浅谈PPTC自恢复保险丝阻值规律

Zjianeng

PTC是英文Positive Temperature Coefficient 的字头缩写。

PTC自恢复保险丝是由高分子材料添加导电粒子制成,其基本原理是一种能量的平衡，当电流流过元件时产生热量，所产生的热量一部分散发到环境中去，一部分增加了高分子材料的温度。

在工作电流下，产生的热量和散发的热量达到平衡电流可以正常通过，当过大电流通过时，元件产生大量的热量不能及时的散发出去，导致高分子材料温度上升，当温度达到材料结晶融化温度时，高分子材料集聚膨胀，阻断由导电粒子组成的导电通路，导致电阻迅速上升，限制了大电流通过，从而起到过流保护作用.
1 f6 C4 H( z3 N  V8 T
PTC自恢复保险丝有以下3个基本的物理学定律：
" u+ D3 e( R- x$ G1 ]: ^
1、欧姆定律：I=U/R

2、焦耳定律：Q＝0.24*I^2*R*t
+ ~2 [5 @5 i( h, Q1 w. {$ {5 f* S8 D. i
* R! K" k7 e6 |- Z  `( H) U3、电功率：P ＝ U*I ＝I^2*R

由欧姆定律可知，当施加在负载两端的电压U保持不变时，整个回路的工作电流I，与回路的电阻值R成反比，这个电阻值R越大，电流I将会越小。

8 L" e9 S: Y* P由焦耳定律可知，电流流过PPTC产生的热量Q，与电流I的平方成正比，当回路的电流I只要增加一点，产生的热量Q将急剧增加，一旦PPTC内部累积的热量到达它动作所需要的温度，PPTC内部的导电通路将局部融化或断裂，PPTC会立刻呈现出很高的电阻值，从而将整个回路的电流限制在一个很小的范围内。
! T4 O4 A! W9 G8 u, f+ _5 C( e" M- E: P
' e( {$ y! I' W) A' P由电功率的公式可知，在PPTC发生保护的情况下，此刻：
/ y2 m- {+ Q1 V- T( B8 w

' _/ @, _, v9 ~$ R0 K  k        P输入＝PRt+PRL。

, {2 Q. x/ `& H) ?! @- W) g
+ w3 C; L$ h- Q* h式中：

, J' v+ K7 h3 V! i        P输入：电源的输入功率
4 L, R$ \1 B- I2 c

9 s: p) x+ o- B        PRt：PTC承受的功率

# i  m; W- b4 b1 G' `
* e0 _3 H, U0 b/ `. o        PRL：负载获得的功率


; E/ s, [( O( m6 F% i由于可恢复保险丝发生保护动作以后，Rt>>RL
; a- |* d; Q0 ]5 f

式中：

8 ~# c* y4 o( a2 ]0 h2 {( O        Rt：PPTC的电阻值
- ^" L8 R: p" E1 S. Z
1 s, Y; E6 s4 I+ G. O6 h: W7 d; K2 j( s
9 f/ J" g$ o' X% l8 ]; f- p! X        RL：负载的等效电阻值


虽然流过二者的电流完全一致，但：

0 g* S, J! [6 P# p- Q# t5 O4 U        PRt(＝I^2*Rt)>>PRL(＝I^2*RL)
* |& k' \5 c& t. B7 \
3 E% o2 c' _4 B0 g, s故：电源输入的功率，几乎都由PPTC来承担了，负载不再能够获得电功率，从而达到了保护负载的目的。

6 c) R- [: N& O/ f
8 x& m% {8 w' a( t

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PTC自恢复保险丝有以下3个基本的物理学定律