过内置温度保险丝，可以具有过热保护功能。但由于温度保险丝为一次性元件，不适用于防止瞬间故障，如输出端短路或输入电压波动的故障情况。而CPTC（陶瓷PTC）元件则因为有阻抗较高的缺点，会导致在正常工作条件下也产生过量的功率损耗。当然通过提高绝缘材料的耐热等级，也可以免去进一步的保护措施，但直接结果是变压器成本大大增加。 图2显示出PPTC元件用于变压器次级线圈的过热保护特性。实验中，线性电源适配器输出端被人为短路，因为线圈电阻的存在，输出电流在1A左右。此时，次级线圈的温度开始增加，当达到100℃的时候，在温度和电流的共同作用下PPTC元件动作，从而限制了次级线圈的电流，并制止了线圈温度进一步上升。
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- 用于家用电器、控制器和交流电源的协同式电路保护(06-15)
- 锂离子电池组内短路保护(04-27)
- 锂离子电池充放电设备保护(05-25)
- 针对大电流锂离子电池应用的PPTC/双金属混合器件技术(06-15)
- PPTC保护元件介绍及应用(02-16)
- 小功率充电器的设计(12-01)
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