خسته شده‌اید از تعویض مداوم فیوزهای سوخته؟ نگران اضافه بار مدار هستید؟ با "زره احیاگر" حفاظت از مدار آشنا شوید—فیوز قابل تنظیم مجدد PPTC. این مؤلفه نوآورانه نه تنها از مدارها مانند فیوزهای سنتی محافظت می‌کند، بلکه پس از رفع شرایط خطا نیز به طور خودکار تنظیم مجدد می‌شود و آن را به ابزاری ضروری برای مهندسان و راه‌حلی مناسب برای همه تبدیل می‌کند.

دستگاه‌های PPTC (ضریب دمای مثبت پلیمری)، که از نظر فنی به عنوان ترمیستورهای ضریب دمای مثبت پلیمری شناخته می‌شوند، اساساً مقاومت‌های حساس به حرارت هستند که از مواد پلیمری ساخته شده‌اند. ساختار داخلی آن‌ها شامل یک ماتریس پلیمری است که به طور یکنواخت با ذرات کربن سیاه رسانا تعبیه شده است (شکل 1).

در شرایط عادی، دستگاه‌های PPTC مقاومت کمی را حفظ می‌کنند و به جریان اجازه می‌دهند بدون مانع از مدار عبور کند. با این حال، هنگامی که اضافه جریان غیرعادی رخ می‌دهد، PPTC به دلیل گرمایش I²R شروع به گرم شدن می‌کند. این گرما باعث می‌شود ماتریس پلیمری منبسط شود، ذرات کربن سیاه رسانا را از هم جدا کند و مقاومت دستگاه را به طور چشمگیری افزایش دهد. با افزایش دما به حدود 125 درجه سانتی‌گراد، مقاومت به شدت افزایش می‌یابد (شکل 2) و به طور موثر جریان را محدود می‌کند.

دستگاه این حالت با مقاومت بالا را تا زمانی که شرایط خطا برطرف شود (معمولاً با قطع برق) حفظ می‌کند. با خنک شدن PPTC، ماتریس پلیمری منقبض می‌شود، ذرات کربن سیاه را دوباره متصل می‌کند و دستگاه را به حالت کم مقاومت اصلی خود باز می‌گرداند. این قابلیت تنظیم مجدد خودکار، نیاز به تعویض را از بین می‌برد و به دستگاه‌های PPTC عنوان "فیوز قابل تنظیم مجدد" را می‌دهد.

انتخاب دستگاه PPTC مناسب مستلزم بررسی دقیق چندین مشخصات مهم است:

حداکثر جریانی که یک دستگاه PPTC می‌تواند به طور نامحدود بدون قطع شدن تحمل کند، که در 23/25 درجه سانتی‌گراد در هوای ساکن اندازه‌گیری می‌شود. این نشان‌دهنده حد جریان عملیاتی عادی است.

حداقل جریان مورد نیاز برای ایجاد قطع شدن دستگاه PPTC، معمولاً 2-3 برابر جریان نگهدارنده.

بالاترین ولتاژی که PPTC می‌تواند بدون آسیب دیدن هنگام حمل جریان نامی خود (Imax) تحمل کند.

بالاترین جریانی که دستگاه می‌تواند بدون آسیب دیدن هنگام قرار گرفتن در معرض ولتاژ نامی خود تحمل کند، که برای تعیین قابلیت حفاظت بسیار مهم است.

مصرف برق دستگاه در شرایط عملیاتی عادی، که بر عملکرد حرارتی تأثیر می‌گذارد.

طولانی‌ترین مدت زمان مورد نیاز برای کاهش جریان دستگاه به 50٪ از مقدار اولیه آن هنگام قرار گرفتن در معرض یک شرایط اضافه جریان مشخص، که نشان‌دهنده سرعت پاسخ است.

• Rmin: حداقل مقاومت استاتیک قبل از لحیم کاری
• Rmax: حداکثر مقاومت استاتیک قبل از لحیم کاری
• R1max: حداکثر مقاومت یک ساعت پس از لحیم کاری در 23/25 درجه سانتی‌گراد

توجه: مقاومت پس از لحیم کاری معمولاً افزایش می‌یابد و بر اندازه‌گیری‌های زمان قطع تأثیر می‌گذارد که باید پس از دوره تثبیت یک ساعته انجام شود.

انتخاب صحیح PPTC مستلزم تجزیه و تحلیل دقیق الزامات برنامه است:

جریان نگهدارنده دستگاه انتخابی باید از حداکثر جریان عملیاتی عادی مدار بیشتر باشد، با در نظر گرفتن اثرات دما. همانطور که در جدول 1 نشان داده شده است، جریان نگهدارنده با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد و نیاز به تأیید دارد که دستگاه ظرفیت جریان کافی را در حداکثر دمای عملیاتی حفظ می‌کند.

رتبه ولتاژ PPTC باید با حداکثر ولتاژ کاری مدار برابر یا بیشتر باشد. در حالت حفاظت، تقریباً کل ولتاژ مدار در سراسر PPTC ظاهر می‌شود. رتبه ولتاژ ناکافی ممکن است از تنظیم مجدد مناسب پس از رفع خطا جلوگیری کند و طول عمر دستگاه را کاهش دهد.

هنگامی که در جلوی دستگاه‌های حفاظت از نوسانات استفاده می‌شود، PPTCها باید در برابر نوسانات ولتاژ گذرا مقاومت کنند، که مستلزم رتبه‌بندی ولتاژ بالاتر یا قرارگیری استراتژیک پس از اجزای حفاظت از نوسانات اولیه است.

دستگاه‌های PPTC در سناریوهای حفاظت از مدار متعددی کاربرد گسترده‌ای دارند:

معمولاً در ارتباطات، امنیت، صنعت، خودرو و لوازم الکترونیکی مصرفی برای محافظت از خطوط برق، رابط‌های ارتباطی و پورت‌های ورودی/خروجی در برابر اتصال کوتاه و جریان بیش از حد استفاده می‌شود. در مقایسه با فیوزهای معمولی، PPTCها نیاز به تعمیر و نگهداری و تعویض را از بین می‌برند (شکل 3).

در سیستم‌های حفاظت از نوسانات چند مرحله‌ای، دستگاه‌های PPTC به عنوان عناصر سری ایده‌آل بین محافظ‌های اولیه (MOV/GDT) و ثانویه (TVS/ESD) عمل می‌کنند. مقاومت آن‌ها به اطمینان از تقسیم ولتاژ مناسب برای مدیریت مؤثر انرژی نوسان کمک می‌کند (شکل 4).

PPTCها که با محافظ‌های اضافه ولتاژ جفت می‌شوند، می‌توانند مدارها را در برابر اتصالات ولتاژ بالا تصادفی محافظت کنند. هنگامی که با اجزای اضافه ولتاژ مناسب ترکیب می‌شوند، PPTC به سرعت جریان را محدود می‌کند تا از آسیب محافظ در طول شرایط خطای طولانی مدت جلوگیری شود (شکل 5).

برای کاربردهای برق DC که در آن افت ولتاژ دیودهای سری غیرقابل قبول است، دستگاه‌های PPTC که با دیودهای TVS یک جهته ترکیب شده‌اند، حفاظت موثری از اتصال معکوس را بدون از دست دادن ولتاژ قابل توجه ارائه می‌دهند (شکل 6).

با ترکیب منحصربه‌فردی از قابلیت‌های حفاظت و تنظیم مجدد خودکار، فیوزهای قابل تنظیم مجدد PPTC به اجزای ضروری در طراحی مدار الکترونیکی مدرن تبدیل شده‌اند. درک صحیح از اصول عملکرد، مشخصات و تکنیک‌های کاربردی آن‌ها، مهندسان را قادر می‌سازد تا راه‌حل‌های حفاظت از مدار قابل اعتماد و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری را پیاده‌سازی کنند.