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基于LOTO示波器和5A電流探頭的自恢復保險絲

2020年07月17日 17:11 ? 次閱讀

本文用LOTO示波器和5A的電流探頭來實驗兩種常見類型的保險絲的保護曲線。一種是熔斷型的,另一種是自恢復型的。我們通常需要在一些電路中對電流過大的情況做保護,比如防止用戶把輸出源短路,比如防止用戶對電路灌入大電流燒毀。這種情況下,我們需要在需要保護的電路中串入保險絲。

熔斷型的保險絲原理是當電流增大,保險絲的溫度升高,打到額定電流后燒斷保險絲,從而切斷了電流路徑。

基于LOTO示波器和5A電流探頭的自恢復保險絲

自恢復保險絲(Polymeric Positive TemperatureCoefficient,PPTC)的原理是,當電流增大到一定程度后,過流使它溫度升高時,阻值急劇增大幾個數量級,使電路中的電流減小到安全值以下,從而使后面的電路得到保護,過流消失后自動恢復為低阻值,免除電流保險絲經常更換的麻煩。

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我們實測一個標稱200mA/250V的熔斷型保險絲的電流保護情況。我們用LOTO的USB示波器OSC482,帶一個串入電源回路中的電流探頭,這個電流探頭的內阻只有0.2毫歐,同時串聯上這個保險絲。然后通過示波器監測電流中的電流波形。正常狀態我們不開啟電源,電流為0,然后突然打開開關,將一個5A的電流突然加入到回路中,我們觀察保險絲路徑中的電流波形,從而分析出這個保險絲的保護情況。

我們得到如下電流曲線結果:

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可以看到,當5A的電流突然加到電路中時,50ms的時間,電流從0突然升高到3.55A左右,然后用260ms的時間降到了1.25A,然后完全熔斷,電流變為0。這和標稱的200mA完全對應不上,所以在使用這種保險絲時,你的電路承受不了持續幾百毫秒的3A電流的話,還是會被損壞的。

接下來我們看看一款350mA的自恢復保險絲的實測情況。

我采購了NANOSMDC035F-2這個型號的PPTC,

6.png

保持電流(Hold Current)IH:不會使電阻值突變的最大電流。

發電流(Trip Current)IT:能使電阻值突然變大的最小電流,一般為保持電流的兩倍。

額定電壓(Rated Voltage)VMAX:在額定電流下能承受的不會損害PPTC器件本身的最大電壓。

最大電流(Maximum Current)IMAX:在額定電壓下能承受的不會損害PPTC器件本身的最大電流。

動作功率(Typical power)Pd:動作狀態下消耗的功率。

最大動作時間(Max TIme to Trip)Ttrip:規定電流下的最大動作時間。

靜態電阻(Resistance Tolerance)RMIN、RMAX:在不加電情況下的靜態電阻最小值Rmin和最大值Rmax,器件的實踐值在該范圍之內,即Rmin≤R≤Rmax。

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為了方便,我把貼片的PPTC焊上了兩只腳,同樣的電路環境下,我們得到我們得到如下電流曲線結果:

10.png

11.png

可以看到,當5A的電流突然加到電路中時,24ms的時間,電流從0突然升高到1.5A左右,然后用500ms的時間降到了0A左右。這和標稱的350mA完全對應不上,所以在使用這種保險絲時,你的電路承受不了持續幾十毫秒的1.5A電流的話,還是會被損壞的。

斷開電路,檢測下PPTC的電阻,1.7歐姆,雖然不是資料里寫的最大1.3歐姆,但是還是算自恢復了。

12.png

綜合兩次試驗的結果,相同的標稱值的情況下,自恢復保險絲的保護性能還是優于熔斷型保險絲的,并且方便。

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