采PPTC技术的保护组件可抑制48V连续过电压

泰科电子(Tyco Electronics)最近为其PolyZen微型整合电路保护模块ZEN132V组件发布了ZEN132V075A48LS配置,这是泰科今年预备发布的数款整合保护组件中的第一款产品。这种48V ZEN132V组件采用聚合物正温度系数(PPTC)技术,具有13.2V齐纳箝位电压,可防护达48V DC的连续过电压,能保护便携电子器件免受感应尖峰电压、瞬态电压、错误电源以及反偏压的损坏。

采用PPTC技术的组件具有自恢复能力,在不正常的电流进入聚合物导电通道时,聚合物便会膨胀,其间的电极会被拉开以切断导电通道。当恢复正常电流时,聚合物会恢复原先尺寸,让其中的电极重新成为导电状态。

目前市面上采用PPTC技术的电路保护组件有很多种,但“泰科是自1980年起,首先将PPTC材料用于电路保护的热敏电阻组件上的公司,”泰科电子电路保护产品研发经理何建成表示。“在正常工作条件下,PPTC会一直保持在低阻状态。一旦出现故障情况,如过热或过压等,PPTC的温度便会升高,此时电阻会升高以保护设备不被损坏。当故障排除后,PPTC才会复位,回到低电阻状态,”他表示。

PPTC材料的应用范围很广,包含过压电路保护、过电流电路保护,以及结合二者功能的综合保护组件等。此次推出的PolyZen组件即为一种采用了PPTC技术实现电路保护的组件,它是一种可节省成本与空间的方案,有助于保护直流电源以及内部电子组件免受过电压和瞬态事件的影响。它是一种前端保护组件,用于电源输入端采用圆筒插座的可携式电子组件和系统,另外也可以用于内部过电压保护和瞬态抑制。

该公司表示,PolyZen保护模块的耐受能量达100W,整合的齐纳二极管可屏蔽电子线路免于过压和极性反转的损坏；另外,保护动作的渐变特性也进一步降低了来自上游的感应脉冲。由于可承受高功率故障条件,因此无需在正常PCB设计上增加散热设计,进一步降低了对散热元器件的需求。

图:聚合物正温度系数(PPTC)组件的运作原理。

目前市场上使用的电路保护技术有很多种,除了PPTC外,还包括电流保险丝、温度保险丝、双金属断路器、按钮双金属断路器与陶瓷温度系数(CPTC)等。其中,除了电流与温度保险丝为一次性使用外,其它技术均为可恢复式,且均有可能同时提供过温与过电流保护,但拥有自恢复能力的则仅有双金属断路器和CPTC、PPTC三种。

“双金属断路器在面临故障情况时,线圈温度会不断升高,导致设备内的马达部件产生极高温度,”何建成指出。而PPTC技术则会在故障出现时一直保持在高阻状态直到移除电源,因此其马达部件温度可快速降低。

另外,CPTC虽然也是广泛被采用的一种技术,但它的电阻高于PPTC,体积也较大,在0.5A以上的组件实现上较困难。同时,何建成表示,采用CPTC技术的组件当焊接在电路板上时,由于采用陶瓷包覆,当故障产生之际,内部的导通或切断情况会很不稳定,可能产生时断时续情况,这将对系统造成很大影响。

“CPTC的电阻变化较为平缓,在动作后表面温度较高,相同作业条件下,其漏电流会较PPTC来得高,”何建成指出。PPTC的另一项特性是能在故障产生后,于几十毫秒内迅速切断电流。

新型PolyZen 48V ZEN132V适合所有通用电源,包括硬盘保护、便携式设备、计算机子系统、汽车电子、USB接口保护等,其额定值可以达到IEC所规定的实际消费电子最大电压。

作者:邓荣惠