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(jiang)(jiang)不(bu)兼(jian)容或有故障的(de)(de)電(dian)源適配(pei)器應用于便(bian)攜式設(she)備(bei)的(de)(de)可能性也就(jiu)大(da)大(da)增加。由于電(dian)源適配(pei)器的(de)(de)電(dian)壓(ya)、極性以及電(dian)流都(dou)可能與該設(she)備(bei)的(de)(de)電(dian)路規范不(bu)相吻合，從(cong)而將(jiang)(jiang)會導致(zhi)設(she)備(bei)損壞甚至帶(dai)來安全隱患。

    由于(yu)(yu)體積(ji)小巧，熔斷(duan)保險絲一度被廣泛應用于(yu)(yu)便攜式(shi)電(dian)子(zi)設備中(zhong)。然而，由于(yu)(yu)新型(xing)micro系列的誕生，可(ke)復式(shi)電(dian)路保護元(yuan)件(jian)的體積(ji)已不再成為其制(zhi)約瓶頸。并(bing)且，由于(yu)(yu)此類設備出現的大多數故障本質上都是瞬時性的，可(ke)復式(shi)電(dian)路保護元(yuan)件(jian)的應用可(ke)使生產商避免小故障大維修的高額(e)成本。

    通過(guo)在電源接口串聯(lian)一(yi)個高分子正(zheng)溫度(du)系數(shu)（PPTC）元件(jian)，因電源適配器不(bu)兼容而造成(cheng)的(de)過(guo)流損壞就可以被有效避免。另外，如果再并(bing)聯(lian)一(yi)些其他元器件(jian)，如齊納二極(ji)管(guan)、瞬(shun)時限壓二極(ji)管(guan)或(huo)消弧電路，還可以起(qi)到防過(guo)壓作用(yong)。

圖1典(dian)型的蓄電池充電電路保護

2蓄電池充(chong)電電路保護

   圖1是一個(ge)典(dian)型的(de)電(dian)(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)路。其中(zhong)，交流(liu)電(dian)(dian)(dian)通過AC/DC電(dian)(dian)(dian)源適配器轉變為合適電(dian)(dian)(dian)壓對電(dian)(dian)(dian)池組進行充(chong)電(dian)(dian)(dian)。PPTC元(yuan)件與過壓保護(hu)元(yuan)件協(xie)調作(zuo)用共同完成下列工作(zuo)：

1）針對可能(neng)損壞FET以及電池組的(de)過(guo)(guo)大電流，提供過(guo)(guo)電流保護。

2）極性倒置時，PPTC通(tong)過動作(zuo)以限(xian)制由于(yu)齊納二極管正(zheng)向導(dao)通(tong)而產生的過電流。

3）在過(guo)電(dian)壓元件(jian)對(dui)電(dian)壓過(guo)載提供保護時，由PPTC元件(jian)對(dui)導通電(dian)流進行限制，以(yi)保護過(guo)壓器件(jian)。

PPTC元件也可以用(yong)于(yu)(yu)接(jie)電(dian)池組(zu)的(de)裝置的(de)端口(kou)，以保護(hu)由于(yu)(yu)使用(yong)有故障或不匹配的(de)電(dian)池組(zu)而帶來的(de)過電(dian)流損害。對(dui)各(ge)種免提式(shi)汽車通話裝置或耳(er)機等供電(dian)時(shi)，電(dian)池組(zu)輸出端保護(hu)亦能提供理想的(de)保護(hu)功(gong)能。

3AC/DC電源適配(pei)器保護(hu)

   AC/DC電(dian)源(yuan)適(shi)配器被廣泛地使(shi)(shi)用于電(dian)池充電(dian)中，以及(ji)為各種消(xiao)費類電(dian)器提供低成本(ben)直流電(dian)源(yuan)。使(shi)(shi)用分(fen)離的AC/DC電(dian)源(yuan)適(shi)配器，可使(shi)(shi)終端設備的設計更加(jia)簡化，并便于通過各類認(ren)證標(biao)準。

各種電源適配器(qi)都有其安全和可靠性(xing)要求，包括短路(lu)電流限制和變(bian)壓(ya)器(qi)線圈(quan)過熱保護。如(ru)果(guo)線圈(quan)超過了(le)絕緣材料所(suo)規定的溫度(du)，絕緣層就可能(neng)損壞并導致變(bian)壓(ya)器(qi)短路(lu)，甚至(zhi)引發(fa)火災(zai)。

圖2PPTC用(yong)變壓(ya)器次級線圈的過熱保(bao)護特性

圖3典型的CLA電路(lu)保護(hu)

雖然(ran)PPTC元件的過電流保護效(xiao)果非(fei)常顯著，但其本身所具有的溫度衰減特(te)性卻鮮受關注，事實上(shang)，這種特(te)征非(fei)常適(shi)合(he)在過熱(re)故障時(shi)提供(gong)有效(xiao)保護。

     一些變壓器線圈(quan)通(tong)過(guo)(guo)內置溫度(du)(du)保(bao)險(xian)絲，可以具有過(guo)(guo)熱保(bao)護功(gong)能。但由于溫度(du)(du)保(bao)險(xian)絲為一次性元件，不適(shi)用于防止瞬間故障，如輸出端(duan)短路(lu)或輸入電壓波動的(de)故障情況。而CPTC（陶瓷PTC）元件則(ze)因為有阻抗較高的(de)缺點，會導(dao)致(zhi)在(zai)正常(chang)工作條件下也產生過(guo)(guo)量的(de)功(gong)率損耗。當然(ran)通(tong)過(guo)(guo)提高絕(jue)緣材(cai)料(liao)的(de)耐熱等級，也可以免去(qu)進一步的(de)保(bao)護措施(shi)，但直接結果(guo)是變壓器成本大大增加。

  圖2顯(xian)示出(chu)PPTC元件(jian)用(yong)于變壓器次級線(xian)(xian)圈(quan)的(de)過熱保(bao)護特性。實(shi)驗中(zhong)，線(xian)(xian)性電(dian)(dian)源適配器輸(shu)(shu)出(chu)端被人為(wei)短路，因為(wei)線(xian)(xian)圈(quan)電(dian)(dian)阻的(de)存(cun)在(zai)，輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)(dian)流(liu)在(zai)1A左右(you)。此時，次級線(xian)(xian)圈(quan)的(de)溫(wen)度(du)開始增加(jia)，當(dang)達到100℃的(de)時候(hou)，在(zai)溫(wen)度(du)和電(dian)(dian)流(liu)的(de)共同作用(yong)下PPTC元件(jian)動作，從而限制了(le)次級線(xian)(xian)圈(quan)的(de)電(dian)(dian)流(liu)，并制止了(le)線(xian)(xian)圈(quan)溫(wen)度(du)進一步上(shang)升。

  選(xuan)擇PPTC元(yuan)件(jian)時(shi)，需要考慮可以通過的(de)(de)最大負荷(he)電(dian)流，最高的(de)(de)環境溫(wen)度(du)(du)（通常(chang)為45℃）以及由變壓器溫(wen)度(du)(du)上(shang)升速(su)率所決定(ding)的(de)(de)的(de)(de)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、充電器電路故障或反向充電所引起的。

  在CLA輸入端(duan)接(jie)入過電(dian)流保(bao)護(hu)(hu)(hu)裝置，可(ke)(ke)以防止此類故障(zhang)以及可(ke)(ke)能導致的(de)(de)(de)(de)損壞(huai)。這種裝置的(de)(de)(de)(de)具體(ti)保(bao)護(hu)(hu)(hu)要求是由終端(duan)設備(bei)的(de)(de)(de)(de)負載電(dian)流，以及CLA電(dian)源轉換電(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)故障(zhang)敏(min)感性決定的(de)(de)(de)(de)。通常是在CLA的(de)(de)(de)(de)輸入端(duan)，應用過電(dian)壓(ya)(ya)保(bao)護(hu)(hu)(hu)器件，如瞬時限壓(ya)(ya)二極管提(ti)供過電(dian)壓(ya)(ya)保(bao)護(hu)(hu)(hu)；結(jie)合自復式保(bao)護(hu)(hu)(hu)元(yuan)件，如PPTC元(yuan)件，即(ji)可(ke)(ke)提(ti)供一(yi)個“一(yi)插即(ji)可(ke)(ke)”的(de)(de)(de)(de)解(jie)決方(fang)案，對電(dian)路(lu)進行保(bao)護(hu)(hu)(hu)從而減(jian)少(shao)質保(bao)返(fan)修。

  圖(tu)3顯示一個(ge)典型(xing)的(de)CLA電路圖(tu)。圖(tu)3中是(shi)一個(ge)PolySwich自復元件和一個(ge)瞬時限壓(ya)（TVS）二極管(guan)提供輸入保護。IC用于(yu)控制DC/DC降壓(ya)轉換(huan)器，由(you)PPTC獨用或(huo)與TVS相結(jie)合的(de)保護措(cuo)施可以防止以下4種故障(zhang)造成的(de)損壞。

1）負載過流故障(zhang)的車載電(dian)話導(dao)致過大(da)的電(dian)流，會使(shi)PPTC動作跳變至高阻狀態，直至故障(zhang)排(pai)除。

2）轉換器(qi)發生故障(zhang)時(shi)的(de)汽車(che)電路(lu)(lu)保護如果轉換器(qi)或控制IC失(shi)效(xiao)，短路(lu)(lu)電流(liu)會使PPTC動作跳變至(zhi)高阻狀態，以保護汽車(che)的(de)線路(lu)(lu)及保險絲。

3）發動(dong)(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)(dong)瞬間發動(dong)(dong)機(ji)啟(qi)動(dong)(dong)時(shi)會產生瞬時(shi)峰(feng)值電(dian)(dian)壓(ya)，該電(dian)(dian)壓(ya)通常(chang)會被TVS二極管抑(yi)制。然而，如(ru)果(guo)瞬時(shi)電(dian)(dian)壓(ya)值過(guo)大，可能(neng)會超(chao)過(guo)TVS二極管的承受能(neng)力。而如(ru)果(guo)使用(yong)了PPTC，就(jiu)可以(yi)在(zai)過(guo)量電(dian)(dian)流(liu)損(sun)壞(huai)TVS以(yi)前動(dong)(dong)作并(bing)限流(liu)，從而起(qi)到保護TVS的作用(yong)。

4）極(ji)性(xing)倒置如果汽(qi)車電池極(ji)性(xing)倒置，TVS二(er)極(ji)管將會正向導通，過大電流通過PPTC導致(zhi)其動作(zuo)跳變至高阻狀態，從而(er)保(bao)護了TVS，并將流過轉換器的反(fan)向電壓限制在TVS正向電壓降水平下。

選(xuan)擇(ze)(ze)PPTC元件時(shi)(shi)，必(bi)須(xu)考慮(lv)可能通過的(de)最(zui)大(da)負載電流、最(zui)高(gao)環(huan)境(jing)溫度、以及為防止其(qi)它(ta)部件損(sun)壞所要求的(de)最(zui)大(da)動作時(shi)(shi)間。根據這些參數，可以選(xuan)擇(ze)(ze)插腳(jiao)式或表面貼裝式的(de)自復(fu)器(qi)件。

5結語

PPTC元件(jian)在廣泛(fan)的(de)電路保護應(ying)用中顯(xian)示了(le)卓(zhuo)越的(de)性(xing)能，并有UL，CSA和T?V的(de)安全(quan)認證(zheng)。PPTC為(wei)裝置(zhi)提(ti)(ti)供了(le)可靠、自(zi)復式的(de)保護，有效地減少了(le)巨(ju)額的(de)質保返修，大大提(ti)(ti)高了(le)客(ke)戶(hu)的(de)滿意程度。