可恢复保险丝特性测试

 

§01可恢复保险丝

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一、背景介绍

  上次拆卸了一个电子宠物狗， 在其内部的电路板上 看到一个体积比较大的可恢复保险丝。 这种器件用在限制电路过流保护方面。 比起其他种类的电流保险丝， 它可以自行恢复的特点 给应用带来了很大的方便。

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二、可恢复保险丝原理

  在可恢复保险丝内部，存在这一层特殊的物质。其中包含有导电的碳颗粒，镶嵌在有机塑料中。 正常温度下，这些导电颗粒相互接触，整个器件处在导电的低阻状态下。 当温度升高，有机塑料膨胀变形，破坏了内部结构，碳颗粒相互不接触，器件处在高阻状态。 当温度下降，有机塑料恢复到原来的状态，碳颗粒重新接触，器件恢复低阻导电状态。 这就是可恢复保险丝的工作基本原理。
  

三、特点分析

  根据PTC工作原理可以知道， 相比于普通保险丝， 它的导电是依靠碳颗粒，所以相对导通电阻比较大。 在过流保护时，它并不是完全阻断电流， 只是将电流限制在一个比较小的范围内。 所以这种保险丝适合一些 工作电流小的电子产品中。

  

四、性能测量

  下面对于手边这颗PTC进行特性测量。  第一步测量它的电阻， 第二步测量它的保护电流大小， 第三步测量它的过流瞬态特性， 最后测量它的保护电流与工作电压之间的关系。

  
  使用SmartTweezer，测量PTC两个管脚的电阻， 电阻阻值为：  246mΩ。

  
  利用可编程电源DH1766，测量PTR的保护电流， 输出电压为3.3V，可以看到对应的输出电流为 0.488A。 可以看到手边这款可恢复保险 保护电流为0.5A， 功耗大约为1.65W。

  
  使用霍尔电流传感器检测保护短路电流大小。 霍尔传感器量程设置为 100mV/A。 在PTC上施加3.3V，这是电流变化情况。 从1秒中开始加电； 在随后的2秒钟电流处在 5A饱和状态。 这是DH1766输出限流。 随后电流开始急剧下降。 最终稳定在0.5A左右。  可见PTC限流速度比较慢。 大约两秒钟才把电流限制在0.5A。

  
  这里测试了PTC的动态特性， 需要两秒钟的过渡过程才能够限制电流。 最后测量一下PTC施加电压与电流之间的关系。 测量方法比较简单， 利用DH1766输出不同的电压， 测量最终输出限流的大小。
  
  输出电压从2V，变化到6V， 这是测量得到的电压与电流曲线。 可以看到随着电压升高，限流电流越小。 消耗在PTC上的功率大约保持一个恒定。 这是通过电流电压计算出 PTC上消耗电功率。 可以看到大体保持在1.5W左右。

  
  对于PTC的电压与限流之间的关系， 大体呈现一个恒功率关系。 工作电压越大，限流越小。
  
 

※ 总  结 ※

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  这里对于常用的可恢复保险丝特性进行了测量， 掌握它的特点，对于正确应用非常重要。

  

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• Measure OUTV，OUTI
  

from headm import *
from tsmodule.tsvisa        import *
from tsmodule.tsstm32       import *

idim = []

for i in range(200):
    meter = meterval()
    printf(meter)
    idim.append(meter[0] * 10)

    time.sleep(0.1)

t = arange(200) * 0.1

plt.plot(t, idim)

plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Current(A)")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()