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，將不兼容或有故障的(de)電(dian)源(yuan)適配器應用于(yu)便攜式(shi)設備的(de)可(ke)能(neng)(neng)性也(ye)就(jiu)大(da)大(da)增(zeng)加。由于(yu)電(dian)源(yuan)適配器的(de)電(dian)壓、極性以及電(dian)流都(dou)可(ke)能(neng)(neng)與該設備的(de)電(dian)路(lu)規范(fan)不相(xiang)吻合，從而將會導致(zhi)設備損壞甚至帶來安(an)全隱患。

    由于(yu)(yu)體積小(xiao)巧(qiao)，熔斷(duan)保險絲一度被廣泛應(ying)用(yong)于(yu)(yu)便攜(xie)式電(dian)子設備中。然而，由于(yu)(yu)新型(xing)micro系列的誕(dan)生(sheng)(sheng)，可復式電(dian)路保護元件(jian)的體積已(yi)不再(zai)成為其制約瓶頸。并且，由于(yu)(yu)此類設備出(chu)現的大(da)多數故障(zhang)(zhang)本質(zhi)上都是瞬時(shi)性的，可復式電(dian)路保護元件(jian)的應(ying)用(yong)可使生(sheng)(sheng)產商避免小(xiao)故障(zhang)(zhang)大(da)維修(xiu)的高額成本。

    通過(guo)在電(dian)源接口串(chuan)聯一(yi)個高分(fen)子正溫度系數（PPTC）元件(jian)，因電(dian)源適配器不兼容而造成的過(guo)流損壞就可以被有效(xiao)避免。另外，如果再(zai)并(bing)聯一(yi)些其他元器件(jian)，如齊(qi)納二極管、瞬時(shi)限(xian)壓二極管或(huo)消弧(hu)電(dian)路，還可以起到(dao)防過(guo)壓作用(yong)。

圖1典型(xing)的蓄電(dian)池充電(dian)電(dian)路保(bao)護(hu)

2蓄電(dian)池充電(dian)電(dian)路(lu)保護

   圖1是一(yi)個典型的電(dian)(dian)(dian)池充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)路。其中，交(jiao)流電(dian)(dian)(dian)通過(guo)AC/DC電(dian)(dian)(dian)源適(shi)配(pei)器(qi)轉變為合適(shi)電(dian)(dian)(dian)壓對電(dian)(dian)(dian)池組進行(xing)充電(dian)(dian)(dian)。PPTC元(yuan)件(jian)與過(guo)壓保(bao)護元(yuan)件(jian)協調作(zuo)用共同完成下列工作(zuo)：

1）針對可(ke)能(neng)損壞FET以及電池組的過(guo)大電流，提供過(guo)電流保護。

2）極性倒置時，PPTC通過(guo)動作(zuo)以限(xian)制(zhi)由于齊納二極管正向(xiang)導(dao)通而(er)產(chan)生的(de)過(guo)電流。

3）在過電(dian)壓元(yuan)件對電(dian)壓過載(zai)提(ti)供保(bao)(bao)護時，由PPTC元(yuan)件對導通電(dian)流進行限制(zhi)，以保(bao)(bao)護過壓器件。

PPTC元件也可以(yi)用于接電(dian)池組(zu)的(de)(de)(de)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)端口，以(yi)保(bao)護由于使用有故障或不匹配(pei)的(de)(de)(de)電(dian)池組(zu)而帶來的(de)(de)(de)過電(dian)流(liu)損害。對各種免提(ti)式(shi)汽車通話裝(zhuang)置(zhi)或耳機等供電(dian)時，電(dian)池組(zu)輸出端保(bao)護亦能提(ti)供理想(xiang)的(de)(de)(de)保(bao)護功能。

3AC/DC電源(yuan)適配器保護

   AC/DC電源適配器被廣泛地(di)使(shi)用(yong)于電池充(chong)電中，以及為各種消費類(lei)電器提(ti)供低成本直流電源。使(shi)用(yong)分離(li)的AC/DC電源適配器，可使(shi)終端設(she)備的設(she)計更加簡(jian)化，并便于通(tong)過各類(lei)認證(zheng)標準。

各種(zhong)電源適配器都有(you)其安全和可靠性(xing)要求，包括短路電流限制和變(bian)壓(ya)器線圈(quan)過熱保(bao)護。如果(guo)線圈(quan)超過了絕緣材料所(suo)規(gui)定的溫度，絕緣層就可能損壞(huai)并導致變(bian)壓(ya)器短路，甚至引發火災。

圖2PPTC用變壓器次級線圈的過(guo)熱保護特性(xing)

圖3典型的CLA電路保護

雖(sui)然PPTC元件(jian)的過電流保(bao)護(hu)效(xiao)果(guo)非常(chang)顯著，但其本身所具(ju)有的溫度衰(shuai)減特(te)性卻鮮受關注，事實上，這種(zhong)特(te)征非常(chang)適合在過熱故障時(shi)提供(gong)有效(xiao)保(bao)護(hu)。

     一些變壓(ya)器(qi)線圈通過內置溫度(du)保險絲，可(ke)以(yi)具有過熱保護功能。但由(you)于溫度(du)保險絲為一次性元件，不(bu)適(shi)用(yong)于防止(zhi)瞬間故障，如輸(shu)(shu)出端短路或輸(shu)(shu)入電壓(ya)波動的(de)(de)故障情況。而CPTC（陶(tao)瓷PTC）元件則因為有阻抗較(jiao)高(gao)的(de)(de)缺點(dian)，會(hui)導致在正常工作條件下也產(chan)生過量的(de)(de)功率損耗(hao)。當(dang)然通過提(ti)高(gao)絕緣材(cai)料的(de)(de)耐熱等級，也可(ke)以(yi)免去進(jin)一步的(de)(de)保護措施，但直接(jie)結果(guo)是變壓(ya)器(qi)成本大大增加。

  圖2顯(xian)示出(chu)(chu)PPTC元件(jian)用于變壓(ya)器次(ci)(ci)級(ji)線(xian)(xian)圈的(de)過熱保(bao)護特性。實驗中(zhong)，線(xian)(xian)性電源適配器輸(shu)出(chu)(chu)端被人為短路(lu)，因為線(xian)(xian)圈電阻(zu)的(de)存在(zai)，輸(shu)出(chu)(chu)電流在(zai)1A左右。此時，次(ci)(ci)級(ji)線(xian)(xian)圈的(de)溫度(du)開始增加(jia)，當(dang)達到(dao)100℃的(de)時候，在(zai)溫度(du)和電流的(de)共同作(zuo)用下(xia)PPTC元件(jian)動作(zuo)，從而限制(zhi)了次(ci)(ci)級(ji)線(xian)(xian)圈的(de)電流，并制(zhi)止了線(xian)(xian)圈溫度(du)進(jin)一步(bu)上升。

  選擇PPTC元(yuan)件時(shi)，需要(yao)考(kao)慮(lv)可以通(tong)(tong)過的(de)(de)最大負荷電流，最高的(de)(de)環境(jing)溫度（通(tong)(tong)常(chang)為45℃）以及由變壓器溫度上升速率所決(jue)定的(de)(de)的(de)(de)最大動作時(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、充電器電路故障或反向充電所引起的。

  在CLA輸入端(duan)(duan)接入過電流(liu)保護裝置，可(ke)(ke)以(yi)防止此類(lei)故(gu)(gu)障以(yi)及可(ke)(ke)能(neng)導致的(de)(de)損壞。這種裝置的(de)(de)具體(ti)保護要(yao)求是由(you)終端(duan)(duan)設備的(de)(de)負載電流(liu)，以(yi)及CLA電源(yuan)轉換電路的(de)(de)故(gu)(gu)障敏感性決定(ding)的(de)(de)。通常是在CLA的(de)(de)輸入端(duan)(duan)，應(ying)用過電壓(ya)保護器件(jian)，如瞬(shun)時(shi)限壓(ya)二極管提供(gong)過電壓(ya)保護；結合自復式(shi)保護元件(jian)，如PPTC元件(jian)，即可(ke)(ke)提供(gong)一(yi)個“一(yi)插即可(ke)(ke)”的(de)(de)解決方案，對(dui)電路進行保護從(cong)而減少質保返修。

  圖(tu)3顯(xian)示一(yi)(yi)個典型的(de)(de)(de)CLA電路圖(tu)。圖(tu)3中是一(yi)(yi)個PolySwich自復元(yuan)件和一(yi)(yi)個瞬時限壓（TVS）二極(ji)管提供輸入保護。IC用(yong)于控制DC/DC降壓轉換(huan)器(qi)，由PPTC獨用(yong)或與TVS相(xiang)結(jie)合的(de)(de)(de)保護措施可以(yi)防止以(yi)下4種故(gu)障造成的(de)(de)(de)損壞。

1）負(fu)載(zai)過流(liu)故障的(de)車載(zai)電話導致過大的(de)電流(liu)，會使PPTC動作跳變(bian)至高阻狀態(tai)，直至故障排除。

2）轉換(huan)(huan)器(qi)發生故障時的汽(qi)車電路保護如果(guo)轉換(huan)(huan)器(qi)或(huo)控(kong)制IC失效(xiao)，短路電流會使PPTC動(dong)作跳變至高(gao)阻(zu)狀態，以保護汽(qi)車的線路及保險絲。

3）發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)啟動(dong)(dong)(dong)瞬(shun)間發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)啟動(dong)(dong)(dong)時(shi)(shi)會(hui)(hui)產生瞬(shun)時(shi)(shi)峰值(zhi)電壓(ya)，該電壓(ya)通(tong)常會(hui)(hui)被(bei)TVS二極管抑制。然而(er)，如果瞬(shun)時(shi)(shi)電壓(ya)值(zhi)過大，可能會(hui)(hui)超過TVS二極管的承受能力(li)。而(er)如果使用了PPTC，就可以(yi)在過量(liang)電流損壞(huai)TVS以(yi)前動(dong)(dong)(dong)作并限流，從(cong)而(er)起到保護TVS的作用。

4）極性倒置(zhi)如(ru)果汽車電(dian)(dian)池極性倒置(zhi)，TVS二極管將會正(zheng)(zheng)向(xiang)導(dao)通，過(guo)(guo)大電(dian)(dian)流(liu)通過(guo)(guo)PPTC導(dao)致其動(dong)作跳(tiao)變至高阻狀(zhuang)態，從而保護了(le)TVS，并將流(liu)過(guo)(guo)轉換器的反向(xiang)電(dian)(dian)壓限制在TVS正(zheng)(zheng)向(xiang)電(dian)(dian)壓降水平(ping)下(xia)。

選(xuan)擇PPTC元件(jian)(jian)時(shi)，必須考慮(lv)可(ke)能(neng)通(tong)過的最大負載電(dian)流、最高環境溫(wen)度、以(yi)及為防止其它(ta)部件(jian)(jian)損壞所(suo)要求(qiu)的最大動作(zuo)時(shi)間(jian)。根據這些參數，可(ke)以(yi)選(xuan)擇插(cha)腳(jiao)式(shi)(shi)或(huo)表(biao)面(mian)貼(tie)裝式(shi)(shi)的自復器(qi)件(jian)(jian)。

5結語

PPTC元件在(zai)廣泛(fan)的(de)電路保(bao)護(hu)應用(yong)中顯示了(le)卓越的(de)性(xing)能，并(bing)有(you)UL，CSA和T?V的(de)安(an)全(quan)認證。PPTC為裝(zhuang)置提(ti)(ti)供了(le)可靠、自(zi)復(fu)式的(de)保(bao)護(hu)，有(you)效地減少了(le)巨(ju)額的(de)質(zhi)保(bao)返修，大大提(ti)(ti)高了(le)客戶的(de)滿意程度。