一、什么是PPTC

PPTC 是(shi)英(ying)文(wen)單詞的縮寫(xie)：Polyer Positive Temperature coefficient.中文(wen)意(yi)思是(shi)：高(gao)分(fen)子聚合(he)物正系數溫度電阻(zu)(zu)，即：高(gao)分子正溫熱(re)敏(min)(min)電阻(zu)(zu)。與 PTC 相(xiang)反(fan)的產品為 NTC 即：Negative temperature Coefficient 負溫系數熱(re)敏(min)(min)電阻(zu)(zu)。元件可幫(bang)助防護電(dian)路中電(dian)流突變及過(guo)溫的故(gu)障。PPTC 熱敏(min)電(dian)阻可在故(gu)障條(tiao)件下(xia)限制危險的大電(dian)流通過(guo)。但是它不同于只(zhi)能使用(yong)一(yi)次就必(bi)須更換的傳統保(bao)險絲(si)，PPTC 熱(re)敏電(dian)阻在(zai)故障排除(chu)和(he)電(dian)路(lu)電(dian)源斷(duan)開(kai)之后能夠自動復位（也可以稱為自恢復保(bao)險絲(si)），進(jin)而(er)減少了保(bao)護、服務和(he)維修(xiu)費用(yong)。

二、PPTC的工作原理

PPTC 電路(lu)保護器件是(shi)由高(gao)(gao)分子(zi)聚合(he)物(wu)摻加導(dao)電粒子(zi)所(suo)制成(cheng)的。如下圖所(suo)示，在正常溫(wen)(wen)度下聚合(he)物(wu)呈現結晶(jing)(jing)狀并(bing)將導(dao)體束縛成(cheng)緊密的導(dao)電鏈，從而構(gou)成(cheng)一個低(di)阻(zu)抗的連接。當大電流(liu)通過或(huo)周圍環境溫(wen)(wen)度升(sheng)高(gao)(gao)導(dao)致(zhi)器件溫(wen)(wen)度高(gao)(gao)于動作(zuo)溫(wen)(wen)度時，聚合(he)物(wu)融化體積膨(peng)脹造(zao)成(cheng)高(gao)(gao)分子(zi)的架構(gou)由晶(jing)(jing)相轉變成(cheng)非晶(jing)(jing)相結構(gou)，從而使導(dao)體變成(cheng)無規(gui)律排列(lie)，并(bing)導(dao)致(zhi)阻(zu)抗迅速(su)提高(gao)(gao)。

PPTC 器(qi)件(jian)動(dong)作原理是一(yi)種能(neng)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)衡，如下圖(tu) 所(suo)示(shi)(shi)當電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)過PPTC 器(qi)件(jian)時，由于(yu)I2R 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系會產(chan)生(sheng)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)，而(er)(er)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)部分(fen)會散(san)(san)(san)發至環境(jing)中(zhong)，沒有(you)散(san)(san)(san)發出(chu)去的(de)(de)(de)(de)(de)(de)便會提高(gao)PPTC 器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)。在(zai)(zai)下圖(tu) 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Point1 時溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)較(jiao)低，產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)和散(san)(san)(san)發的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)達(da)到(dao)平(ping)(ping)衡，但是當流(liu)(liu)(liu)過的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)較(jiao)多或(huo)是環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)較(jiao)高(gao)時，會產(chan)生(sheng)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)，而(er)(er)提高(gao)PPTC 器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，當電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)或(huo)環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)并不顯著(zhu)，PPTC 器(qi)件(jian)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)可(ke)(ke)以(yi)散(san)(san)(san)發至環境(jing)中(zhong)而(er)(er)在(zai)(zai)Point 2 達(da)到(dao)平(ping)(ping)衡。當電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)或(huo)環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)再提高(gao)時，PPTC 器(qi)件(jian)會達(da)到(dao)一(yi)個較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，如圖(tu)Point 3 所(suo)示(shi)(shi)。若此時電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)或(huo)環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)繼續(xu)增(zeng)加(jia)， 產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量(liang)(liang)便會大于(yu)散(san)(san)(san)發出(chu)去的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，使(shi)得PPTC器(qi)件(jian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)速增(zeng)，在(zai)(zai)此階段，很小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)變化就會造成阻(zu)值(zhi)(zhi)大幅(fu)度(du)(du)(du)提高(gao)，這現象(xiang)可(ke)(ke)由圖(tu)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Point 3 及(ji)Point4 看出(chu)。這時PPTC 器(qi)件(jian)正(zheng)處于(yu)動(dong)作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)護(hu)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，阻(zu)抗的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)便限制了電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)通過，而(er)(er)保(bao)護(hu)設備免于(yu)損壞。如上所(suo)述PPTC 熱(re)(re)(re)敏電(dian)(dian)阻(zu)在(zai)(zai)環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)高(gao)時，其阻(zu)值(zhi)(zhi)亦會隨之增(zeng)加(jia)，從而(er)(er)達(da)到(dao)Point 4 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)阻(zu)抗狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，并不需外加(jia)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，當溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)下降后PPTC 就以(yi)熱(re)(re)(re)敏電(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特性恢(hui)復到(dao)低阻(zu)抗狀(zhuang)(zhuang)態(tai)。

三、PPTC的特性(xing)參數

1、電阻(zu)值范圍(wei)：R min是指在25℃溫度(du)條(tiao)件下的(de)初始阻(zu)值(焊接前)；R1max 是指25℃溫度(du)條(tiao)件下,焊接一小時后的(de)最(zui)大阻(zu)值；

2、Ihold：靜止空氣(qi)中不觸發電阻可通(tong)過電路的(de)最高電流；這一塊(kuai)我查閱資料，有的(de)給(gei)出(chu)的(de)是(shi)在20℃，25℃時(shi)候的(de)數值。但是(shi)也有例外，除了(le)給(gei)出(chu)常溫下(xia)的(de)數值，還給(gei)出(chu)了(le)各個溫度段的(de)Ihold值；

比如(ru)(ru) LittleFuse家的，就是給出了一(yi)(yi)個可以(yi)隨(sui)溫度(du)變化的表格；我截取了一(yi)(yi)部分，如(ru)(ru)下：

比如佰(bai)宏家的：

3、Itrip：為靜(jing)止空(kong)氣中自恢復保險絲動作時的最小(xiao)電流（依產品不同溫度可(ke)從 20°C 到25°C），即室溫下的最小(xiao)故障電流；

4、Ttrip：5倍(bei)Ihold時，PPTC由通電至發(fa)生保護的間隔時間；

5、Imax：PPTC可(ke)以承受的最(zui)大電(dian)流；

6、Vmax：PPTC可以承受的最(zui)大電壓；

7、Pdtyp：消(xiao)耗功率(lv)，是指25℃環(huan)境溫(wen)度(du)時PTC聚(ju)合(he)物自復(fu)保險絲動作狀態下(xia)的消(xiao)耗功率(lv)；

8、 時(shi)間—電(dian)流曲線(xian)

這個時間(jian)與電(dian)流(liu)(liu)特性(xing)圖(tu)表顯示(shi)了保險(xian)絲對(dui)不同程度的過(guo)(guo)流(liu)(liu)狀態的反(fan)應速度。所有(you)保險(xian)絲具有(you)逆時間(jian)/電(dian)流(liu)(liu)特性(xing)：隨著過(guo)(guo)流(liu)(liu)增加，熔(rong)(rong)斷時間(jian)減少。簡單地(di)說，保險(xian)絲熔(rong)(rong)斷得越快，過(guo)(guo)流(liu)(liu)問題(ti)就越嚴重。下方圖(tu)片分(fen)別是LittleFuse和 BHFUSE(佰(bai)宏(hong))規格書(shu)中的時間-電流(liu)曲線圖(tu)；

LittleFuse

 BHFUSE(佰宏)

9、PPTC 動(dong)作后的阻值恢復特性

PPTC 元件動作以(yi)后，即(ji)(ji)使(shi)若干小(xiao)時(shi)(shi)后，其電阻(zu)依然(ran)大于初(chu)始(shi)電阻(zu)。電阻(zu)的(de)下降(jiang)過(guo)程會延續一段(duan)較(jiao)長的(de)時(shi)(shi)間，最(zui)終電阻(zu)才會接近初(chu)始(shi)電阻(zu)，如圖(tu)4。然(ran)而這段(duan)較(jiao)長的(de)時(shi)(shi)間可以(yi)是幾天、幾個月、甚至(zhi)幾年。如果為了動作的(de)目的(de)而指望元件的(de)電阻(zu)恢復到(dao)原來的(de)初(chu)始(shi)阻(zu)值(zhi)是不實際的(de)。所(suo)以(yi)選(xuan)擇(ze)PPTC 元件時(shi)(shi)，當考慮(lv)工作電流時(shi)(shi)必須考慮(lv)R1max 的(de)值(zhi)，即(ji)(ji)動作后恢復1 小(xiao)時(shi)(shi)后的(de)最(zui)大電阻(zu)值(zhi)。

四、PPTC的選型

根(gen)據以上參數的解(jie)讀，對實(shi)際產品(pin)使用需(xu)求的把握，可以按(an)照以下幾個(ge)步驟考慮PPTC的選型；

1、確定線路最大工作電(dian)壓V;

2、確定線路正常(chang)工(gong)作電流(liu)I ;

3、確定PPTC最(zui)高使用環境溫(wen)度Tmax;

4、確定(ding)線路需保(bao)護的故障電流If ;

5、確(que)定PPTC安裝(zhuang)方(fang)式及(ji)空間大小；

6、根據V值(zhi)、l值(zhi)及(ji)安(an)裝(zhuang)方式(shi)選擇(ze)產品類別， 滿足V值(zhi)＜Vmax ( PPTC最大工作電壓）

7、查看(kan)Tmax值(zhi)(zhi)下該系列(lie)產品(pin)對(dui)應(ying)的lhold 值(zhi)(zhi)， 滿(man)足lhold值(zhi)(zhi)≥I值(zhi)(zhi)， 即可作為選(xuan)用(yong)型號；

8、比較(jiao)故障電流If 與PPTC動作電流ltrip 及最大(da)電流Imax，應滿足(zu)ltrip≤If≤ Imax；

9、測試上述初步(bu)符合要(yao)求的型號，最終確(que)定一款(kuan)最優(you)型號。

五、電路(lu)設計中PPTC應(ying)用的相關(guan)注(zhu)意事項(xiang)

1、在(zai)電源端(duan)口，ESD或(huo)者TVS二(er)極(ji)管等過壓防(fang)護(hu)器件要放在(zai)PPTC的后面(mian)；原因是TVS短路失效之后，如果置于(yu)PPTC前端(duan)的話，會(hui)造成前級電路發生短路故障。放到PPTC后面(mian)可以(yi)起到一(yi)個防(fang)護(hu)的作用(yong)；

2、注意評估計算在PPTC上面產生的壓降；

筆者之(zhi)前有一(yi)個(ge)應(ying)用(yong)，是一(yi)個(ge)便攜可(ke)充(chong)電(dian)的設備。需要使(shi)用(yong)直流(liu)5V給設備進(jin)(jin)行充(chong)電(dian)。當時在設計(ji)調(diao)試的時候(hou)一(yi)切正(zheng)常(chang)；等(deng)在進(jin)(jin)行小(xiao)批量驗(yan)證(zheng)的過程(cheng)中(zhong)(zhong)，出現(xian)了(le)無法充(chong)電(dian)的問(wen)題。排(pai)查中(zhong)(zhong)發(fa)現(xian)給到充(chong)電(dian)管(guan)理芯片的電(dian)源輸(shu)入端電(dian)壓(ya)值(zhi)為4.5V；而該充(chong)電(dian)管(guan)理芯片的輸(shu)入電(dian)壓(ya)門限是4.6V；經(jing)過排(pai)查發(fa)現(xian)，在電(dian)源輸(shu)入端在PPTC端上(shang)的壓(ya)降過大，導(dao)致充(chong)電(dian)管(guan)理芯片無法驅動(dong)；后面(mian)(mian)重(zhong)新進(jin)(jin)行選型，解決(jue)了(le)這一(yi)問(wen)題；所以(yi)PPTC上(shang)面(mian)(mian)的壓(ya)降也是一(yi)個(ge)應(ying)該關(guan)注的參數。但是正(zheng)如(ru)上(shang)面(mian)(mian)PPTC 動(dong)作后的阻值(zhi)恢復特性中(zhong)(zhong)描述的，這個(ge)阻值(zhi)不是可(ke)以(yi)通(tong)過查閱規格書就能明確的。所以(yi)在開發(fa)中(zhong)(zhong)，不能忽略R1max這個(ge)數值(zhi)，并且應(ying)該通(tong)過測試輔以(yi)驗(yan)證(zheng)；

3、注(zhu)意PPTC的(de)(de)旁(pang)邊(bian)是(shi)否(fou)有發(fa)熱源（功率器件，散熱片），需根(gen)據時(shi)機使用(yong)環境的(de)(de)溫(wen)度，查閱(yue)其相關手冊，明確(que)PPTC的(de)(de)環境溫(wen)度與電流(liu)的(de)(de)衰(shuai)減關系，使用(yong)最接近的(de)(de)型(xing)號；

4、某些(xie)產品(pin)對PPTC的動作時間會(hui)有要(yao)求(qiu)，應該結合實際產品(pin)需求(qiu)，通過實驗的方式來選出符(fu)合要(yao)求(qiu)的PPTC阻值(zhi)范圍；

以(yi)上就是今天(tian)的全(quan)部內容(rong)；謝謝！