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(bu)兼(jian)容或有故障(zhang)的(de)電(dian)(dian)源適配(pei)器應用于便(bian)攜式設備的(de)可能性也就(jiu)大大增加。由于電(dian)(dian)源適配(pei)器的(de)電(dian)(dian)壓、極性以(yi)及(ji)電(dian)(dian)流都可能與(yu)該(gai)設備的(de)電(dian)(dian)路規(gui)范不(bu)相(xiang)吻合，從而將會導致設備損壞甚至帶來(lai)安(an)全隱(yin)患。

    由于體積小(xiao)巧(qiao)，熔斷保險絲一(yi)度(du)被廣(guang)泛應(ying)用于便攜式電(dian)子設備中。然而，由于新型micro系列的誕生(sheng)(sheng)，可(ke)復式電(dian)路(lu)保護(hu)元件的體積已(yi)不再成(cheng)為其制約瓶頸。并且(qie)，由于此類設備出現的大多數故(gu)障本質上都(dou)是(shi)瞬時性的，可(ke)復式電(dian)路(lu)保護(hu)元件的應(ying)用可(ke)使(shi)生(sheng)(sheng)產商避免小(xiao)故(gu)障大維修的高額成(cheng)本。

    通(tong)過在電(dian)源接口(kou)串(chuan)聯一個高(gao)分子正溫(wen)度系數（PPTC）元件，因電(dian)源適配器不(bu)兼容而(er)造成的(de)過流損壞就可以被有效避免。另(ling)外，如(ru)果再并聯一些(xie)其他(ta)元器件，如(ru)齊(qi)納二極管(guan)、瞬時限(xian)壓(ya)二極管(guan)或(huo)消弧(hu)電(dian)路，還可以起到(dao)防過壓(ya)作用。

圖(tu)1典型的(de)蓄電(dian)池充電(dian)電(dian)路(lu)保護

2蓄電池充(chong)電電路保護

   圖1是一(yi)個典型的(de)電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)路。其(qi)中，交流電(dian)(dian)通過AC/DC電(dian)(dian)源適配(pei)器(qi)轉變為(wei)合適電(dian)(dian)壓對電(dian)(dian)池組進行充(chong)電(dian)(dian)。PPTC元件與(yu)過壓保護元件協調作用共同完成下列工作：

1）針對可能(neng)損壞(huai)FET以及電池組(zu)的過大電流，提供過電流保護(hu)。

2）極性倒(dao)置時，PPTC通(tong)過動作以限制由于齊納二(er)極管正向導通(tong)而產生的過電流。

3）在過電(dian)壓元件(jian)(jian)對電(dian)壓過載提供保護時，由PPTC元件(jian)(jian)對導通電(dian)流進行限制，以保護過壓器件(jian)(jian)。

PPTC元件也可以(yi)(yi)用(yong)于接電(dian)(dian)(dian)池組(zu)的裝置(zhi)的端口，以(yi)(yi)保(bao)護(hu)由(you)于使用(yong)有故(gu)障或(huo)不匹配的電(dian)(dian)(dian)池組(zu)而帶來的過電(dian)(dian)(dian)流損害。對各種(zhong)免提式(shi)汽車(che)通話裝置(zhi)或(huo)耳(er)機等(deng)供電(dian)(dian)(dian)時(shi)，電(dian)(dian)(dian)池組(zu)輸出(chu)端保(bao)護(hu)亦能(neng)(neng)提供理想的保(bao)護(hu)功能(neng)(neng)。

3AC/DC電(dian)源適配器(qi)保護

   AC/DC電(dian)(dian)源(yuan)適配器被廣(guang)泛(fan)地使用于(yu)電(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)中，以(yi)及為(wei)各種消費類(lei)電(dian)(dian)器提供低成本直(zhi)流電(dian)(dian)源(yuan)。使用分離的AC/DC電(dian)(dian)源(yuan)適配器，可使終端設(she)備的設(she)計更(geng)加簡化，并便(bian)于(yu)通過各類(lei)認(ren)證標準。

各種(zhong)電源適配器都有其安(an)全和可靠性要求，包(bao)括短路電流限制和變壓器線(xian)圈過(guo)熱保護。如果線(xian)圈超過(guo)了絕緣(yuan)材料所(suo)規定的溫度，絕緣(yuan)層就可能損(sun)壞并導致變壓器短路，甚至引發火災。

圖2PPTC用變壓器次級線圈的(de)過熱保護特(te)性

圖(tu)3典型的CLA電(dian)路(lu)保護(hu)

雖(sui)然PPTC元件的過電流保護(hu)(hu)效果非常顯著(zhu)，但(dan)其本身所具有的溫度衰減特性卻鮮受關注，事實上，這種(zhong)特征非常適合在(zai)過熱(re)故障時(shi)提供有效保護(hu)(hu)。

     一些變(bian)(bian)壓器線(xian)圈通(tong)過(guo)內(nei)置溫(wen)度保險絲，可以(yi)具有(you)過(guo)熱(re)保護功能(neng)。但由(you)于(yu)(yu)溫(wen)度保險絲為一次性(xing)元件(jian)，不適用于(yu)(yu)防止(zhi)瞬(shun)間故障，如輸出(chu)端(duan)短路或輸入電(dian)壓波動的故障情(qing)況。而CPTC（陶(tao)瓷PTC）元件(jian)則(ze)因為有(you)阻(zu)抗較高(gao)的缺點，會導(dao)致在正常(chang)工作條(tiao)件(jian)下也產生過(guo)量(liang)的功率損耗。當然通(tong)過(guo)提高(gao)絕緣材料(liao)的耐(nai)熱(re)等級，也可以(yi)免去(qu)進一步的保護措施，但直接結果是變(bian)(bian)壓器成本大大增加。

  圖2顯示出(chu)PPTC元件用于變壓器次(ci)級線(xian)圈(quan)的(de)過熱保護(hu)特性。實驗(yan)中，線(xian)性電(dian)源適配器輸出(chu)端被人(ren)為短路(lu)，因為線(xian)圈(quan)電(dian)阻的(de)存在(zai)，輸出(chu)電(dian)流在(zai)1A左右。此時，次(ci)級線(xian)圈(quan)的(de)溫(wen)(wen)度開(kai)始增加，當達(da)到(dao)100℃的(de)時候，在(zai)溫(wen)(wen)度和電(dian)流的(de)共同作(zuo)用下PPTC元件動作(zuo)，從而限(xian)制了次(ci)級線(xian)圈(quan)的(de)電(dian)流，并制止了線(xian)圈(quan)溫(wen)(wen)度進一(yi)步上升(sheng)。

  選擇PPTC元件時(shi)，需要考(kao)慮可以(yi)通(tong)(tong)過的最大負荷電流，最高的環境溫(wen)度（通(tong)(tong)常為(wei)45℃）以(yi)及(ji)由變壓器溫(wen)度上升(sheng)速率所(suo)決定的的最大動作(zuo)時(shi)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(dian)路故障或反(fan)向充電(dian)所引起(qi)的。

  在CLA輸(shu)入(ru)端(duan)(duan)接入(ru)過電(dian)流保(bao)(bao)護裝置，可(ke)(ke)(ke)以防止此類故障(zhang)(zhang)以及(ji)可(ke)(ke)(ke)能導(dao)致的(de)(de)損壞。這種裝置的(de)(de)具體保(bao)(bao)護要求是由(you)終端(duan)(duan)設備(bei)的(de)(de)負(fu)載電(dian)流，以及(ji)CLA電(dian)源轉換電(dian)路的(de)(de)故障(zhang)(zhang)敏感(gan)性(xing)決(jue)定的(de)(de)。通常是在CLA的(de)(de)輸(shu)入(ru)端(duan)(duan)，應用過電(dian)壓保(bao)(bao)護器件，如瞬(shun)時限壓二極管提供(gong)過電(dian)壓保(bao)(bao)護；結(jie)合(he)自復式保(bao)(bao)護元件，如PPTC元件，即可(ke)(ke)(ke)提供(gong)一個(ge)“一插(cha)即可(ke)(ke)(ke)”的(de)(de)解決(jue)方案(an)，對(dui)電(dian)路進行保(bao)(bao)護從而減少質保(bao)(bao)返修。

  圖3顯(xian)示一個(ge)典型的(de)CLA電(dian)路(lu)圖。圖3中是(shi)一個(ge)PolySwich自復元件和一個(ge)瞬時(shi)限壓（TVS）二極管提供輸入保(bao)護。IC用于控(kong)制DC/DC降壓轉換(huan)器，由PPTC獨用或與TVS相(xiang)結合(he)的(de)保(bao)護措(cuo)施(shi)可以(yi)防止(zhi)以(yi)下4種故障造成的(de)損壞。

1）負載(zai)過(guo)流故(gu)(gu)障的車(che)載(zai)電(dian)話導(dao)致(zhi)過(guo)大的電(dian)流，會使PPTC動作(zuo)跳變至高阻狀態，直至故(gu)(gu)障排除。

2）轉換器(qi)發生(sheng)故障時的(de)汽車電路(lu)保護如果轉換器(qi)或控制IC失效，短(duan)路(lu)電流會使PPTC動作跳變至高阻狀態(tai)，以保護汽車的(de)線路(lu)及保險絲。

3）發動機啟動瞬(shun)(shun)間發動機啟動時(shi)(shi)會(hui)產生瞬(shun)(shun)時(shi)(shi)峰值電(dian)壓，該電(dian)壓通(tong)常會(hui)被TVS二極管抑制。然而，如果瞬(shun)(shun)時(shi)(shi)電(dian)壓值過(guo)大，可(ke)(ke)能會(hui)超(chao)過(guo)TVS二極管的(de)承受能力(li)。而如果使用了PPTC，就可(ke)(ke)以(yi)在(zai)過(guo)量電(dian)流損(sun)壞TVS以(yi)前動作并(bing)限流，從(cong)而起到保護TVS的(de)作用。

4）極(ji)(ji)性倒置如果(guo)汽(qi)車電(dian)(dian)池極(ji)(ji)性倒置，TVS二極(ji)(ji)管將會正(zheng)(zheng)向(xiang)導(dao)通(tong)，過(guo)大電(dian)(dian)流通(tong)過(guo)PPTC導(dao)致其動(dong)作跳變至高阻狀(zhuang)態，從而保護了TVS，并將流過(guo)轉換器的反向(xiang)電(dian)(dian)壓限制在TVS正(zheng)(zheng)向(xiang)電(dian)(dian)壓降水(shui)平下。

選擇PPTC元(yuan)件時，必須考慮可能通(tong)過的(de)最(zui)大負載電流、最(zui)高環境溫度、以及為防止其它(ta)部件損壞所要(yao)求的(de)最(zui)大動作(zuo)時間(jian)。根據這些參數，可以選擇插腳式(shi)或表面貼裝式(shi)的(de)自復器件。

5結語

PPTC元件在(zai)廣泛的(de)(de)(de)電路(lu)保(bao)護應用中(zhong)顯(xian)示(shi)了(le)卓越的(de)(de)(de)性能，并(bing)有(you)UL，CSA和T?V的(de)(de)(de)安(an)全(quan)認證。PPTC為裝置(zhi)提供了(le)可靠、自(zi)復式的(de)(de)(de)保(bao)護，有(you)效地減少了(le)巨額的(de)(de)(de)質保(bao)返(fan)修，大大提高了(le)客戶的(de)(de)(de)滿意程度。