中心議題：

• 過流保護的工作原理分析
• 過壓保護的工作原理分析
• 保護IC的功能介紹

解決方案：

• PPTC器件的導通電阻由低電阻轉換到高電阻狀態是基於溫度的變化的可以實現過流和過溫保護
• 金屬氧化物變阻器可以承受大電流、吸收能量

安防和火警係統設計在特定電流和電壓範圍內工作。如果由於短路
、瞬shun時shi過guo壓ya而er導dao致zhi電dian壓ya和he電dian流liu超chao出chu了le正zheng常chang範fan圍wei

，係xi統tong中zhong的de部bu件jian就jiu會hui永yong久jiu損sun壞huai
，設she備bei也ye因yin此ci不bu能neng發fa揮hui正zheng常chang功gong能neng。供gong電dian和he電dian路lu走zou線xian也ye必bi須xu進jin行xing保bao護hu


，以yi避bi免mian在zai安an裝zhuang過guo程cheng中zhong或huo後hou備bei電dian池chi短duan路lu時shi發fa生sheng故gu障zhang。

安防係統中的調製解調器常常用於發生緊急情況時向消防部門或警察報警。這些電話線路必須進行保護
，以免被閃電、電力線搭線，或交流感應電流毀壞。告警係統也必須符合UL864標準，該標準要求焊裝的保險絲是不允許用在供電電路中進行限流的。如果安防係統與電話線連接，在北美就必須符合UL60950和TIA968-A標準，在歐洲和其他地區也必須符合ITUK.21標準。

過流保護

在安防和告警係統中，保險絲通常用於過流保護。然而，UL864和UL90950對(dui)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)來(lai)講(jiang)顯(xian)然(ran)要(yao)求(qiu)過(guo)高(gao)了(le)
，它(ta)可(ke)能(neng)在(zai)某(mou)些(xie)測(ce)試(shi)條(tiao)件(jian)下(xia)使(shi)設(she)備(bei)發(fa)生(sheng)疲(pi)勞(lao)。更(geng)重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)
，保(bao)險(xian)絲(si)是(shi)一(yi)次(ci)性(xing)的(de)器(qi)件(jian)，被(bei)燒(shao)毀(hui)後(hou)必(bi)須(xu)更(geng)換(huan)。

許多設備製造商更願意使用可重複使用的聚合物正溫度係數（PolymericPositiveTemperatureCoefficient：PPTC）器件來進行電路保護
，例如
，PolySwitch器件。與保險絲不同，PPTC器件在發生短路故障後不用更換，並且允許在過流條件排除後重新上電使電路回到正常工作狀態。

PPTC器qi件jian由you包bao括kuo導dao電dian填tian充chong物wu在zai內nei的de合he成cheng物wu構gou成cheng，例li如ru，碳tan黑hei填tian充chong物wu等deng，它ta們men使shi整zheng個ge器qi件jian可ke以yi導dao電dian。在zai常chang溫wen條tiao件jian下xia，導dao電dian粒li子zi在zai聚ju合he物wu中zhong形xing成cheng很hen低di的de導dao通tong電dian阻zu。然ran而er

，如ru果guo溫wen度du上shang升sheng到dao器qi件jian的de切qie換huan溫wen度du（TSW）
，無論是由通過器件的大電流引起的
，還是由環境溫度的驟然增加所引起的，都會導致聚合物中的微晶熔化並處於非結晶態。

在(zai)結(jie)晶(jing)體(ti)熔(rong)化(hua)階(jie)段(duan)，熔(rong)化(hua)的(de)數(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)會(hui)將(jiang)導(dao)電(dian)顆(ke)粒(li)分(fen)離(li)，從(cong)而(er)使(shi)器(qi)件(jian)的(de)導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)產(chan)生(sheng)非(fei)線(xian)性(xing)增(zeng)加(jia)。導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)通(tong)常(chang)會(hui)增(zeng)加(jia)三(san)個(ge)或(huo)更(geng)多(duo)數(shu)量(liang)級(ji)。導(dao)通(tong)電(dian)阻(zu)的(de)增(zeng)加(jia)使(shi)流(liu)過(guo)故(gu)障(zhang)條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)設(she)備(bei)電(dian)流(liu)降(jiang)低(di)到(dao)一(yi)個(ge)很(hen)低(di)的(de)、穩定的值
，因此有助於保護電路中的設備。

由於PPTC器件的導通電阻由低電阻轉換到高電阻狀態是基於溫度的變化的，所以這種器件可以實現過流和過溫保護。當電流流過PPTC器件時，根據功率消耗公式I2R，電流被轉換成熱功率
，器件就被加熱。當加熱的溫度達到切換溫度時
，PPTC器件就會“跳閘”，從而進入高導通電阻狀態。

PPTC器件也可以放在某個需要進行過熱保護的發熱器件旁邊或設備的結合處。如果設備的溫度達到了PPTC器件的切換溫度，PPTC器件就會轉換到高導通電阻狀態。通過這種方式，PPTC器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)把(ba)電(dian)流(liu)降(jiang)低(di)到(dao)非(fei)常(chang)低(di)的(de)水(shui)平(ping)
，或(huo)者(zhe)作(zuo)為(wei)設(she)備(bei)超(chao)溫(wen)的(de)係(xi)統(tong)指(zhi)示(shi)。控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)然(ran)後(hou)可(ke)以(yi)決(jue)定(ding)采(cai)取(qu)哪(na)種(zhong)合(he)適(shi)的(de)動(dong)作(zuo)來(lai)保(bao)護(hu)設(she)備(bei)或(huo)人(ren)員(yuan)。
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PPTC器件是串接到電路中的器件。與傳統保險絲相比，它們本身很小的體積有助於節省電路板空間。而傳統保險絲必須安裝在用戶可以觸到
、可以更換的位置。由於PPTC器件是固態器件

，所以它們能夠承受機械衝擊和震動。

過壓保護

有(you)許(xu)多(duo)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)用(yong)於(yu)保(bao)護(hu)安(an)防(fang)和(he)火(huo)警(jing)係(xi)統(tong)免(mian)於(yu)因(yin)開(kai)關(guan)或(huo)閃(shan)電(dian)所(suo)帶(dai)來(lai)瞬(shun)態(tai)過(guo)壓(ya)產(chan)生(sheng)的(de)故(gu)障(zhang)。比(bi)較(jiao)常(chang)用(yong)的(de)兩(liang)類(lei)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)方(fang)式(shi)是(shi)采(cai)用(yong)電(dian)壓(ya)鉗(qian)位(wei)器(qi)件(jian)和(he)電(dian)壓(ya)監(jian)視(shi)器(qi)件(jian)，或(huo)稱(cheng)之(zhi)為(wei)“crowbar”的器件。鉗位器件，如金屬氧化物變阻器（MetalOxideVaristors：MOV）和二極管起作用時允許高到一個特定鉗位電平的電壓通過負載。電壓監視器件，如氣體放電管（gasdischargetubes：GDT）和半導體閘流管浪湧抑製器在有超過關斷電壓的浪湧電壓發生時就會動作。

在供電線路需要過壓保護的應用中，金屬氧化物變阻器可以承受大電流

、吸收能量，而且響應迅速。把金屬氧化物變阻器和PPTC成對使用可以實現一個完整的電路保護方案
，用於保護供電線路和控製板中的變壓器。

安防和火警設備也必須進行保護免受靜電放電（electrostaticdischarge：ESD）的毀壞。ESD保護器件可以把電子設備中敏感電路累積的靜電放掉。PESD器件提供了ESD保護，並具有非常低的電容（0.2pF）
，特別適合高頻應用。

新型保護IC

新一代增強聚合物齊納二極管也可以保護敏感的電子器件免於被感應電壓尖峰
、瞬態過壓、不正確的供電和極性接反等所損壞。如圖1所示，PolyZen器件包括一個用於電壓鉗位的穩壓齊納二極管和一個非線性PPTC薄膜器件。


圖1增強型聚合物齊納二極管用於便攜電子設備的輸入電源保護

當該器件工作時，PPTC薄膜通過低通狀態向高通狀態切換來實現二極管過熱或過流保護。在持續大功率過壓的條件下，PPTC元件的啟動限製了電流，並產生電壓降來有效地保護齊納二極管和其後的電子設備，也增加了二極管的功率承受能力。

PolyZen器(qi)件(jian)在(zai)鉗(qian)位(wei)和(he)平(ping)滑(hua)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)方(fang)麵(mian)效(xiao)果(guo)顯(xian)著(zhu)。對(dui)於(yu)感(gan)應(ying)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)，齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)把(ba)電(dian)流(liu)分(fen)流(liu)到(dao)地(di)

，直(zhi)到(dao)電(dian)壓(ya)達(da)到(dao)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)。在(zai)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)異(yi)常(chang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，該(gai)類(lei)器(qi)件(jian)可(ke)以(yi)鉗(qian)位(wei)電(dian)壓(ya)，並(bing)對(dui)地(di)分(fen)流(liu)額(e)外(wai)的(de)功(gong)率(lv)，實(shi)現(xian)了(le)對(dui)異(yi)常(chang)電(dian)壓(ya)的(de)鎖(suo)定(ding)。

PolyZenqijianxiangduipingtandedianyadianliuxiangyingyouzhuyuqianweishuchudianya，jishizaishurudianyahedianliuwanquanbuduichengdeqingkuangxiayiruci。jiandanfangyigezheyangdeqijianjiukeyitigongheqinaerjiguanxiangtongdebaohuzuoyong，danquekeyichengshoufeichanggaodegonglvyichang，erqiebuxuyaozaitongchangdePCB走線上放置任何特殊的散熱器。

集成化的器件在電路保護方麵可以有助於設備製造商滿足UL60950、TIA-968-A、ITUK.20和K.21電信保護的需求。2Pro器件包括PPTC過流保護技術，並將一種金屬氧化物變阻器也集成到一個熱保護器件中，它可以提供過流條件下的電流限製和過壓條件下的電壓鉗位。


圖2用於安防和火警係統中的電路保護方案示意圖

圖2描述了一個典型的用於安防和火警係統的電路保護方案。其中，過流保護是通過PolySwitchPPTC器件實現的。過壓保護是通過金屬氧化物變阻器和PESD器件實現的，並且集成了前麵所描述保護設備I/O端口的PolyZen和2Pro器件。