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)不兼容或(huo)有(you)故障的(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)適配(pei)器應用于便攜式設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)可能(neng)性也就大大增加。由于電(dian)(dian)源(yuan)適配(pei)器的(de)(de)電(dian)(dian)壓、極性以及電(dian)(dian)流都(dou)可能(neng)與該(gai)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)電(dian)(dian)路規范不相吻合，從而將(jiang)會導致設(she)備(bei)(bei)損壞甚(shen)至帶來安全(quan)隱患。

    由(you)于體積(ji)小巧，熔斷保(bao)險絲一度被廣泛應(ying)(ying)用于便攜(xie)式電(dian)子設備中。然而，由(you)于新型micro系列的誕(dan)生，可復式電(dian)路保(bao)護元(yuan)件(jian)的體積(ji)已不再成為其(qi)制約瓶頸。并且，由(you)于此類設備出現(xian)的大(da)多數故(gu)障本質上都是瞬(shun)時(shi)性的，可復式電(dian)路保(bao)護元(yuan)件(jian)的應(ying)(ying)用可使生產商(shang)避免小故(gu)障大(da)維修的高額成本。

    通過在電源(yuan)接口串聯一個高分(fen)子正溫度系數（PPTC）元件，因電源(yuan)適配(pei)器不兼容(rong)而造成(cheng)的過流損壞就可(ke)(ke)以被有效避免。另(ling)外，如果再并聯一些其他元器件，如齊納二極管(guan)、瞬時限壓(ya)二極管(guan)或消弧(hu)電路，還可(ke)(ke)以起(qi)到防(fang)過壓(ya)作(zuo)用。

圖(tu)1典(dian)型的蓄電池充電電路保護(hu)

2蓄電池充電電路保護(hu)

   圖1是一個典型的(de)電(dian)池充(chong)電(dian)電(dian)路。其中(zhong)，交(jiao)流(liu)電(dian)通(tong)過AC/DC電(dian)源適(shi)(shi)配(pei)器(qi)轉變為合適(shi)(shi)電(dian)壓對電(dian)池組進行充(chong)電(dian)。PPTC元(yuan)件與過壓保護元(yuan)件協(xie)調作用(yong)共同完成下列工(gong)作：

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

2）極性倒置時，PPTC通(tong)過動作(zuo)以限(xian)制由于齊納二(er)極管(guan)正(zheng)向導(dao)通(tong)而(er)產生(sheng)的(de)過電流。

3）在過電(dian)壓(ya)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)對電(dian)壓(ya)過載(zai)提供(gong)保護時，由PPTC元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)對導通電(dian)流進行限制，以保護過壓(ya)器件(jian)(jian)。

PPTC元件也可(ke)以用(yong)于(yu)接電池(chi)組(zu)的裝置(zhi)的端口(kou)，以保(bao)(bao)護(hu)(hu)由于(yu)使用(yong)有故(gu)障(zhang)或(huo)不匹配(pei)的電池(chi)組(zu)而(er)帶來的過電流(liu)損害。對各種(zhong)免提式汽車通話裝置(zhi)或(huo)耳機等供(gong)電時，電池(chi)組(zu)輸出端保(bao)(bao)護(hu)(hu)亦能提供(gong)理想的保(bao)(bao)護(hu)(hu)功(gong)能。

3AC/DC電源適配器保護

   AC/DC電(dian)源(yuan)(yuan)適配器被廣泛(fan)地使用(yong)于(yu)(yu)電(dian)池(chi)充電(dian)中，以(yi)及為各種消(xiao)費類電(dian)器提供低成本直流電(dian)源(yuan)(yuan)。使用(yong)分離(li)的(de)(de)AC/DC電(dian)源(yuan)(yuan)適配器，可使終端設(she)備的(de)(de)設(she)計更加(jia)簡(jian)化，并便于(yu)(yu)通過各類認證標(biao)準。

各種電源適配器(qi)都有(you)其安全(quan)和可靠性要求，包括(kuo)短(duan)路(lu)電流限制和變壓(ya)器(qi)線圈過熱(re)保(bao)護。如(ru)果線圈超過了(le)絕緣材(cai)料所規定的溫度，絕緣層就(jiu)可能損壞(huai)并導致變壓(ya)器(qi)短(duan)路(lu)，甚(shen)至(zhi)引(yin)發(fa)火災。

圖2PPTC用(yong)變壓器次級線圈的過熱保護特性

圖3典(dian)型的CLA電路保護

雖然PPTC元件的過電流保護效(xiao)果非(fei)常(chang)(chang)顯著，但其本(ben)身所具有(you)(you)的溫(wen)度衰減(jian)特(te)性卻(que)鮮受關注，事(shi)實上，這(zhe)種特(te)征非(fei)常(chang)(chang)適合在過熱(re)故障時提供有(you)(you)效(xiao)保護。

     一些變壓(ya)器(qi)線(xian)圈通過(guo)內置溫度保險絲(si)，可(ke)以(yi)具(ju)有過(guo)熱(re)保護(hu)功能(neng)。但由于溫度保險絲(si)為(wei)一次(ci)性元(yuan)件(jian)，不適用于防(fang)止瞬間故障(zhang)，如輸(shu)出端短路或輸(shu)入電(dian)壓(ya)波(bo)動的故障(zhang)情況。而CPTC（陶瓷(ci)PTC）元(yuan)件(jian)則因為(wei)有阻抗(kang)較高的缺(que)點，會導致在正常工作條件(jian)下(xia)也產生(sheng)過(guo)量的功率損耗(hao)。當然(ran)通過(guo)提高絕(jue)緣材料的耐熱(re)等(deng)級(ji)，也可(ke)以(yi)免(mian)去進一步的保護(hu)措施，但直接結果是變壓(ya)器(qi)成本大大增加(jia)。

  圖2顯示出(chu)PPTC元(yuan)件用于變壓(ya)器次(ci)級線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)過熱保護(hu)特性(xing)。實(shi)驗中，線(xian)(xian)性(xing)電源適配器輸出(chu)端被(bei)人為短路，因為線(xian)(xian)圈(quan)(quan)電阻(zu)的(de)(de)存在(zai)，輸出(chu)電流在(zai)1A左右。此時，次(ci)級線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)溫(wen)(wen)度開始增加，當達(da)到100℃的(de)(de)時候，在(zai)溫(wen)(wen)度和電流的(de)(de)共同作(zuo)用下PPTC元(yuan)件動作(zuo)，從而限制了次(ci)級線(xian)(xian)圈(quan)(quan)的(de)(de)電流，并(bing)制止了線(xian)(xian)圈(quan)(quan)溫(wen)(wen)度進一步上升。

  選(xuan)擇PPTC元件時，需(xu)要考慮(lv)可(ke)以通過(guo)的(de)最(zui)大負荷電流，最(zui)高的(de)環境溫(wen)度(du)（通常為45℃）以及(ji)由變壓器(qi)溫(wen)度(du)上升(sheng)速率所(suo)決(jue)定(ding)的(de)的(de)最(zui)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、充電器電路故障或(huo)反向充電所引(yin)起的。

  在CLA輸入端接(jie)入過電(dian)(dian)(dian)流保(bao)護裝置，可(ke)以(yi)防止此類故障(zhang)(zhang)以(yi)及(ji)可(ke)能導致的(de)(de)損壞。這種(zhong)裝置的(de)(de)具體(ti)保(bao)護要(yao)求是由終(zhong)端設備的(de)(de)負載電(dian)(dian)(dian)流，以(yi)及(ji)CLA電(dian)(dian)(dian)源轉換電(dian)(dian)(dian)路的(de)(de)故障(zhang)(zhang)敏感性決定的(de)(de)。通常是在CLA的(de)(de)輸入端，應用過電(dian)(dian)(dian)壓保(bao)護器(qi)件，如瞬時限壓二極(ji)管提(ti)供(gong)過電(dian)(dian)(dian)壓保(bao)護；結合自復式保(bao)護元件，如PPTC元件，即(ji)可(ke)提(ti)供(gong)一個“一插即(ji)可(ke)”的(de)(de)解決方案，對(dui)電(dian)(dian)(dian)路進行保(bao)護從(cong)而減少(shao)質保(bao)返修。

  圖(tu)3顯示一(yi)個(ge)典(dian)型的(de)CLA電(dian)路圖(tu)。圖(tu)3中(zhong)是一(yi)個(ge)PolySwich自復(fu)元件和一(yi)個(ge)瞬(shun)時(shi)限壓(ya)（TVS）二極(ji)管提供輸入保護。IC用(yong)于控制DC/DC降壓(ya)轉換(huan)器，由PPTC獨用(yong)或與TVS相結合的(de)保護措施(shi)可以防止以下4種(zhong)故障造成的(de)損(sun)壞(huai)。

1）負載(zai)過(guo)(guo)流(liu)故障(zhang)(zhang)的車載(zai)電(dian)話導致過(guo)(guo)大的電(dian)流(liu)，會(hui)使PPTC動作跳變至高阻(zu)狀態，直至故障(zhang)(zhang)排除。

2）轉換(huan)器(qi)發生(sheng)故障(zhang)時(shi)的汽(qi)車電(dian)(dian)路(lu)保護如果轉換(huan)器(qi)或控制IC失效，短(duan)路(lu)電(dian)(dian)流會使PPTC動作跳變至(zhi)高(gao)阻狀態，以保護汽(qi)車的線(xian)路(lu)及保險絲。

3）發(fa)動(dong)(dong)機(ji)啟動(dong)(dong)瞬間發(fa)動(dong)(dong)機(ji)啟動(dong)(dong)時會產生瞬時峰值(zhi)電(dian)壓，該電(dian)壓通常會被TVS二(er)極(ji)管抑制。然而(er)(er)，如果瞬時電(dian)壓值(zhi)過大，可能會超過TVS二(er)極(ji)管的(de)承受能力。而(er)(er)如果使用(yong)了PPTC，就可以在過量電(dian)流(liu)損壞TVS以前(qian)動(dong)(dong)作并限流(liu)，從而(er)(er)起到保護(hu)TVS的(de)作用(yong)。

4）極(ji)性倒置如(ru)果(guo)汽車電(dian)池極(ji)性倒置，TVS二極(ji)管(guan)將會正向(xiang)導通，過(guo)大電(dian)流通過(guo)PPTC導致其(qi)動作(zuo)跳變(bian)至高阻狀(zhuang)態，從而保護了TVS，并(bing)將流過(guo)轉換器的反向(xiang)電(dian)壓(ya)限制在TVS正向(xiang)電(dian)壓(ya)降水(shui)平下。

選(xuan)擇(ze)PPTC元件(jian)時，必(bi)須考慮可(ke)(ke)能通(tong)過(guo)的(de)最(zui)(zui)大(da)負載電流、最(zui)(zui)高(gao)環境溫度、以及(ji)為防止其它部件(jian)損壞所要求的(de)最(zui)(zui)大(da)動作(zuo)時間。根據這(zhe)些參數，可(ke)(ke)以選(xuan)擇(ze)插腳式或表面貼裝式的(de)自復器件(jian)。

5結語

PPTC元件在廣泛的(de)(de)(de)電路保護(hu)應用中顯示了(le)卓越的(de)(de)(de)性能，并(bing)有UL，CSA和(he)T?V的(de)(de)(de)安全認證。PPTC為裝置提(ti)供(gong)了(le)可靠、自復(fu)式的(de)(de)(de)保護(hu)，有效地減少了(le)巨額的(de)(de)(de)質保返修，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)客戶的(de)(de)(de)滿(man)意程度。