PolySwitch® Rückstellbare PPTC-Geräte

Der Unterschied zwischen herkömmlichen Sicherungen und PPTC

Sowohl Sicherungen als auch PPTCs sind Überstromschutz, aber beide bieten ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften und Vorteile. Das Verständnis des Unterschieds zwischen diesen beiden Technologien vereinfacht, abhängig von der jeweiligen Anwendung, die Auswahl.

Der offensichtlichste Unterschied besteht darin, dass PPTCs automatisch rückstellbar sind, während herkömmliche Sicherungen ersetzt werden müssen, nachdem sie ausgelöst wurden. Während eine Sicherung den Stromfluss vollständig unterbindet (was bei kritischen Anwendungen erwünscht sein kann), sind die meisten ähnlichen Überstromereignisse bei PPTCs weiterhin einsatzfähig, außer in Extremfällen.

Da sie automatisch zurückstellen, wählen viele Stromkreisentwickler PPTCs, wenn Überstromereignisse häufig zu erwarten sind und wenn niedrige Gewährleistungs- und Servicekosten, eine konstante Betriebszeit und/oder Transparenz für den Anwender eine hohe Priorität haben. Häufig wählt man sie auch bei Stromkreisen, die schwer zugänglich sind oder an abgelegenen Orten, wo das Auswechseln einer Sicherung schwierig wäre.

Es gibt noch weitere Betriebseigenschaften, die bei der Unterscheidung von PPTC und Sicherungen zu berücksichtigen sind. Es ist am besten, die Geräteleistung vor dem Einsatz in der Endanwendung zu testen und zu verifizieren.

Der Überstromschutz kann entweder durch eine herkömmliche Sicherung oder ein PPTC-Gerät (positiver Temperatur-Koeffizient) erreicht werden. PPTCs werden typischerweise in einer Vielzahl von Telekom-, Computer-, Unterhaltungs- und Haushaltselektronik-, Batterie- und medizinischen Elektronikproduktanwendungen eingesetzt, bei denen Überströme keine Seltenheit sind und eine automatische Rückstellung gewünscht wird.

Littelfuse bietet PPTC mit den folgenden Formen und Funktionen in verschiedenen Größen und Kapazitäten an:

Geräte für die Oberflächenmontage

• Ein lückenloses Angebot in kompakter Bauform
• Niedriger Haltestrom
• Sehr schnelle Auslösezeit
• Niederohmig

Radial bedrahtete Baureihe

• Schutzgeräte bis 600 V DC
• Sehr hoher Haltestrom
• Niedriges Auslöse-Haltestrom-Verhältnis
• Niederohmig

Batteriestreifensicherung

• Schlanke, flache Bauweise
• Nickelklemmen mit schweißbarem Band
• Niederohmig – für längere Batterielaufzeit

Falls die Anforderungen Ihrer Anwendung von unserem Sortiment nicht abgedeckt werden, können wir in bestimmten Fällen maßgeschneiderte Lösungen anbieten. Wenden Sie sich bitte an Littelfuse, um mehr zu erfahren.

Littelfuse PPTC-Eigenschaften

Sowohl Polymeric Positive Temperature Coefficient (PPTC) als auch herkömmliche Sicherungen reagieren auf Hitze, die durch übermäßigen Stromfluss in einem Stromkreis entsteht. Eine Sicherung schmilzt auf und unterbricht so den Stromfluss, während ein PPTC den Stromfluss bei steigender Temperatur begrenzt und von niederohmig auf hochohmig wechselt. In beiden Fällen wird dieser Zustand als Auslösen bezeichnet. Die Grafik auf der rechten Seite zeigt die typische Reaktion eines PPTC auf Temperatur.

Littelfuse Polymer-PPTCs werden hauptsächlich aus Polyäthylen hoher Dichte, das mit Graphit gemischt wird, hergestellt. Während eines Überstromereignisses erhitzt und dehnt sich ein Polymer-PPTC aus, was wiederum dazu führt, dass die leitfähigen Teilchen den Kontakt verlieren und der Strom gestoppt wird.

Die Rückstellung des Geräts nach einem Überstrom erfolgt generell durch Abschalten der Stromquelle, wodurch sich das Gerät abkühlen kann.

Leckstrom

Wenn sich ein PPTC im "ausgelösten Zustand" befindet, schützt er den Schaltkreis, indem er den Stromfluss auf ein niedriges Leckstromniveau begrenzt. Der Leckstrom kann von weniger als 100 mA bis zu einigen hundert Milliampere bei niedrigeren Spannungen reichen. Sicherungen andererseits unterbrechen bei einer Auslösung den Stromfluss komplett. Dadurch entsteht beim Auftreten des Überstroms ein offener Stromkreis mit keinerlei Leckstrom.

Unterbrechungsleistung

PPTCs sind für einen maximalen Kurzschlussstrom bei Nennspannung ausgelegt, auch bekannt als Ausschaltvermögen oder Imax. Dieses Fehlerstromniveau ist der maximale Strom, dem das Gerät sicher standhalten kann, wobei zu beachten ist, dass der PPTC den Stromfluss nicht unterbricht (siehe oben unter Leckstrom). Ein typisches Littelfuse PPTC-Kurzschlussvermögen beträgt 40 A. oder bei Batteriestreifen-PPTCs kann dieser Wert 100 A erreichen. Sicherungen unterbrechen den Stromfluss als Reaktion auf eine Überlastung. Der Bereich der Unterbrechungsleistungen reicht von Amperestärken im zweistelligen Bereich bis zu 10 kA.

Betriebsspannungsbereich

Die allgemeine Nennspannung von Littelfuse PPTCs liegt nicht über 60 V, während Sicherungen eine Nennspannung von bis zu 600 V aufweisen.

Nennspannung des Betriebsstroms

Der Nennhaltestrom (Betriebsstrom) für PPTCs kann bis zu 14 A betragen, während der Höchstpegel für Sicherungen 30 A überschreiten kann.

Widerstand

Eine Durchsicht der Produktspezifikationen ergibt, dass PPTCs mit ähnlichen Werten einen etwa doppelt so hohen Widerstand haben wie Sicherungen (manchmal mehr).

Zulassungen

PPTCs von Littelfuse sind unter dem Komponentenprogramm der Underwriters Laboratories nach UL Standard 1434 für Thermistoren anerkannt. Die Geräte sind ebenfalls nach dem „CSA Component Acceptance Program" zertifiziert.

Zeit-Strom-Kennlinie

Ein Vergleich der Zeit-Strom-Kennlinien von PPTCs und Sicherungen zeigt, dass die Reaktionsgeschwindigkeit eines PPTC ähnlich der Verzögerungszeit einer SLO-BLO-Sicherung® von Littelfuse ist.

Temperatur-Rerating

Die Obergrenze für eine PPTC ist im Allgemeinen 85 °C, während die maximale Betriebstemperatur für Sicherungen bei 125 °C liegt.

Zusätzlich zum normalen Rerating treten Umgebungstemperatur-Effekte auf. Die Einstellungen für Halten und Auslösen von PPTCs müssen neu festgelegt werden, wenn sie unter anderen Bedingungen als der Raumtemperatur eingesetzt werden. Jeder Anstieg der Umgebungstemperatur senkt beispielsweise die Nennspannung des Haltestroms sowie den Auslösestrom. Eine Senkung der Umgebungstemperatur erhöht den Auslösestrom sowie den Haltestrom.

Die Temperatur-Rerating-Kurven in der folgenden Tabelle vergleichen PPTCs mit Sicherungen und zeigen, dass für einen PPTC bei einer gegebenen Temperatur ein stärkeres Rerating erforderlich ist.

Kurven zur Temperaturneubewertung Vergleich von PPTCs und Sicherungen
Erläuterung
Kurve A Dünnfilm-Sicherungen und Baureihe 313 (0,010 bis 0,150)
Kurve B FLAT-PAK', Nano2', PICO',Klinge Termial, Sicherungen für besondere Zwecke und weitere bedrahtete und Patronensicherungen (außer 313.010- .150)
Kurve C Rückstellbare PPTCs

PPTCs werden typischerweise als Stromkreisschutz in Anwendungen verwendet, bei denen für empfindliche Komponenten ein ständiges Risiko von Überstromzuständen besteht. Die Fähigkeit von PPTCs, sich selbst nach Auftreten eines Fehlerstroms zurückzustellen, macht sie ideal für Stromkreise, die für einen Benutzer oder Techniker nicht leicht zugänglich sind, oder bei denen eine konstante Betriebszeit erforderlich ist.

Zu den typischen Anwendungen zählen Schnittstellenschutz bei PCs (USB, Firewire, Tastatur, Maus und serielle Schnittstellen), Peripheriegeräte (Festplattenlaufwerke, Grafikkarten und Hubs), Mobiltelefone, Akkusätze, industrielle Steuerungen, Vorschaltgeräte für Beleuchtung und Motorsteuerungen.

Die nachstehende Tabelle dient als schnelle Orientierung für die Auswahl eines Littelfuse PPTC-Geräts, das für bestimmte Endanwendungen geeignet sein könnte.

Auf der Website unseres Anwendungsdesignzentrums erhalten Sie umfassende Unterstützung für Ihre Anwendung.

Hinweis: Die Übersicht über die Anwendungen dient nur als Referenz. Die Entscheidung, ob ein Gerät für eine bestimmte Anwendung geeignet ist, obliegt dem Kunden.

Typische PPTC-Stromkreisschutz-Designs

Im folgenden sehen Sie Beispiele für typische Stromkreise, die PPTCs von Littelfuse in Kombination mit anderen Stromkreisschutzgeräten von Littelfuse verwenden, um eine umfassende Schutzlösung bereitzustellen. Wenden Sie sich an einen Anwendungsexperten von Littelfuse, um Unterstützung beim Design zu erhalten, oder besuchen Sie die Seiten Design Center oder PolySwitch® Rückstellbare PPTC-Geräte , um weitere Informationen zu erhalten. Stellen Sie sicher, dass Sie die Spezifikationen überprüfen und die Leistung des Geräts testen, bevor Sie es in der Endanwendung verwenden.

Power Over Ethernet

Lithium-Ionen-Akkusatz

USB 1.1

USB 2,0

IEEE 1394 – Firewire

Tip-/Ring-Stromkreis – Metallisch

Definieren Sie die Betriebsparameter des Stromkreises.

• Normaler Betriebsstrom in Ampere
• Normale Betriebsspannung in Volt
• Maximaler Unterbrechungsstrom
• Umgebungstemperatur
• Typischer Überlaststrom
• Erforderliche Öffnungszeit bei bestimmter Überlast
• Zu erwartende transiente Impulse
• Zulassungen
• Montageart/Formfaktor
• Typischer Widerstand (im Stromkreis)

Wählen Sie die geeignete Komponente für den Stromkreisschutz.

Siehe PPTC-Auswahltabellen unten und Spezifikationen mit Datenblättern.

Legen Sie die Öffnungszeit im Fehlerfall fest.

Sehen Sie sich die Zeit-Strom-(TC)-Kurve jeder PPTC-Baureihe an und bestimmen Sie, ob das gewählte Teil innerhalb der Grenzwerte Ihrer Anwendung liegt.

Wenn das Gerät zu schnell öffnet, kann es zu Fehlauslösungen kommen. Wenn das Gerät zu spät öffnet, kann ein Überstrom nachgeschaltete Komponenten schädigen.

Um die Öffnungszeit für ein ausgewähltes Gerät zu bestimmen, suchen Sie den Überstrom auf der X-Achse der entsprechenden T-C-Kurve und suchen dann den Schnittpunkt des X-Achsenwertes mit der Kurve. Lesen Sie die getestete Zeit dieses Punktes an der Y-Achse ab. Dies ist die durchschnittliche Öffnungszeit für dieses Gerät.

Liegt der Überstrom im Bereich rechts der Kurve, öffnet das Gerät. Liegt er links von dieser Kurve, öffnet das Gerät nicht.

Prüfen Sie die Betriebsparameter der Umgebung.

Stellen Sie sicher, dass die Anwendungsspannung gleich der oder weniger als die Nennspannung des Geräts ist und dass die Grenzwerte der Betriebstemperatur innerhalb der für dieses Gerät angegebenen liegen.

Prüfen Sie die Abmessungen des Geräts.

Vergleichen Sie die maximalen Abmessungen des Gerätes mit dem in der Anwendung verfügbaren Raum. Die Datenblätter auf den folgenden Seiten enthalten die Abmessungen aller Produkte.

Testen Sie das gewählte Produkt in einer echten Anwendung.

PPTC-Auswahltabellen

Typ	Oberflächenmontage
Baureihe	0603L	0805L	1206L	1210l	1812L	2016L	2920L	250S
Chipgröße	0603 (1608)	0805 (2012)	1206 (3216)	1210 (3225)	1812 (4532)	2016 (5041)	2920 (7351)
Haltestrom (IHOLD)	0,10 bis 0,35 A	0,10 bis 1,00 A	0,125 bis 1,50 A	0,05 bis 1,50 A	0,10 bis 2,60 A	0,30 bis 2,00 A	0,30 bis 3,00 A	0,13 A
Maximalspannung (VMAX)	6 - 15 V	6 - 15 V	6 - 30 V	6 - 30 V	6 - 60 V	6 - 60 V	6 - 60 V	60 V
Max. Fehlerstrom (I max.)	40 A	40/100 A	100 A	10/100 A	10/20/100 A	20/40 A	10/40 A	3A
Betriebstemperaturbereich	-40°C bis 85°C
Behördliche Zulassung
RoHS-konform	Ja
Bleifrei	Ja

Typ	Radial bedrahtet
Baureihe	USBR	16R	30R	60R	72R	250R	600R
Haltestrom (IHOLD)	0,75 bis 2,50 A	2,50 bis 14,00 A	0,90 bis 9,00 A	0,10 bis 3,75 A	0,20 bis 3,75 A	0,08 bis 0,18 A	0,15 bis 0,16 A
Maximalspannung (VMAX)	6/16 V	16 V	30 V	60 V	72 V	60/250 V	60/600 V
Max. Fehlerstrom (I max.)	40 A	100 A	40 A	40 A	40 A	3/10 A	3A
Betriebstemperaturbereich	-40°C bis 85°C
Behördliche Zulassung
RoHS-konform	Ja
Bleifrei	Ja

Typ	Batteriestreifensicherung
Baureihe	LR	LT	ST	VL	VT
Haltestrom (IHOLD)	1,90 bis 7,30 A	0,70 bis 3,40 A	1,20 bis 1,75 A	1,70 bis 2,30 A	1,70 bis 2,40 A
Maximalspannung (VMAX)	15/20 V	15/24 V	15 V	12 V	16 V
Max. Fehlerstrom (I max.)	100A
Betriebstemperaturbereich	-40°C bis 85°C
Behördliche Zulassung
RoHS-konform	Ja
Bleifrei	Ja