Новости

Jul 29, 2023

Полифьюз: набор

У вас везде есть предохранители, но нет ни одного, который можно было бы заменить только что перегоревшим? Вступить в клуб! Однако есть альтернатива — полифуз. Узнайте, как это позволяет его продуманная химическая конструкция.

У вас везде есть предохранители, но нет ни одного, который можно было бы заменить только что перегоревшим? Вступить в клуб! Однако есть альтернатива — полифуз. Узнайте, как его продуманная химическая конструкция обеспечивает автоматический сброс настроек.

Сколько раз у тебя перегорал предохранитель? «Жертвенный предохранитель» — отличный компонент, предотвращающий повреждение ценной схемы, которую вы только что построили. Но сразу после этого вам придется искать подходящую замену. И, если вам не удалось устранить проблему, которая привела к перегоранию предохранителя, что ж, новый предохранитель тоже перегорает, что усугубляет хлопот! Было бы здорово, если бы у нас был самовосстанавливающийся предохранитель, не правда ли? Ну, есть автоматические выключатели. Однако это электромеханические устройства, которые вам придется перезагружать самостоятельно, и вы не сможете получить их с номиналом ниже 1 А. Кроме того, они лучше всего подходят для приложений с высоким напряжением (ну, во всяком случае, высоким для нас, типов электроники), таких как сетевые распределительные щиты. Но есть устройство, которое делает то, что мы хотим, способное защищать низковольтные цепи с током потребления примерно до 100 мА или около того. Это называется полифуз. Полифузы в некотором смысле похожи на резисторы с положительным температурным коэффициентом (ПТК) тем, что изначально имеют низкое сопротивление. Однако, в отличие от ПТК, именно эффект самонагрева, вызванный протеканием больших токов, приводит к тому, что они приобретают высокое сопротивление, тем самым ограничивая ток до безопасного значения. Они были открыты и запатентованы Джеральдом Пирсоном из Bell Laboratories в 1939 году и до сих пор широко используются в профессиональном электронном оборудовании. Эти устройства содержат органическое полимерное вещество, в которое пропитаны частицы углерода. Полимер обычно находится в кристаллическом состоянии, при этом его углеродные частицы находятся в тесном контакте, что обеспечивает хорошую проводимость при малых токах. Когда протекает больший ток, углерод нагревается, в результате чего полимер расширяется и переходит в аморфное состояние. Это приводит к разделению частиц углерода, что приводит к увеличению сопротивления и последующему уменьшению тока. Остаточный ток, который протекает в условиях неисправности, обычно поддерживает температуру устройства достаточной для ограничения тока до тех пор, пока причина перегрузки не будет устранена. В этот момент он снова охлаждается, позволяя снова течь току, связанному с правильной работой. Полипредохранители имеют короткую, но заметную временную задержку в своей работе. Из-за этого они не защищают от больших скачков напряжения и скачков напряжения. Их основным преимуществом является возможность самовосстановления, что делает их очень полезными для защиты от кратковременных перегрузок и коротких замыканий, например, в цепях Power-over-Ethernet (PoE).

Доступны в широком диапазоне форм-факторов, как для сквозного монтажа, так и для поверхностного монтажа, как показано на рис.Фигура1 Они имеют номиналы от 100 мА до примерно 5 А и в основном предназначены для цепей низкого напряжения примерно до 30 В. Их характеристики включают ток удержания, ток, при котором они никогда не сработают, и ток отключения, минимальный ток. ток, при котором они гарантированно сработают. Ток отключения обычно примерно в два раза превышает ток удержания. Поскольку их работа зависит от повышения температуры, их характеристики изменяются при более высоких температурах окружающей среды. После отключения их сопротивление довольно быстро снижается до более низкого значения, но им может потребоваться много времени, иногда несколько дней, чтобы вернуться к исходному низкому сопротивлению. Об этом следует помнить при проектировании с их использованием. Будучи дешевым и компактным компонентом, полипредохранители отлично подходят для защиты по принципу «установил-забыл» в цепях, которые могут подвергаться случайным перегрузкам.

Примечание редактора: эта статья опубликована в сентябрьском/октябрьском выпуске Elektor.