用於電源、繼電器和螺線管的協同式線路保護
發布時間:2011-03-24
中心議題:
在各種新型先進設備上實施協同式電路保護可有助於提高設備可靠性、減少元器件數量,並使其符合嚴格的安規要求。
協同式方法能夠幫助保護電源、繼電器和螺線管,避免因線路故障或過載造成電流增大以及尖峰電壓或暴露在穩態過壓狀態帶來的危害。
SMPS設計考慮因素
開關電源(SMPS)可滿足消費類電子對尺寸、重量以及節能的需求,因此在很多應用包括白家電中正替代線性穩壓器。但因為SMPS缺乏過去設計方案所具有的固有電阻,因此它們通常需要更為可靠的線路保護。
高分子聚合物正溫係數(PPTC)過電流保護器件可以幫助製造商滿足UL60950-1/LPS(有限電源)對SMPSdeyaoqiu,bingtigaoshebeideanquanxingyukekaoxing。gaiqijiansuiranbunengfangzhiguzhangdefasheng,danquenengkuaisufanying,jiangdianliuxianzhidaoyigeanquandeshuiping,yishixiayouyuanjianmianzaosunhuai。lingwaiPPTC器件尺寸較小,可以很容易地用在空間受限的應用中。
PPTCqijianzaizhengchanggongzuodianliuxiajuyoujiaodizukangzhi,erdangchuyuguodianliuzhuangtaishizehuitiaoshengdaogaozuzhuangtai,dianzuzengjiajiangshiliuguodedianliujiangdi,congguzhangzhuangtaibianweijiaodidewentai,congerbangzhubaohushebeidianlu。qijianjiangbaochisuozhizhuangtaizhidaoguzhangjiechu,dangdianludianyuanhuidaozhengchanghou,PPTC器件將會複位並使電流恢複,使電流回到正常工作狀態。
如圖1所示,PolySwitch™PPTC器件可以串聯在電源輸入端,幫助保護因電路短路、線路過載或者用戶誤操作造成的損壞。另外,在輸入兩端放置金屬氧化物變阻器(MOV)還可提供過壓保護。

圖1開關電源常用電路保護設計
PolySwitch也可以放在MOV的後麵,很多設備製造商喜歡在保護電路裏將可複位PolySwitch器件與上遊失效安全保護結合在一起,此例中R1作為鎮流電阻與保護線路結合起來應用。
螺線管設計考慮因素
螺線管是一種電磁器件,它由線圈、線框、dianshuyijizhichengjiazucheng。xianquanhezhichengjiazaixiankuangshangyoujixieguding,dianshuzechazaixianquanzhong。dangxianquanshoudaodianliujilishijiangchanshengcili,bahuosailaruxianquanbinggudingzaizhichengjiashang。
luoxianguanshoudaojilihou,dianshuxingchengzhongduanweizhiyouyigechuanganqijiance,chuanganqijiangdianshuweizhixinxifankuigeixitongdianlu,yiguanbiluoxianguandianyuan。ruguochuanganqishiling,zaochengdianshumeinenglaru,jianxiexinggongzuodeluoxianguanjiangchanshengdaliangrebingkenenghuishixiao。
將PPTC器件與MOV組合在一起安裝於AC輸入的初級,可以保護過流與過壓失效造成的損壞。與一次性熔斷絲不同,可複位PPTC器件還能保護因失效造成溫度升高而隻有輕微電流變化帶來的損壞。
某些過載情況也會導致MOV保持夾緊狀態並繼續導電,這將最終造成器件溫度過高而失效。此時可將PPTC器件與MOV器件串聯並靠近以便其溫度接近,由於MOV將熱傳遞給PPTC器件,PPTC器件參數變化加快,限製了流過MOV的電流,這樣MOV可在更大過載狀態提供保護。
這一技術可使設計人員利用PPTC器件的溫度響應,並取代電路中其他熱保護元件。PPTC器件這裏不僅具有兩種功能,而且還是一種完全可複位方案。
螺luo線xian管guan失shi效xiao最zui常chang見jian的de原yuan因yin是shi機ji械xie出chu現xian堵du塞sai,可ke能neng是shi螺luo線xian管guan受shou到dao髒zang物wu的de汙wu染ran,或huo者zhe有you碎sui片pian卡ka在zai電dian樞shu和he線xian圈quan內nei壁bi之zhi間jian,阻zu礙ai了le正zheng常chang運yun動dong。其qi他ta問wen題ti包bao括kuo未wei對dui準zhun、彈簧損壞或者力量方向相反。
這些情況都可能導致流過螺線管的電流不變而線圈溫度升高,最終燒掉線圈的絕緣層和線路。如圖2a和2b所示,在正常情況下螺線管每個周期線圈溫度都會升高,圖2c顯示了過溫故障如何導致線圈繞組被燒掉,圖2d則顯示一個插入到線路中的PolySwitch器件在升到120℃時限製IIN使線圈溫度逐漸降低以保護線圈免受損壞。

圖2PolySwitch器件通過限製線圈電流防止過流/過溫造成的損壞
繼電器設計考慮因素
jidianqijingchangyongzaixiaofeileidianzishebeizhongyijiaoxiaoxinhaodianpingkongzhidadianliuhegaodianyadechanghe,huozheyongyuqiehuanbixuyukongzhidianlugekaidedianliu。jidianqizuijibendebufenshixianquan、電dian樞shu和he觸chu點dian。將jiang繼ji電dian器qi接jie入ru電dian路lu後hou,電dian流liu將jiang在zai繼ji電dian器qi線xian圈quan中zhong產chan生sheng磁ci場chang,然ran後hou磁ci場chang作zuo用yong於yu電dian樞shu使shi得de繼ji電dian器qi輸shu出chu所suo連lian接jie的de觸chu點dian接jie通tong或huo者zhe斷duan開kai。
過guo高gao的de電dian壓ya或huo者zhe電dian流liu可ke能neng導dao致zhi繼ji電dian器qi損sun壞huai,一yi個ge常chang見jian的de問wen題ti是shi繼ji電dian器qi斷duan開kai感gan性xing負fu載zai的de電dian流liu時shi產chan生sheng的de尖jian峰feng電dian壓ya。如ru果guo尖jian峰feng電dian壓ya足zu夠gou大da超chao過guo繼ji電dian器qi觸chu點dian額e定ding電dian壓ya,觸chu點dian就jiu可ke能neng被bei損sun壞huai(V=Ldi/dt),這一損壞可能是突然的,也可能是緩慢的,經過多年的工作後出現。
另(ling)外(wai),當(dang)觸(chu)點(dian)斷(duan)開(kai)電(dian)流(liu)斷(duan)開(kai)時(shi),如(ru)果(guo)流(liu)經(jing)觸(chu)點(dian)的(de)電(dian)流(liu)過(guo)大(da)也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)損(sun)壞(huai)。過(guo)大(da)的(de)電(dian)流(liu)與(yu)電(dian)壓(ya)還(hai)會(hui)損(sun)壞(huai)繼(ji)電(dian)器(qi)線(xian)圈(quan)。如(ru)果(guo)繼(ji)電(dian)器(qi)線(xian)圈(quan)設(she)計(ji)為(wei)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)隻(zhi)有(you)很(hen)短(duan)的(de)激(ji)勵(li)時(shi)間(jian),那(na)麼(me)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)下(xia)如(ru)果(guo)偶(ou)爾(er)激(ji)勵(li)時(shi)間(jian)延(yan)長(chang)也(ye)會(hui)損(sun)壞(huai)線(xian)圈(quan)。

- 開關電源(SMPS)設計考慮因素
- 螺線管設計考慮因素
- 繼電器設計考慮因素
- 將PPTC器件與MOV組合在一起安裝於AC輸入的初級
- 利用PPTC器件的溫度響應
在各種新型先進設備上實施協同式電路保護可有助於提高設備可靠性、減少元器件數量,並使其符合嚴格的安規要求。
協同式方法能夠幫助保護電源、繼電器和螺線管,避免因線路故障或過載造成電流增大以及尖峰電壓或暴露在穩態過壓狀態帶來的危害。
SMPS設計考慮因素
開關電源(SMPS)可滿足消費類電子對尺寸、重量以及節能的需求,因此在很多應用包括白家電中正替代線性穩壓器。但因為SMPS缺乏過去設計方案所具有的固有電阻,因此它們通常需要更為可靠的線路保護。
高分子聚合物正溫係數(PPTC)過電流保護器件可以幫助製造商滿足UL60950-1/LPS(有限電源)對SMPSdeyaoqiu,bingtigaoshebeideanquanxingyukekaoxing。gaiqijiansuiranbunengfangzhiguzhangdefasheng,danquenengkuaisufanying,jiangdianliuxianzhidaoyigeanquandeshuiping,yishixiayouyuanjianmianzaosunhuai。lingwaiPPTC器件尺寸較小,可以很容易地用在空間受限的應用中。
PPTCqijianzaizhengchanggongzuodianliuxiajuyoujiaodizukangzhi,erdangchuyuguodianliuzhuangtaishizehuitiaoshengdaogaozuzhuangtai,dianzuzengjiajiangshiliuguodedianliujiangdi,congguzhangzhuangtaibianweijiaodidewentai,congerbangzhubaohushebeidianlu。qijianjiangbaochisuozhizhuangtaizhidaoguzhangjiechu,dangdianludianyuanhuidaozhengchanghou,PPTC器件將會複位並使電流恢複,使電流回到正常工作狀態。
如圖1所示,PolySwitch™PPTC器件可以串聯在電源輸入端,幫助保護因電路短路、線路過載或者用戶誤操作造成的損壞。另外,在輸入兩端放置金屬氧化物變阻器(MOV)還可提供過壓保護。

圖1開關電源常用電路保護設計
PolySwitch也可以放在MOV的後麵,很多設備製造商喜歡在保護電路裏將可複位PolySwitch器件與上遊失效安全保護結合在一起,此例中R1作為鎮流電阻與保護線路結合起來應用。
螺線管設計考慮因素
螺線管是一種電磁器件,它由線圈、線框、dianshuyijizhichengjiazucheng。xianquanhezhichengjiazaixiankuangshangyoujixieguding,dianshuzechazaixianquanzhong。dangxianquanshoudaodianliujilishijiangchanshengcili,bahuosailaruxianquanbinggudingzaizhichengjiashang。
luoxianguanshoudaojilihou,dianshuxingchengzhongduanweizhiyouyigechuanganqijiance,chuanganqijiangdianshuweizhixinxifankuigeixitongdianlu,yiguanbiluoxianguandianyuan。ruguochuanganqishiling,zaochengdianshumeinenglaru,jianxiexinggongzuodeluoxianguanjiangchanshengdaliangrebingkenenghuishixiao。
將PPTC器件與MOV組合在一起安裝於AC輸入的初級,可以保護過流與過壓失效造成的損壞。與一次性熔斷絲不同,可複位PPTC器件還能保護因失效造成溫度升高而隻有輕微電流變化帶來的損壞。
某些過載情況也會導致MOV保持夾緊狀態並繼續導電,這將最終造成器件溫度過高而失效。此時可將PPTC器件與MOV器件串聯並靠近以便其溫度接近,由於MOV將熱傳遞給PPTC器件,PPTC器件參數變化加快,限製了流過MOV的電流,這樣MOV可在更大過載狀態提供保護。
這一技術可使設計人員利用PPTC器件的溫度響應,並取代電路中其他熱保護元件。PPTC器件這裏不僅具有兩種功能,而且還是一種完全可複位方案。
螺luo線xian管guan失shi效xiao最zui常chang見jian的de原yuan因yin是shi機ji械xie出chu現xian堵du塞sai,可ke能neng是shi螺luo線xian管guan受shou到dao髒zang物wu的de汙wu染ran,或huo者zhe有you碎sui片pian卡ka在zai電dian樞shu和he線xian圈quan內nei壁bi之zhi間jian,阻zu礙ai了le正zheng常chang運yun動dong。其qi他ta問wen題ti包bao括kuo未wei對dui準zhun、彈簧損壞或者力量方向相反。
這些情況都可能導致流過螺線管的電流不變而線圈溫度升高,最終燒掉線圈的絕緣層和線路。如圖2a和2b所示,在正常情況下螺線管每個周期線圈溫度都會升高,圖2c顯示了過溫故障如何導致線圈繞組被燒掉,圖2d則顯示一個插入到線路中的PolySwitch器件在升到120℃時限製IIN使線圈溫度逐漸降低以保護線圈免受損壞。

圖2PolySwitch器件通過限製線圈電流防止過流/過溫造成的損壞
繼電器設計考慮因素
jidianqijingchangyongzaixiaofeileidianzishebeizhongyijiaoxiaoxinhaodianpingkongzhidadianliuhegaodianyadechanghe,huozheyongyuqiehuanbixuyukongzhidianlugekaidedianliu。jidianqizuijibendebufenshixianquan、電dian樞shu和he觸chu點dian。將jiang繼ji電dian器qi接jie入ru電dian路lu後hou,電dian流liu將jiang在zai繼ji電dian器qi線xian圈quan中zhong產chan生sheng磁ci場chang,然ran後hou磁ci場chang作zuo用yong於yu電dian樞shu使shi得de繼ji電dian器qi輸shu出chu所suo連lian接jie的de觸chu點dian接jie通tong或huo者zhe斷duan開kai。
過guo高gao的de電dian壓ya或huo者zhe電dian流liu可ke能neng導dao致zhi繼ji電dian器qi損sun壞huai,一yi個ge常chang見jian的de問wen題ti是shi繼ji電dian器qi斷duan開kai感gan性xing負fu載zai的de電dian流liu時shi產chan生sheng的de尖jian峰feng電dian壓ya。如ru果guo尖jian峰feng電dian壓ya足zu夠gou大da超chao過guo繼ji電dian器qi觸chu點dian額e定ding電dian壓ya,觸chu點dian就jiu可ke能neng被bei損sun壞huai(V=Ldi/dt),這一損壞可能是突然的,也可能是緩慢的,經過多年的工作後出現。
另(ling)外(wai),當(dang)觸(chu)點(dian)斷(duan)開(kai)電(dian)流(liu)斷(duan)開(kai)時(shi),如(ru)果(guo)流(liu)經(jing)觸(chu)點(dian)的(de)電(dian)流(liu)過(guo)大(da)也(ye)會(hui)造(zao)成(cheng)損(sun)壞(huai)。過(guo)大(da)的(de)電(dian)流(liu)與(yu)電(dian)壓(ya)還(hai)會(hui)損(sun)壞(huai)繼(ji)電(dian)器(qi)線(xian)圈(quan)。如(ru)果(guo)繼(ji)電(dian)器(qi)線(xian)圈(quan)設(she)計(ji)為(wei)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)隻(zhi)有(you)很(hen)短(duan)的(de)激(ji)勵(li)時(shi)間(jian),那(na)麼(me)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu)下(xia)如(ru)果(guo)偶(ou)爾(er)激(ji)勵(li)時(shi)間(jian)延(yan)長(chang)也(ye)會(hui)損(sun)壞(huai)線(xian)圈(quan)。

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