在正常工作情况下,PPTC器件产生的或散失的热量处于一个相对低温的平衡状态,如图3中的1点所示。当环境温度不变而流过器件的电流增加时,器件所产生的热量也会随之增加。如果增加的电流是微小的,其所产生的热量能够散失到环境中,器件会稳定在一个较高的温度,如图3中的2点所示。
图3、PPTC器件的典型工作曲线
相反,如果不是电流增加而是环境温度上升,器件会稳定在一个较高的温度,可能再次到达如原理图中的第2点。第2点也可能为电流和温度增加共同作用下的结果。随着电流、温度或者两者结合的进一步增加,将会引起器件升温并达到电阻迅速增加的温度,如图中第3点所示,这就是所谓的曲线低端拐点。任何进一步的电流或者环境温度增加将导致器件产生热量的速度比其向环境中散失热量的速度更快,使其温度迅速的升高。
在这个阶段中,随着非常小的温度变化将产生一个非常大的电阻值升高,如图3中第3点与第4点之间所示。这是处于PPTC器件跳闸时的一个正常的工作区域。电阻增大导致电路中流经的电流相应的减少。
因为第3点和第4点之间的温度变化很微小,这种关系将一直保持直到器件达到曲线上第4点的上拐点。只要外部施加的电源电压保持在这个电平,则器件会一直闩锁在跳闸状态。一旦外施电压断开,电源循环启动后,PPTC器件将复位到低阻态状态,电路恢复到正常工作状态。
图4、PPTC器件跳闸前后的电路状态
图4说明了PPTC跳闸前后保护HB LED照明系统的电路。该图表明了在跳闸后电流是如何被降低,从而保护电路免受过流、过温情况所造成的损坏。
符合第二类(Class 2)电源安全标准
在一个照明系统中采用第二类电源可成为降低成本、提高灵活性的重要因素之一。本身就具有限制性的电源(如变压器、电源供应器或电池等),可能包含保护器件,只要它们不依赖于第二类电源的输出限制即可。
非自有限制型电源,按照其定义,具有一个分立在外的保护器件,当电流和能量输出达到预定值时它会自动中断输出。
各种各样的电路保护器件都能对用于LED照明应用的第二类电源提供保护。图5说明了一种协同保护策略的工作原理,它在交流输入上采用了一个MOV,并在输出电路分支上采用了一个PolySwitch PPTC器件,可以帮助厂商满足UL1310规范第35.1小节针对开关和控制装置的过载试验要求。
图5、第二类电源的协同保护原理图
总结
可复位PPTC器件在多样化的HB LED照明系统应用中已经展现出了有效性。与传统的保险丝一样,它们在超出额定值后可限制电流。然而又不同于传统保险丝,PPTC器件在故障排除以及电源重新闭合后能够重新复位。由于其采用热激活,因此可以防止电路在过温条件下所造成的损坏。这种独特的功能可以帮助设计师提高照明系统的可靠性和平均寿命,以及减少元件数量和降低设计复杂度。
与任何电路保护策略一样,一个解决方案的有效性将取决于每个不同线路布局、板型、特定元器件和具体应用的各种特殊设计考虑。