PolySwitch技術(shù)提供的可復(fù)位保護(hù)方法增強(qiáng)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制裝置的可靠性

電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制裝置要經(jīng)受某些嚴(yán)酷的工作環(huán)境，而且要求能夠連續(xù)和可靠地運(yùn)行?，F(xiàn)場的故障是無法避免的，選擇正確的電路保護(hù)策略將有助于確保產(chǎn)品的可靠性，并將制造商和客戶的維修成本控制在最低。采用Raychem電路保護(hù)部提供的PolySwitch(tm)聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）可復(fù)位電路保護(hù)器件，架構(gòu)更為穩(wěn)固和可靠的產(chǎn)品，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)中能對(duì)某些常見的故障提供保護(hù)。
PolySwitch 聚合物正溫度系數(shù)器件的供貨類型包括引線型、軸型、片型、盤型和表面貼裝型。聚合物正溫度系數(shù)器件的小巧外形有助于節(jié)省寶貴的電路板空間，由于其具備自復(fù)式功能，因此可以允許布置在用戶無法接觸到的位置，這與傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲需要布置在用戶能夠方便更換的位置以便更換相比，具有明顯的差異。由于聚合物正溫度系數(shù)器件是固態(tài)器件，因此還能夠耐受機(jī)械沖擊和振動(dòng)，可為各種不同的應(yīng)用場合提供可靠的電路保護(hù)。

工作原理

聚合物正溫度系數(shù)器件由特殊配方塑料和導(dǎo)電性顆粒組成的導(dǎo)電性聚合物共混物。在正常的工作溫度下，導(dǎo)電性顆粒在聚合物中形成低阻值的導(dǎo)電鏈路。但是，當(dāng)溫度上升到器件的開關(guān)溫度以上時(shí)，聚合物內(nèi)的晶體融化，形成非晶體物質(zhì)。而在晶體融化的過程中，容積變大，造成導(dǎo)電性顆粒的分離，并導(dǎo)致器件阻抗的非線性增加。產(chǎn)生變化的熱量可以來自外部，也可以由于電流過大而產(chǎn)生的內(nèi)部電阻性發(fā)熱現(xiàn)象。器件的阻值上升，降低了在故障狀態(tài)下能夠流過的電流值，并有助于保護(hù)電路中的設(shè)備。圖1所示為PolySwitch器件典型的阻值與溫度之間的特性曲線。請注意，在約為120℃的動(dòng)作點(diǎn)處，電阻值呈現(xiàn)幾個(gè)數(shù)量級(jí)的增長。

圖1  PolySwitch器件阻值與溫度之間的特性曲線
一旦電源斷開，以及故障消除后，PolySwitch器件的溫度降低到其動(dòng)作溫度以下，這時(shí)器件恢復(fù)到低阻值的狀態(tài)下，電流即可正常地流過電路。PolySwitch器件具有高阻值變化和可復(fù)位的特性，使其成為由于過熱和過電流故障所引發(fā)的電子電路故障的首選保護(hù)方式。

電源保護(hù)
PolySwitch器件一直以來應(yīng)用于電源直流輸出端的過載和短路保護(hù)。在開發(fā)出LVR系列產(chǎn)品后， 目前PolySwitch器件已經(jīng)可以應(yīng)用在電源輸入端的交流主電路中。這一產(chǎn)品將交流線路變壓器和其它線路側(cè)設(shè)備置于PolySwitch器件產(chǎn)品系列的保護(hù)范圍內(nèi)。這些產(chǎn)品能夠在中性線不小心處于斷開狀態(tài)或交流線電壓用于24 VAC輸入端時(shí)，能夠?yàn)殡娫刺峁┍Ｗo(hù)。
LVR器件適用于電源系統(tǒng)，在120VAC和240VAC電壓下，其最大輸入電流可高達(dá)400毫安。而電流更大的電源系統(tǒng)可以將PolySwitch器件安置在次級(jí)端的輸出電路，用于保護(hù)由于過電流狀態(tài)所引發(fā)的電源故障（圖2）。

圖2 PolySwitch器件在電源系統(tǒng)中的應(yīng)用

輸入/輸出接口的保護(hù)
許多驅(qū)動(dòng)器和控制裝置均配備了通訊和數(shù)據(jù)接口，用于各個(gè)系統(tǒng)元件之間的信息傳輸。而這些接口的接線有時(shí)會(huì)與交流或直流電源電纜并排敷設(shè)。這些線束可能由于正常的磨損、意外事故、安裝接線錯(cuò)誤、或在中央配電箱上進(jìn)行的誤操作，而出現(xiàn)短路現(xiàn)象。如果電源電纜與通訊電線出現(xiàn)短路現(xiàn)象，PolySwitch器件能夠保護(hù)任何與這條短路線路相連接的系統(tǒng)以免造成通訊接口的損壞。在某些情況下，這種現(xiàn)象有可能影響到很多系統(tǒng)。而PolySwitch器件在保護(hù)接口處所起的作用（圖3），可以明顯地降低設(shè)備常見故障的停運(yùn)時(shí)間和修理成本。

圖3  PolySwitch器件在輸入/輸出接口中的應(yīng)用

圖4  PolySwitch器件對(duì)以太網(wǎng)接口的保護(hù)

過熱保護(hù)
由于PolySwitch器件能夠?qū)碜酝獠康臒崃亢蛢?nèi)部電流產(chǎn)生的熱量所引發(fā)的溫度上升作出響應(yīng)，并可與高壓設(shè)備建立起熱量方面的聯(lián)系，為高壓設(shè)備提供過熱保護(hù)。建立這種熱量聯(lián)系可以通過將這些器件布置成與高壓設(shè)備發(fā)生接觸或靠近高壓設(shè)備的方式來實(shí)現(xiàn)。
接觸的方式使PolySwitch器件能夠很容易地與設(shè)備形成物理接觸，從而提高了保護(hù)的效果。在這類設(shè)備中，變壓器是一個(gè)很好的例子（圖5）。PolySwitch器件可以捆綁在外部線圈上或外殼上，從而建立起熱量聯(lián)系。PolySwitch器件可以在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合到電路中，使其具備在變壓器過熱時(shí)向控制器發(fā)送警告，系統(tǒng)馬上停止運(yùn)行。
近距離方式適用于電源半導(dǎo)體部件的保護(hù)，而且在小型的表面貼裝PolySwitch器件與電源器件同處于一個(gè)銅底板時(shí)效果最好。這是一種成本低廉的熱量聯(lián)系方式，使PolySwitch器件能夠在溫度超過其動(dòng)作點(diǎn)時(shí)進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)通知電源器件處于過熱狀態(tài)下時(shí)應(yīng)該停止運(yùn)行。
在這種應(yīng)用中，會(huì)存在一定程度的熱延遲現(xiàn)象，所以這一保護(hù)方案無法保護(hù)大電流部件以及部件在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)就發(fā)生故障的電源器件。但是，對(duì)于絕大多數(shù)的過負(fù)載狀態(tài)，這種配置均可以對(duì)電源器件提供保護(hù)。

圖5  PolySwitch器件對(duì)變壓器的保護(hù)

電機(jī)失速保護(hù)
運(yùn)動(dòng)機(jī)械均有可能出現(xiàn)堵塞或斷裂故障，并可導(dǎo)致電機(jī)失速。在電機(jī)失速時(shí)繼續(xù)供給電源會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的損壞和/或驅(qū)動(dòng)裝置的損毀。將PolySwitch器件與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)起來后，可以保護(hù)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電子電路，防止在失速或負(fù)載過大的狀態(tài)下系統(tǒng)發(fā)生故障。在故障清除后（而且電源斷開后），系統(tǒng)可以重新開始正常的運(yùn)行，無需進(jìn)行維護(hù)或更換部件。多年以來，PolySwitch器件一直是汽車工業(yè)中最為常用的保護(hù)車座、車窗和其它電機(jī)的方案。
在這些應(yīng)用中，使用PolySwitch器件要求考慮串聯(lián)電阻的阻值和器件的最大保持電流額定值。室溫下的最大工作電流為，16V下為15A，30V下為9A。

圖6  PolySwitch器件在電機(jī)失效保護(hù)中的應(yīng)用
在這些應(yīng)用中，當(dāng)這些系統(tǒng)由于過電流或過熱狀態(tài)而導(dǎo)致外部故障時(shí)，PolySwitch器件能夠允許電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制器系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)在于提供了一種功能強(qiáng)大和可靠的產(chǎn)品，在其它部件出現(xiàn)故障時(shí)可以保護(hù)系統(tǒng)。