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)(bu)兼容或有故障的(de)電源(yuan)適配器應用于便攜(xie)式設(she)備的(de)可能性(xing)也(ye)就大大增加。由于電源(yuan)適配器的(de)電壓、極性(xing)以(yi)及電流都可能與該設(she)備的(de)電路規范不(bu)(bu)相吻合，從而將會導致設(she)備損壞甚至帶來(lai)安全隱患。

    由(you)于(yu)體積小(xiao)巧，熔斷保(bao)險絲(si)一(yi)度被廣泛應用于(yu)便攜式(shi)電(dian)子設(she)備(bei)中。然而，由(you)于(yu)新(xin)型(xing)micro系列的(de)誕(dan)生，可(ke)復式(shi)電(dian)路保(bao)護元件(jian)的(de)體積已不再(zai)成為其制約瓶頸(jing)。并且，由(you)于(yu)此(ci)類設(she)備(bei)出現的(de)大多數故(gu)障本(ben)質上都(dou)是(shi)瞬(shun)時性的(de)，可(ke)復式(shi)電(dian)路保(bao)護元件(jian)的(de)應用可(ke)使生產商避(bi)免小(xiao)故(gu)障大維修的(de)高額成本(ben)。

    通過(guo)(guo)在電源(yuan)接口串聯一個(ge)高(gao)分子正溫度系(xi)數（PPTC）元件，因(yin)電源(yuan)適配器(qi)不兼容而造成(cheng)的過(guo)(guo)流損壞就可以被有效避免。另外，如果再并聯一些其他(ta)元器(qi)件，如齊納二(er)極(ji)管、瞬(shun)時限壓二(er)極(ji)管或消弧(hu)電路，還可以起到防(fang)過(guo)(guo)壓作用。

圖1典型的蓄電(dian)池充(chong)電(dian)電(dian)路保護

2蓄電(dian)池充電(dian)電(dian)路保(bao)護(hu)

   圖(tu)1是一個典型的電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)電(dian)(dian)路。其中，交流電(dian)(dian)通過AC/DC電(dian)(dian)源(yuan)適(shi)配器(qi)轉變(bian)為合適(shi)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)對電(dian)(dian)池組進行充電(dian)(dian)。PPTC元件(jian)與過壓(ya)(ya)保(bao)護元件(jian)協調作(zuo)用共同完成下列工(gong)作(zuo)：

1）針對可能損壞FET以(yi)及電(dian)池組(zu)的過(guo)大電(dian)流，提供過(guo)電(dian)流保護(hu)。

2）極性(xing)倒置時，PPTC通過動作(zuo)以限制由(you)于(yu)齊納二極管正向導通而產(chan)生的過電(dian)流。

3）在(zai)過(guo)電(dian)壓元件對(dui)(dui)電(dian)壓過(guo)載提供保護時，由(you)PPTC元件對(dui)(dui)導通電(dian)流(liu)進(jin)行(xing)限制(zhi)，以保護過(guo)壓器件。

PPTC元(yuan)件也(ye)可(ke)以(yi)用于(yu)接電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組的(de)(de)裝置的(de)(de)端口，以(yi)保(bao)護(hu)由于(yu)使(shi)用有故(gu)障或(huo)不(bu)匹配的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組而帶(dai)來的(de)(de)過電(dian)(dian)(dian)流損害。對各種免提式汽車通話裝置或(huo)耳機等(deng)供電(dian)(dian)(dian)時，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)組輸出端保(bao)護(hu)亦(yi)能(neng)提供理想的(de)(de)保(bao)護(hu)功能(neng)。

3AC/DC電源適(shi)配器(qi)保護(hu)

   AC/DC電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)適配(pei)器被廣泛(fan)地使用于電(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)中，以及(ji)為各(ge)種消費(fei)類電(dian)(dian)器提供低成本直(zhi)流(liu)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)。使用分離的(de)AC/DC電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)適配(pei)器，可使終端設備的(de)設計更加簡化，并便于通過各(ge)類認證(zheng)標(biao)準。

各種電源適配器(qi)都(dou)有其(qi)安全和可靠性(xing)要求，包括短路電流限(xian)制和變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)線圈(quan)過(guo)熱保(bao)護。如果線圈(quan)超(chao)過(guo)了絕(jue)緣(yuan)材料所(suo)規定(ding)的溫(wen)度，絕(jue)緣(yuan)層就(jiu)可能損壞并(bing)導致變(bian)(bian)壓(ya)器(qi)短路，甚至引發火(huo)災。

圖2PPTC用變壓器次(ci)級線圈(quan)的過熱保護特性

圖3典(dian)型的CLA電(dian)路(lu)保護

雖然(ran)PPTC元件的過電流保護效(xiao)果(guo)非(fei)常顯(xian)著，但(dan)其本身所具有的溫度(du)衰減(jian)特性卻鮮受(shou)關注，事實上(shang)，這種特征(zheng)非(fei)常適合在過熱(re)故障時提供有效(xiao)保護。

     一(yi)些變(bian)壓(ya)器(qi)線圈通過(guo)內(nei)置溫度保(bao)險絲，可以(yi)具有(you)過(guo)熱(re)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)。但由于溫度保(bao)險絲為(wei)一(yi)次性元件，不適用于防止瞬間故障，如輸出端短路(lu)或輸入電(dian)壓(ya)波動的(de)故障情況。而(er)CPTC（陶瓷(ci)PTC）元件則因(yin)為(wei)有(you)阻抗較高的(de)缺點，會(hui)導致在(zai)正(zheng)常工作條件下也(ye)產生過(guo)量(liang)的(de)功(gong)率(lv)損耗。當然(ran)通過(guo)提高絕緣材料的(de)耐熱(re)等級，也(ye)可以(yi)免去進一(yi)步的(de)保(bao)護(hu)措施(shi)，但直接結果是變(bian)壓(ya)器(qi)成本大(da)(da)大(da)(da)增(zeng)加。

  圖2顯示出(chu)PPTC元件用于變壓器次級(ji)線(xian)圈的過(guo)熱保護特性。實驗中，線(xian)性電(dian)源適配器輸(shu)(shu)出(chu)端被人為短路，因為線(xian)圈電(dian)阻的存在，輸(shu)(shu)出(chu)電(dian)流在1A左右。此時，次級(ji)線(xian)圈的溫(wen)度開(kai)始增(zeng)加，當達(da)到(dao)100℃的時候(hou)，在溫(wen)度和(he)電(dian)流的共同作(zuo)用下PPTC元件動作(zuo)，從而限制(zhi)了次級(ji)線(xian)圈的電(dian)流，并(bing)制(zhi)止了線(xian)圈溫(wen)度進一步上升。

  選擇PPTC元件時，需要考慮可以(yi)通(tong)過的(de)最大負荷電流(liu)，最高(gao)的(de)環境溫(wen)度（通(tong)常為45℃）以(yi)及(ji)由變壓器溫(wen)度上升速(su)率所決定的(de)的(de)最大動作時間。

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(dian)路故障(zhang)或(huo)反向充電(dian)所(suo)引(yin)起(qi)的。

  在CLA輸入(ru)端接入(ru)過(guo)電(dian)(dian)流(liu)保(bao)護(hu)(hu)(hu)裝置，可以防止此類故障以及可能導(dao)致的(de)損壞。這種裝置的(de)具體(ti)保(bao)護(hu)(hu)(hu)要求是由(you)終端設備的(de)負載電(dian)(dian)流(liu)，以及CLA電(dian)(dian)源轉換電(dian)(dian)路的(de)故障敏感性決定的(de)。通(tong)常是在CLA的(de)輸入(ru)端，應用過(guo)電(dian)(dian)壓保(bao)護(hu)(hu)(hu)器件，如(ru)瞬時限(xian)壓二極管提(ti)供(gong)過(guo)電(dian)(dian)壓保(bao)護(hu)(hu)(hu)；結合自復式保(bao)護(hu)(hu)(hu)元(yuan)件，如(ru)PPTC元(yuan)件，即可提(ti)供(gong)一個“一插即可”的(de)解決方案，對(dui)電(dian)(dian)路進行(xing)保(bao)護(hu)(hu)(hu)從而減少(shao)質保(bao)返修。

  圖3顯示一(yi)(yi)個(ge)典型的CLA電路圖。圖3中(zhong)是一(yi)(yi)個(ge)PolySwich自復元件和一(yi)(yi)個(ge)瞬時限(xian)壓（TVS）二(er)極管提(ti)供輸入保護。IC用于控制DC/DC降壓轉換器，由PPTC獨用或與TVS相結合的保護措施(shi)可(ke)以(yi)防止以(yi)下4種(zhong)故障造(zao)成的損壞。

1）負載(zai)過流(liu)故(gu)障(zhang)(zhang)的(de)車(che)載(zai)電話導致過大的(de)電流(liu)，會使PPTC動作跳變(bian)至(zhi)高(gao)阻狀態(tai)，直至(zhi)故(gu)障(zhang)(zhang)排(pai)除。

2）轉(zhuan)換器(qi)發生故障(zhang)時(shi)的汽車電(dian)路保護如果(guo)轉(zhuan)換器(qi)或(huo)控制IC失效，短路電(dian)流會使PPTC動作跳變(bian)至高阻(zu)狀態(tai)，以(yi)保護汽車的線路及保險絲(si)。

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)峰值(zhi)電壓(ya)，該電壓(ya)通(tong)常(chang)會被TVS二(er)極管(guan)(guan)抑(yi)制。然(ran)而(er)(er)，如(ru)果瞬時(shi)電壓(ya)值(zhi)過(guo)(guo)大，可(ke)能(neng)會超過(guo)(guo)TVS二(er)極管(guan)(guan)的(de)承(cheng)受(shou)能(neng)力。而(er)(er)如(ru)果使(shi)用(yong)了(le)PPTC，就可(ke)以在過(guo)(guo)量(liang)電流損壞TVS以前(qian)動(dong)(dong)作并限(xian)流，從而(er)(er)起(qi)到(dao)保(bao)護TVS的(de)作用(yong)。

4）極性倒置如(ru)果汽車電池(chi)極性倒置，TVS二極管將會正向(xiang)導(dao)通，過大電流(liu)通過PPTC導(dao)致其動(dong)作跳變(bian)至高阻狀(zhuang)態，從而保護了TVS，并將流(liu)過轉換器的反向(xiang)電壓(ya)限制在TVS正向(xiang)電壓(ya)降水平(ping)下。

選擇PPTC元件(jian)時(shi)，必(bi)須考慮可(ke)能通過的(de)最(zui)大負載電(dian)流、最(zui)高環境溫度、以(yi)及為防止其它部件(jian)損壞(huai)所要求的(de)最(zui)大動作(zuo)時(shi)間。根據這些參數，可(ke)以(yi)選擇插腳式或(huo)表面貼裝式的(de)自復器件(jian)。

5結語

PPTC元(yuan)件在廣泛的(de)(de)電路保護應(ying)用中(zhong)顯示了(le)卓越的(de)(de)性能，并有UL，CSA和T?V的(de)(de)安全(quan)認證。PPTC為裝(zhuang)置提供了(le)可靠(kao)、自復式的(de)(de)保護，有效地(di)減少了(le)巨額的(de)(de)質(zhi)保返修，大大提高了(le)客(ke)戶的(de)(de)滿意程度。