1引言

     便攜式電子設備，例如蜂窩電話、PDA和手提電腦的電源都有特殊的過流保護要求。這些設備一般是通過AC/DC電源適配器供（充）電，將市電或未經穩壓的直流電轉變為合適的低壓直流電。由于越來越多的人開始在零配件市場上購買電源適配器以及所謂的通用充電器，將不兼容(rong)或(huo)有(you)故障的(de)(de)(de)電(dian)源適配(pei)(pei)器(qi)應用于便攜式設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)可能(neng)性也就大大增加。由于電(dian)源適配(pei)(pei)器(qi)的(de)(de)(de)電(dian)壓、極性以及電(dian)流都可能(neng)與該設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)電(dian)路規(gui)范(fan)不相(xiang)吻合，從(cong)而將會導致設(she)備(bei)(bei)損(sun)壞甚至帶來安全隱患。

    由于(yu)體積(ji)小巧(qiao)，熔(rong)斷保(bao)險絲(si)一度被(bei)廣泛應(ying)(ying)用(yong)于(yu)便攜式電子設備中。然而，由于(yu)新型micro系列的誕生(sheng)(sheng)，可(ke)(ke)(ke)復式電路保(bao)護元(yuan)件的體積(ji)已不(bu)再成(cheng)為其制約(yue)瓶頸。并且，由于(yu)此類設備出現的大(da)多(duo)數故障本(ben)質上都是瞬時性的，可(ke)(ke)(ke)復式電路保(bao)護元(yuan)件的應(ying)(ying)用(yong)可(ke)(ke)(ke)使生(sheng)(sheng)產商避免小故障大(da)維(wei)修的高額成(cheng)本(ben)。

    通(tong)過(guo)在電源接(jie)口串聯一個高分子正溫度(du)系數（PPTC）元件(jian)，因電源適(shi)配(pei)器不兼(jian)容而造(zao)成的過(guo)流(liu)損壞就可(ke)以被有(you)效避免。另外，如果再并聯一些(xie)其他元器件(jian)，如齊納二(er)極管(guan)(guan)、瞬時(shi)限壓二(er)極管(guan)(guan)或消(xiao)弧(hu)電路(lu)，還可(ke)以起到(dao)防過(guo)壓作用。

圖1典型的蓄電池充電電路保護

2蓄電池充電電路保護(hu)

   圖1是一個典(dian)型的(de)電(dian)池充電(dian)電(dian)路。其(qi)中，交流(liu)電(dian)通過(guo)AC/DC電(dian)源適配器轉變(bian)為合適電(dian)壓(ya)對(dui)電(dian)池組進行充電(dian)。PPTC元(yuan)件(jian)與過(guo)壓(ya)保護元(yuan)件(jian)協調(diao)作用共同完(wan)成(cheng)下列工作：

1）針對可能損壞FET以(yi)及電(dian)(dian)池組的過大電(dian)(dian)流，提(ti)供過電(dian)(dian)流保(bao)護。

2）極性倒(dao)置時，PPTC通過動作以(yi)限制由于齊納(na)二極管正向導通而產生的過電流(liu)。

3）在過電(dian)壓元(yuan)件對電(dian)壓過載(zai)提(ti)供保護時，由(you)PPTC元(yuan)件對導通電(dian)流進行限制，以保護過壓器件。

PPTC元件也可以(yi)(yi)用于接電(dian)(dian)池(chi)組(zu)的(de)裝置的(de)端口(kou)，以(yi)(yi)保護(hu)由(you)于使用有故障或不匹配的(de)電(dian)(dian)池(chi)組(zu)而帶來(lai)的(de)過電(dian)(dian)流損害。對(dui)各種(zhong)免(mian)提(ti)式(shi)汽車(che)通話裝置或耳機等供電(dian)(dian)時，電(dian)(dian)池(chi)組(zu)輸(shu)出端保護(hu)亦能提(ti)供理(li)想的(de)保護(hu)功能。

3AC/DC電源適配器保護

   AC/DC電(dian)(dian)(dian)源適配(pei)器被廣泛(fan)地使(shi)用于電(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)(dian)中，以及為各(ge)種消費類(lei)電(dian)(dian)(dian)器提供低成本直流(liu)電(dian)(dian)(dian)源。使(shi)用分離的AC/DC電(dian)(dian)(dian)源適配(pei)器，可(ke)使(shi)終(zhong)端(duan)設(she)備的設(she)計(ji)更加簡(jian)化，并(bing)便于通過(guo)各(ge)類(lei)認(ren)證標準。

各(ge)種(zhong)電(dian)源(yuan)適(shi)配器(qi)都有其安(an)全(quan)和可靠性(xing)要求，包(bao)括短路電(dian)流限制和變壓器(qi)線(xian)圈過熱保(bao)護。如果線(xian)圈超過了(le)絕(jue)緣(yuan)材料所規定的溫度(du)，絕(jue)緣(yuan)層(ceng)就可能損壞并導致變壓器(qi)短路，甚至引發火災。

圖2PPTC用變壓器次級線圈的過熱保護特性

圖(tu)3典型的CLA電路保護

雖然PPTC元件的過電(dian)流(liu)保護效(xiao)(xiao)果非(fei)常顯著，但(dan)其本身所具有的溫度衰減特性卻鮮(xian)受關注，事實上，這(zhe)種(zhong)特征非(fei)常適合在過熱故(gu)障時提(ti)供有效(xiao)(xiao)保護。

     一些變壓(ya)器線圈通(tong)過內置溫(wen)(wen)度(du)保險絲(si)，可以(yi)具有(you)過熱(re)保護(hu)功(gong)能。但(dan)由于溫(wen)(wen)度(du)保險絲(si)為一次性元件，不適用(yong)于防止瞬間故障(zhang)，如輸(shu)出端短路或輸(shu)入(ru)電壓(ya)波動的(de)(de)故障(zhang)情況。而CPTC（陶瓷PTC）元件則因(yin)為有(you)阻抗較高的(de)(de)缺(que)點，會導致(zhi)在正(zheng)常工作條件下也(ye)產生過量的(de)(de)功(gong)率損耗(hao)。當(dang)然通(tong)過提高絕緣材料的(de)(de)耐熱(re)等級(ji)，也(ye)可以(yi)免去進一步(bu)的(de)(de)保護(hu)措施，但(dan)直接結(jie)果(guo)是變壓(ya)器成本大(da)大(da)增加。

  圖(tu)2顯示出(chu)PPTC元(yuan)(yuan)件用(yong)于(yu)變壓器(qi)次級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)過(guo)熱保(bao)護特性。實(shi)驗中，線(xian)(xian)性電源(yuan)適配器(qi)輸(shu)(shu)出(chu)端(duan)被人為短(duan)路，因(yin)為線(xian)(xian)圈(quan)電阻的(de)存在，輸(shu)(shu)出(chu)電流在1A左右。此時，次級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)溫度開始增加，當達到100℃的(de)時候，在溫度和電流的(de)共(gong)同(tong)作用(yong)下PPTC元(yuan)(yuan)件動作，從而限制了次級(ji)線(xian)(xian)圈(quan)的(de)電流，并(bing)制止了線(xian)(xian)圈(quan)溫度進(jin)一步上升。

  選擇PPTC元件時，需要考慮可以(yi)通過的(de)最(zui)(zui)大負荷電流，最(zui)(zui)高(gao)的(de)環境溫度（通常為45℃）以(yi)及由變(bian)壓器溫度上(shang)升(sheng)速率所決定的(de)的(de)最(zui)(zui)大動(dong)作時間。

4CLA短路保護

  由于汽車環境的多變以及要給各種精密電子設備供電，CLAs（汽車點煙器電源適配器）必須要在很寬的溫度范圍和充電條件下工作。所以，CLAs經常出現短路故障以及保險絲燒毀的情形。通常，這些情形是由過電流、充電器電路故障或反向充(chong)電所引起的。

  在CLA輸入端(duan)接入過(guo)電(dian)流(liu)(liu)保(bao)(bao)護裝置，可(ke)(ke)以(yi)防止此類故(gu)(gu)障以(yi)及可(ke)(ke)能(neng)導致的(de)損(sun)壞(huai)。這種裝置的(de)具體保(bao)(bao)護要求(qiu)是由終端(duan)設備的(de)負載電(dian)流(liu)(liu)，以(yi)及CLA電(dian)源轉換電(dian)路的(de)故(gu)(gu)障敏感性(xing)決(jue)定的(de)。通常是在CLA的(de)輸入端(duan)，應(ying)用過(guo)電(dian)壓(ya)保(bao)(bao)護器(qi)件，如(ru)瞬時(shi)限壓(ya)二(er)極管(guan)提(ti)供(gong)過(guo)電(dian)壓(ya)保(bao)(bao)護；結合(he)自復式(shi)保(bao)(bao)護元件，如(ru)PPTC元件，即可(ke)(ke)提(ti)供(gong)一(yi)個“一(yi)插(cha)即可(ke)(ke)”的(de)解決(jue)方(fang)案，對電(dian)路進行(xing)保(bao)(bao)護從而減(jian)少質保(bao)(bao)返修。

  圖3顯示一(yi)個典(dian)型(xing)的CLA電路圖。圖3中是(shi)一(yi)個PolySwich自復(fu)元件和一(yi)個瞬時限壓(ya)（TVS）二極管提供輸入保(bao)護。IC用(yong)于控制DC/DC降壓(ya)轉換器(qi)，由PPTC獨(du)用(yong)或(huo)與(yu)TVS相(xiang)結合的保(bao)護措施可以防止以下4種故障造成(cheng)的損壞(huai)。

1）負載過流(liu)故障(zhang)的(de)車(che)載電話導(dao)致過大的(de)電流(liu)，會使PPTC動作跳變至高阻狀態，直至故障(zhang)排除。

2）轉換(huan)器發生故(gu)障(zhang)時(shi)的汽車電(dian)路保護如(ru)果轉換(huan)器或控制IC失效，短路電(dian)流(liu)會使(shi)PPTC動作跳變至高阻狀態，以保護汽車的線路及(ji)保險(xian)絲(si)。

3）發動(dong)機(ji)(ji)啟(qi)動(dong)瞬(shun)間(jian)發動(dong)機(ji)(ji)啟(qi)動(dong)時(shi)會產生瞬(shun)時(shi)峰值電壓(ya)，該電壓(ya)通常會被TVS二極(ji)管(guan)抑制(zhi)。然(ran)而(er)，如果(guo)瞬(shun)時(shi)電壓(ya)值過(guo)大，可能會超(chao)過(guo)TVS二極(ji)管(guan)的承(cheng)受能力。而(er)如果(guo)使(shi)用了PPTC，就(jiu)可以在(zai)過(guo)量(liang)電流損(sun)壞TVS以前動(dong)作并限流，從(cong)而(er)起到保護TVS的作用。

4）極性倒置(zhi)(zhi)如果汽車電(dian)池極性倒置(zhi)(zhi)，TVS二(er)極管將會正向導通(tong)，過大電(dian)流通(tong)過PPTC導致(zhi)其動(dong)作(zuo)跳變至高(gao)阻狀(zhuang)態(tai)，從而保(bao)護了TVS，并將流過轉換器的反向電(dian)壓限制(zhi)在TVS正向電(dian)壓降水平下。

選擇PPTC元件(jian)時，必須考(kao)慮(lv)可能通(tong)過的(de)最(zui)大負載(zai)電流、最(zui)高(gao)環境溫度、以(yi)及(ji)為防止其它部件(jian)損壞(huai)所(suo)要求的(de)最(zui)大動作時間。根據這(zhe)些(xie)參數，可以(yi)選擇插腳(jiao)式或表面貼裝式的(de)自復(fu)器(qi)件(jian)。

5結語

PPTC元件在廣泛(fan)的(de)電路(lu)保(bao)護(hu)應用中顯示了(le)卓越(yue)的(de)性(xing)能(neng)，并有UL，CSA和T?V的(de)安全(quan)認證(zheng)。PPTC為裝置(zhi)提(ti)供了(le)可靠、自復式的(de)保(bao)護(hu)，有效地減少(shao)了(le)巨額(e)的(de)質保(bao)返(fan)修，大(da)大(da)提(ti)高了(le)客戶(hu)的(de)滿意程度(du)。