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)或有故障的(de)(de)電(dian)(dian)源適配(pei)器應(ying)用于(yu)便攜式設(she)備(bei)的(de)(de)可(ke)能性也就大大增加。由于(yu)電(dian)(dian)源適配(pei)器的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)、極性以及電(dian)(dian)流都可(ke)能與該設(she)備(bei)的(de)(de)電(dian)(dian)路規范不相吻合，從而將會導(dao)致設(she)備(bei)損(sun)壞(huai)甚至帶來安全隱患。

    由(you)于體積(ji)小巧(qiao)，熔斷(duan)保險絲一度被廣泛(fan)應用于便攜式電(dian)子設(she)備中。然而，由(you)于新型micro系列(lie)的誕生(sheng)，可復式電(dian)路(lu)保護元件的體積(ji)已(yi)不(bu)再成為(wei)其制約瓶頸。并且，由(you)于此類設(she)備出現的大多數故(gu)障本質上(shang)都(dou)是瞬(shun)時性的，可復式電(dian)路(lu)保護元件的應用可使生(sheng)產(chan)商避免小故(gu)障大維修的高(gao)額(e)成本。

    通過(guo)在電源接口串(chuan)聯(lian)一個(ge)高分(fen)子(zi)正溫(wen)度系數(shu)（PPTC）元(yuan)件，因電源適(shi)配(pei)器(qi)不兼容而造成的過(guo)流損壞就可(ke)以被有效避免(mian)。另外，如果再并聯(lian)一些其(qi)他元(yuan)器(qi)件，如齊納二極管、瞬時限(xian)壓二極管或消弧電路，還(huan)可(ke)以起到防過(guo)壓作用。

圖1典(dian)型的蓄電池充電電路保護

2蓄電池充電電路(lu)保護(hu)

   圖1是一個(ge)典型的(de)電(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)路。其(qi)中，交流電(dian)(dian)通(tong)過AC/DC電(dian)(dian)源適(shi)配器轉變為合適(shi)電(dian)(dian)壓(ya)對電(dian)(dian)池(chi)組進(jin)行充電(dian)(dian)。PPTC元(yuan)件(jian)與(yu)過壓(ya)保(bao)護元(yuan)件(jian)協調作用(yong)共(gong)同完成下列工作：

1）針對可能損壞FET以及電(dian)池組的過大電(dian)流，提供過電(dian)流保護。

2）極性倒(dao)置時，PPTC通過(guo)(guo)動作以限制由于齊納二極管正(zheng)向導(dao)通而產生的過(guo)(guo)電流。

3）在過(guo)(guo)電壓元(yuan)件(jian)(jian)(jian)對(dui)電壓過(guo)(guo)載提供保護時，由PPTC元(yuan)件(jian)(jian)(jian)對(dui)導通電流進(jin)行限制，以(yi)保護過(guo)(guo)壓器件(jian)(jian)(jian)。

PPTC元(yuan)件也可以(yi)用于(yu)接電(dian)(dian)池(chi)組的裝置的端口，以(yi)保護由于(yu)使用有故(gu)障或(huo)不匹配的電(dian)(dian)池(chi)組而(er)帶來的過電(dian)(dian)流損害(hai)。對各種免提(ti)式汽車(che)通話裝置或(huo)耳機等供電(dian)(dian)時(shi)，電(dian)(dian)池(chi)組輸出(chu)端保護亦能提(ti)供理想的保護功能。

3AC/DC電源適配器保護

   AC/DC電源適配器被廣泛地使用于(yu)(yu)電池(chi)充電中，以及為各種消費類電器提(ti)供低成本(ben)直流(liu)電源。使用分(fen)離的AC/DC電源適配器，可使終(zhong)端(duan)設備的設計更加(jia)簡化，并便(bian)于(yu)(yu)通過各類認證標準。

各種電源適配器(qi)(qi)都(dou)有其安(an)全和(he)可靠性要求，包括短(duan)路(lu)電流限制和(he)變壓(ya)器(qi)(qi)線圈過(guo)熱保護(hu)。如果線圈超過(guo)了絕緣材料(liao)所規定的溫度，絕緣層就(jiu)可能損(sun)壞并導致變壓(ya)器(qi)(qi)短(duan)路(lu)，甚至引發火災。

圖2PPTC用變(bian)壓器次級線圈的過熱保護特性(xing)

圖3典型的CLA電路(lu)保護

雖然PPTC元件的過電流保護(hu)(hu)效果非(fei)常顯著，但其本身所具(ju)有的溫度衰減(jian)特性卻鮮受關注，事實上，這種(zhong)特征非(fei)常適合在過熱故障時提供(gong)有效保護(hu)(hu)。

     一些變(bian)壓器線(xian)圈通過內置溫度(du)保(bao)(bao)險(xian)絲，可(ke)以具(ju)有過熱保(bao)(bao)護(hu)(hu)功(gong)(gong)能。但(dan)由于(yu)溫度(du)保(bao)(bao)險(xian)絲為一次性元件(jian)，不適(shi)用于(yu)防止瞬間故障，如輸出端短路或輸入電壓波動(dong)的故障情況。而CPTC（陶瓷(ci)PTC）元件(jian)則(ze)因(yin)為有阻抗(kang)較高(gao)的缺(que)點，會導致在正常(chang)工作條(tiao)件(jian)下也產(chan)生(sheng)過量的功(gong)(gong)率(lv)損耗。當然通過提高(gao)絕緣材料(liao)的耐熱等級，也可(ke)以免去(qu)進一步的保(bao)(bao)護(hu)(hu)措施，但(dan)直(zhi)接結(jie)果是變(bian)壓器成本大大增(zeng)加。

  圖2顯示出(chu)PPTC元件用于變壓器次(ci)級線圈的(de)(de)過熱保護(hu)特性。實(shi)驗中(zhong)，線性電(dian)源適配器輸(shu)出(chu)端被人為短路，因為線圈電(dian)阻的(de)(de)存在(zai)，輸(shu)出(chu)電(dian)流在(zai)1A左右。此(ci)時，次(ci)級線圈的(de)(de)溫度開(kai)始增加，當達到100℃的(de)(de)時候，在(zai)溫度和電(dian)流的(de)(de)共同作用下PPTC元件動作，從而限制了次(ci)級線圈的(de)(de)電(dian)流，并(bing)制止了線圈溫度進一步上(shang)升。

  選擇PPTC元件時，需要考(kao)慮可(ke)以通(tong)過的(de)(de)最(zui)大(da)負荷電流，最(zui)高的(de)(de)環境溫(wen)度（通(tong)常(chang)為(wei)45℃）以及由變壓器溫(wen)度上升速率所決定的(de)(de)的(de)(de)最(zui)大(da)動作時間。

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(gu)障或反向充電所引起的。

  在CLA輸入端(duan)接入過電(dian)(dian)流(liu)保護(hu)裝置(zhi)，可(ke)以(yi)防止此類故障以(yi)及可(ke)能導致的損壞。這種裝置(zhi)的具體保護(hu)要求(qiu)是(shi)由終(zhong)端(duan)設(she)備的負載(zai)電(dian)(dian)流(liu)，以(yi)及CLA電(dian)(dian)源轉換電(dian)(dian)路的故障敏(min)感性決(jue)(jue)定的。通常是(shi)在CLA的輸入端(duan)，應用過電(dian)(dian)壓(ya)保護(hu)器件(jian)(jian)，如(ru)瞬時限(xian)壓(ya)二極管(guan)提供過電(dian)(dian)壓(ya)保護(hu)；結(jie)合自復(fu)式保護(hu)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)，如(ru)PPTC元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)，即可(ke)提供一個“一插即可(ke)”的解決(jue)(jue)方案，對電(dian)(dian)路進行保護(hu)從(cong)而減少(shao)質保返修。

  圖(tu)3顯示一個典型的CLA電路圖(tu)。圖(tu)3中是(shi)一個PolySwich自復元(yuan)件(jian)和(he)一個瞬時限壓（TVS）二極管提供輸入保護(hu)。IC用(yong)于控(kong)制DC/DC降壓轉換器，由PPTC獨用(yong)或與TVS相結合的保護(hu)措施可以防止以下(xia)4種故障造成的損壞。

1）負載過(guo)流(liu)故障的車載電話導(dao)致過(guo)大的電流(liu)，會(hui)使PPTC動作跳(tiao)變至高阻狀態，直至故障排除。

2）轉換器(qi)發生故障時(shi)的汽車(che)電路保(bao)護如(ru)果轉換器(qi)或(huo)控(kong)制IC失(shi)效，短路電流會使PPTC動作跳(tiao)變至高阻狀(zhuang)態，以保(bao)護汽車(che)的線(xian)路及保(bao)險絲。

3）發(fa)動(dong)機啟動(dong)瞬間(jian)發(fa)動(dong)機啟動(dong)時(shi)(shi)會產生瞬時(shi)(shi)峰值電(dian)(dian)壓(ya)，該電(dian)(dian)壓(ya)通常(chang)會被TVS二(er)極管抑制(zhi)。然而，如果瞬時(shi)(shi)電(dian)(dian)壓(ya)值過(guo)大，可能(neng)(neng)會超過(guo)TVS二(er)極管的(de)承(cheng)受能(neng)(neng)力(li)。而如果使用了PPTC，就(jiu)可以在過(guo)量電(dian)(dian)流損壞TVS以前(qian)動(dong)作(zuo)并限流，從而起(qi)到保護TVS的(de)作(zuo)用。

4）極(ji)性(xing)倒置如果汽車電(dian)池極(ji)性(xing)倒置，TVS二極(ji)管將(jiang)會正(zheng)向導通，過(guo)大電(dian)流通過(guo)PPTC導致(zhi)其動作跳變(bian)至高(gao)阻狀(zhuang)態(tai)，從而保護(hu)了TVS，并將(jiang)流過(guo)轉換器的反向電(dian)壓限制在TVS正(zheng)向電(dian)壓降水平下。

選(xuan)擇(ze)PPTC元件(jian)時(shi)，必須考(kao)慮(lv)可(ke)能通過的最(zui)大負載(zai)電流、最(zui)高環境(jing)溫(wen)度(du)、以及為防止其(qi)它(ta)部(bu)件(jian)損壞(huai)所要求(qiu)的最(zui)大動作時(shi)間(jian)。根據這些參數，可(ke)以選(xuan)擇(ze)插腳式或表面貼裝式的自復器件(jian)。

5結語

PPTC元件(jian)在(zai)廣泛的(de)(de)電(dian)路保護(hu)應用中顯示了卓越的(de)(de)性能，并(bing)有UL，CSA和T?V的(de)(de)安全認(ren)證。PPTC為裝置(zhi)提供(gong)了可(ke)靠(kao)、自復式的(de)(de)保護(hu)，有效地減少了巨額的(de)(de)質保返修，大大提高了客(ke)戶的(de)(de)滿意程度(du)。