保險(xiǎn)絲的工作原理和類型

Resistor----保險(xiǎn)絲

1.保險(xiǎn)絲的動作原理

PPTC：Polymeric Positive Temperature Coefficient，即高分子聚合物正系數(shù)溫度電阻。又稱可復(fù)式保險(xiǎn)絲(Resettable Fuse)，國內(nèi)的電子行業(yè)內(nèi)通常稱之為自恢復(fù)保險(xiǎn)絲或過流保護(hù)片。PPTC的成分是導(dǎo)電晶粒和高分子聚合物。電極是由導(dǎo)電金屬制作，以塑料薄膜或者樹脂包覆。

如圖10-1所示，PPTC由高分子基體材料及導(dǎo)電微粒子(導(dǎo)電晶粒)組成，當(dāng)有異常過電流通過PPTC時(shí)，產(chǎn)生的熱量I2R使高分子基體材料膨脹，包裹在高分子基體材料外的導(dǎo)電微子會分開，從而切斷PPTC的導(dǎo)電通道，使PPTC電阻上升近似開路，從而減小異常過電流，有非常微小的電流流過維持PPTC的動作狀態(tài)。當(dāng)異常過電流故障關(guān)閉后，PPTC溫度下降，PPTC高分子基體材料收縮至原來的形狀重新將導(dǎo)電微粒子聯(lián)結(jié)起來，導(dǎo)電通道會恢復(fù)，PPTC電阻又恢復(fù)到原來的低阻狀態(tài)，上述過程可循環(huán)多次。

圖10-1：PPTC物理動態(tài)過程

下圖10-2是PPTC的電阻隨溫度變化的曲線，從圖中可以看出PPTC的電阻隨溫度的增大而增大，PPTC內(nèi)部溫度的高低由流過PPTC的電流大小決定，故我們也可以稱PPTC是對溫度和電流敏感的器件。PPTC最大的特點(diǎn)是在其額定使用范圍內(nèi)，每次故障排除后PPTC不需要更換，可反復(fù)多次應(yīng)用于電路中，有效節(jié)約維修時(shí)間及成本。

圖10-2：PPTC的R-T曲線

2.保險(xiǎn)絲的類型

PPTC保險(xiǎn)絲按形態(tài)可分有貼片型SMD，插件型RLD，金屬片式。

3.FUSE

CPTC

CPTC(陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻)ceramic Positive Temperature Coefficient，CPTC熱敏電阻由陶瓷材料制作而成，并經(jīng)過半導(dǎo)化摻雜以后PTC效應(yīng)尤為突出，一般在常溫下時(shí)候它的電阻值很低，但是隨著溫度的升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)居里點(diǎn)附近時(shí)候會發(fā)生驟變，電阻會急劇增大，也就是呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，表現(xiàn)出了陶瓷材料的PTC效應(yīng)，因此比較多見應(yīng)用于線路過載保護(hù)、鎮(zhèn)流器、節(jié)能燈啟動、電機(jī)啟動、彩電消磁、溫度測溫補(bǔ)償?shù)?。常見類別有SCA,SCB,SCD。

熔斷型保險(xiǎn)絲

表面貼裝式快速熔斷器和慢熔熔斷器均采用厚膜工藝，熔斷元件極為穩(wěn)定，中型浪涌熔斷器采用空中導(dǎo)線(WIR)結(jié)構(gòu)。熔斷型保險(xiǎn)絲只能使用一次，無法像PPTC一般可以自恢復(fù)。

三端保險(xiǎn)絲

三端保險(xiǎn)絲是從其結(jié)構(gòu)取的通用名稱，它也叫自控制保險(xiǎn)絲(Self Control Fuse)，限流模塊CLM(Current Limiting Module)。

三端保險(xiǎn)絲是一種芯片型SMD器件，可以防止過電流和過電壓。如圖10-7所示，它包括保險(xiǎn)絲元件，以確保在正常電流下穩(wěn)定運(yùn)行，并在發(fā)生過電流時(shí)切斷電流。它還包括電阻加熱元件，該電阻加熱元件可以與諸如IC和FET的電壓檢測裝置組合使用。當(dāng)檢測到過電壓時(shí)，加熱元件被電激勵(lì)以產(chǎn)生熱量來熔斷熔絲元件，從而實(shí)現(xiàn)過電壓保護(hù)。

圖10-7：三端保險(xiǎn)絲的兩種典型結(jié)構(gòu)

圖10-8：三端保險(xiǎn)絲的典型用法

圖10-9：三端保險(xiǎn)絲兩種作用狀態(tài)

圖10-9左圖為過流保護(hù)生效狀態(tài)，保險(xiǎn)絲斷掉一側(cè)，右圖為過壓保護(hù)生效狀態(tài)，使能腳主動給heater電阻灌入電流，使其發(fā)熱燒斷兩側(cè)的保險(xiǎn)絲。