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)不兼(jian)容或有(you)故障(zhang)的(de)電(dian)源適配器應用于便攜式(shi)設備(bei)的(de)可(ke)能性也就(jiu)大(da)大(da)增加。由(you)于電(dian)源適配器的(de)電(dian)壓(ya)、極性以及電(dian)流(liu)都(dou)可(ke)能與該設備(bei)的(de)電(dian)路規范不相(xiang)吻(wen)合，從(cong)而將(jiang)會導致設備(bei)損壞甚至帶來安全隱患。

    由(you)于(yu)(yu)體積小巧，熔斷保險絲一度被(bei)廣(guang)泛應(ying)用(yong)于(yu)(yu)便攜式(shi)電(dian)子設備中。然而，由(you)于(yu)(yu)新型micro系列(lie)的誕(dan)生，可(ke)(ke)復(fu)式(shi)電(dian)路保護(hu)元件的體積已不再成(cheng)為其制(zhi)約瓶頸。并且，由(you)于(yu)(yu)此類設備出(chu)現的大多(duo)數故(gu)障本質上都(dou)是瞬(shun)時(shi)性的，可(ke)(ke)復(fu)式(shi)電(dian)路保護(hu)元件的應(ying)用(yong)可(ke)(ke)使生產商避免小故(gu)障大維修的高額成(cheng)本。

    通過(guo)在(zai)電(dian)源(yuan)接口串(chuan)聯(lian)一個高分子正溫度系數（PPTC）元件(jian)，因電(dian)源(yuan)適配器不兼容(rong)而(er)造成(cheng)的過(guo)流損壞就可(ke)以被(bei)有效避免。另外，如果再并聯(lian)一些其他元器件(jian)，如齊納二極管(guan)、瞬(shun)時限壓(ya)(ya)二極管(guan)或消(xiao)弧電(dian)路，還可(ke)以起到防過(guo)壓(ya)(ya)作用。

圖1典(dian)型的蓄電池(chi)充電電路(lu)保護

2蓄電池充電電路保護

   圖1是(shi)一(yi)個(ge)典(dian)型的電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)電(dian)(dian)路(lu)。其(qi)中，交流(liu)電(dian)(dian)通(tong)過(guo)AC/DC電(dian)(dian)源適配器轉變(bian)為合適電(dian)(dian)壓對電(dian)(dian)池組進行充電(dian)(dian)。PPTC元(yuan)件與過(guo)壓保(bao)護元(yuan)件協調作用共同完(wan)成下列工作：

1）針(zhen)對(dui)可能(neng)損(sun)壞FET以及電(dian)(dian)池(chi)組的過大電(dian)(dian)流，提供過電(dian)(dian)流保護。

2）極(ji)性倒置時，PPTC通過動(dong)作以限制由于齊納二極(ji)管正向(xiang)導通而(er)產生的過電流。

3）在過(guo)電(dian)(dian)壓(ya)元件對電(dian)(dian)壓(ya)過(guo)載提(ti)供(gong)保護時，由PPTC元件對導通電(dian)(dian)流進行(xing)限制，以(yi)保護過(guo)壓(ya)器件。

PPTC元件也可以(yi)用(yong)于接電(dian)池(chi)組(zu)(zu)(zu)的(de)裝置的(de)端(duan)口，以(yi)保護(hu)(hu)由于使用(yong)有故障或不匹配(pei)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)(zu)(zu)而(er)帶(dai)來的(de)過電(dian)流(liu)損害(hai)。對各種免提式汽車通話裝置或耳機(ji)等供電(dian)時，電(dian)池(chi)組(zu)(zu)(zu)輸出端(duan)保護(hu)(hu)亦能提供理想的(de)保護(hu)(hu)功能。

3AC/DC電源適配器保護

   AC/DC電(dian)源(yuan)適配器(qi)被(bei)廣泛地使用于(yu)電(dian)池充電(dian)中，以及(ji)為(wei)各(ge)種(zhong)消(xiao)費類電(dian)器(qi)提供(gong)低成本直流電(dian)源(yuan)。使用分(fen)離的(de)AC/DC電(dian)源(yuan)適配器(qi)，可使終端設(she)備的(de)設(she)計更加簡化，并便(bian)于(yu)通過各(ge)類認(ren)證標(biao)準。

各種電源適配器(qi)都有其安(an)全和(he)(he)可靠性要求，包括短路電流限制和(he)(he)變壓器(qi)線(xian)圈過(guo)(guo)熱保護。如果線(xian)圈超過(guo)(guo)了絕(jue)緣(yuan)材料所規定的溫度，絕(jue)緣(yuan)層就可能(neng)損壞并導致變壓器(qi)短路，甚至引發火災。

圖(tu)2PPTC用變壓器(qi)次級線圈的過熱保護(hu)特性(xing)

圖3典型的(de)CLA電路保護

雖然PPTC元件的過(guo)電流保(bao)護效(xiao)果(guo)非常(chang)顯著，但(dan)其本身(shen)所(suo)具有的溫(wen)度衰減特(te)性卻(que)鮮受(shou)關(guan)注，事實上，這種特(te)征(zheng)非常(chang)適(shi)合在過(guo)熱故障時(shi)提供有效(xiao)保(bao)護。

     一(yi)些變壓器(qi)線圈通過(guo)內置溫度保(bao)險(xian)絲(si)，可以具有過(guo)熱保(bao)護功(gong)能(neng)。但由于溫度保(bao)險(xian)絲(si)為一(yi)次(ci)性(xing)元件，不適用于防止(zhi)瞬間故障(zhang)，如輸出端短(duan)路或輸入電(dian)壓波動的故障(zhang)情況。而CPTC（陶瓷PTC）元件則因(yin)為有阻(zu)抗(kang)較高(gao)的缺點，會導(dao)致在正常(chang)工作條件下也(ye)產生過(guo)量的功(gong)率損(sun)耗(hao)。當然通過(guo)提高(gao)絕緣材料的耐熱等級，也(ye)可以免去進一(yi)步(bu)的保(bao)護措施(shi)，但直(zhi)接結果是變壓器(qi)成本大(da)大(da)增加。

  圖2顯示出(chu)PPTC元件(jian)用于變壓器次級線(xian)圈(quan)(quan)的(de)過熱(re)保護特性。實驗中(zhong)，線(xian)性電(dian)源適配器輸出(chu)端被人為短路(lu)，因為線(xian)圈(quan)(quan)電(dian)阻(zu)的(de)存在(zai)，輸出(chu)電(dian)流在(zai)1A左右。此時，次級線(xian)圈(quan)(quan)的(de)溫度(du)開始增(zeng)加(jia)，當達到100℃的(de)時候，在(zai)溫度(du)和電(dian)流的(de)共同作用下PPTC元件(jian)動作，從而限制了(le)次級線(xian)圈(quan)(quan)的(de)電(dian)流，并(bing)制止了(le)線(xian)圈(quan)(quan)溫度(du)進一步上升。

  選擇PPTC元(yuan)件(jian)時(shi)(shi)，需要考慮可以通過的最(zui)(zui)大負荷電流，最(zui)(zui)高(gao)的環境溫度（通常為45℃）以及由(you)變壓器溫度上(shang)升速率(lv)所決定的的最(zui)(zui)大動作(zuo)時(shi)(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)路故障或反向充電(dian)所引起的。

  在CLA輸入(ru)(ru)(ru)端(duan)接(jie)入(ru)(ru)(ru)過(guo)電(dian)(dian)流保(bao)(bao)護(hu)(hu)裝置，可以防止此類故障以及可能(neng)導致(zhi)的(de)(de)損壞。這種(zhong)裝置的(de)(de)具(ju)體保(bao)(bao)護(hu)(hu)要求(qiu)是由終端(duan)設備的(de)(de)負(fu)載電(dian)(dian)流，以及CLA電(dian)(dian)源轉換電(dian)(dian)路的(de)(de)故障敏感性(xing)決定的(de)(de)。通常是在CLA的(de)(de)輸入(ru)(ru)(ru)端(duan)，應(ying)用過(guo)電(dian)(dian)壓(ya)保(bao)(bao)護(hu)(hu)器件(jian)，如瞬時(shi)限壓(ya)二(er)極(ji)管提供過(guo)電(dian)(dian)壓(ya)保(bao)(bao)護(hu)(hu)；結合(he)自復式保(bao)(bao)護(hu)(hu)元(yuan)(yuan)件(jian)，如PPTC元(yuan)(yuan)件(jian)，即(ji)可提供一(yi)個“一(yi)插即(ji)可”的(de)(de)解決方案(an)，對電(dian)(dian)路進行保(bao)(bao)護(hu)(hu)從而減少(shao)質保(bao)(bao)返(fan)修。

  圖3顯示一個典型的CLA電路圖。圖3中是一個PolySwich自復元(yuan)件和一個瞬時限壓(ya)（TVS）二(er)極管提供輸入保(bao)護。IC用于控制DC/DC降壓(ya)轉換(huan)器，由(you)PPTC獨用或(huo)與TVS相結合的保(bao)護措施可以防(fang)止以下(xia)4種故障造成的損壞。

1）負載過流故障的(de)(de)車(che)載電話導致過大的(de)(de)電流，會使PPTC動作跳變(bian)至高阻狀態，直至故障排(pai)除(chu)。

2）轉(zhuan)換器發(fa)生(sheng)故障時的汽(qi)車電路(lu)保(bao)護(hu)(hu)如(ru)果轉(zhuan)換器或控(kong)制IC失效(xiao)，短路(lu)電流會使PPTC動作跳變至高阻狀態，以保(bao)護(hu)(hu)汽(qi)車的線路(lu)及保(bao)險(xian)絲。

3）發(fa)動(dong)機啟動(dong)瞬間發(fa)動(dong)機啟動(dong)時(shi)會(hui)產生瞬時(shi)峰值電壓(ya)，該電壓(ya)通(tong)常會(hui)被TVS二極管(guan)抑制。然而，如(ru)果瞬時(shi)電壓(ya)值過大，可能會(hui)超過TVS二極管(guan)的承(cheng)受能力。而如(ru)果使用了PPTC，就可以在過量電流損壞TVS以前動(dong)作并(bing)限流，從而起到保護TVS的作用。

4）極性(xing)倒置(zhi)如果(guo)汽車電池極性(xing)倒置(zhi)，TVS二(er)極管將會(hui)正向導通，過大電流(liu)通過PPTC導致(zhi)其動作跳變至高(gao)阻狀態，從而保護了TVS，并(bing)將流(liu)過轉換器的反向電壓限制在(zai)TVS正向電壓降水平下。

選(xuan)擇PPTC元件(jian)時(shi)，必(bi)須考慮可(ke)能通過的(de)(de)最大負載電流(liu)、最高環境溫度、以及(ji)為防止(zhi)其它部件(jian)損壞所要求的(de)(de)最大動作時(shi)間。根據這些(xie)參數，可(ke)以選(xuan)擇插腳式或表面貼裝(zhuang)式的(de)(de)自(zi)復器件(jian)。

5結語

PPTC元件在(zai)廣泛的(de)電路保(bao)(bao)護(hu)應用(yong)中顯示了(le)卓越的(de)性(xing)能，并有UL，CSA和T?V的(de)安全認證。PPTC為(wei)裝置提(ti)供了(le)可靠、自復式的(de)保(bao)(bao)護(hu)，有效地減少了(le)巨額的(de)質保(bao)(bao)返修，大(da)(da)大(da)(da)提(ti)高(gao)了(le)客戶(hu)的(de)滿意程度。