一、什么是PPTC

PPTC 是英文單詞的縮寫：Polyer Positive Temperature coefficient.中文意思是：高分子聚合物正系數溫度電阻，即：高分子正溫熱敏電阻。與 PTC 相反的產品為 NTC 即：Negative temperature Coefficient 負溫系數熱敏電阻。元件可幫助防護電路中電流突變及過溫的故障。PPTC 熱敏電阻可在故障條件下限制危險的大電流通過。但是它不同于只能使用一次就必須更換的傳統(tǒng)保險絲，PPTC 熱敏電阻在故障排除和電路電源斷開之后能夠自動復位（也可以稱為自恢復保險絲），進而減少了保護、服務和維修費用。

二、PPTC的工作原理

PPTC 電路保護器件是由高分子聚合物摻加導電粒子所制成的。如下圖所示，在正常溫度下聚合物呈現結晶狀并將導體束縛成緊密的導電鏈，從而構成一個低阻抗的連接。當大電流通過或周圍環(huán)境溫度升高導致器件溫度高于動作溫度時，聚合物融化體積膨脹造成高分子的架構由晶相轉變成非晶相結構，從而使導體變成無規(guī)律排列，并導致阻抗迅速提高。

PPTC 器件動作原理是一種能量的平衡，如下圖 所示當電流流過PPTC 器件時，由于I2R 的關系會產生熱量，而產生的熱量部分會散發(fā)至環(huán)境中，沒有散發(fā)出去的便會提高PPTC 器件的溫度。在下圖 的Point1 時溫度較低，產生的熱量和散發(fā)的熱量達到平衡，但是當流過的電流較多或是環(huán)境溫度較高時，會產生較高的熱量，而提高PPTC 器件的溫度，當電流或環(huán)境溫度的增加并不顯著，PPTC 器件所產生的熱量可以散發(fā)至環(huán)境中而在Point 2 達到平衡。當電流或環(huán)境溫度再提高時，PPTC 器件會達到一個較高的溫度，如圖Point 3 所示。若此時電流或環(huán)境溫度繼續(xù)增加， 產生的熱量便會大于散發(fā)出去的，使得PPTC器件溫度速增，在此階段，很小的溫度變化就會造成阻值大幅度提高，這現象可由圖上的Point 3 及Point4 看出。這時PPTC 器件正處于動作的保護狀態(tài)，阻抗的增加便限制了電流的通過，而保護設備免于損壞。如上所述PPTC 熱敏電阻在環(huán)境溫度升高時，其阻值亦會隨之增加，從而達到Point 4 的高阻抗狀態(tài)，并不需外加電流，當溫度下降后PPTC 就以熱敏電阻的特性恢復到低阻抗狀態(tài)。

三、PPTC的特性參數

1、電阻值范圍：R min是指在25℃溫度條件下的初始阻值(焊接前)；R1max 是指25℃溫度條件下,焊接一小時后的最大阻值；

2、Ihold：靜止空氣中不觸發(fā)電阻可通過電路的最高電流；這一塊我查閱資料，有的給出的是在20℃，25℃時候的數值。但是也有例外，除了給出常溫下的數值，還給出了各個溫度段的Ihold值；

比如 LittleFuse家的，就是給出了一個可以隨溫度變化的表格；我截取了一部分，如下：

比如佰宏家的：

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

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

5、Imax：PPTC可以承受的最大電流；

6、Vmax：PPTC可以承受的最大電壓；

7、Pdtyp：消耗功率，是指25℃環(huán)境溫度時PTC聚合物自復保險絲動作狀態(tài)下的消耗功率；

8、 時間—電流曲線

這個時間與電流特性圖表顯示了保險絲對不同程度的過流狀態(tài)的反應速度。所有保險絲具有逆時間/電流特性：隨著過流增加，熔斷時間減少。簡單地說，保險絲熔斷得越快，過流問題就越嚴重。下方圖片分別是LittleFuse和 BHFUSE(佰宏)規(guī)格書中的時間-電流曲線圖；

LittleFuse

BHFUSE(佰宏)

9、PPTC 動作后的阻值恢復特性

PPTC 元件動作以后，即使若干小時后，其電阻依然大于初始電阻。電阻的下降過程會延續(xù)一段較長的時間，最終電阻才會接近初始電阻，如圖4。然而這段較長的時間可以是幾天、幾個月、甚至幾年。如果為了動作的目的而指望元件的電阻恢復到原來的初始阻值是不實際的。所以選擇PPTC 元件時，當考慮工作電流時必須考慮R1max 的值，即動作后恢復1 小時后的最大電阻值。

四、PPTC的選型

根據以上參數的解讀，對實際產品使用需求的把握，可以按照以下幾個步驟考慮PPTC的選型；

1、確定線路最大工作電壓V;

2、確定線路正常工作電流I ;

3、確定PPTC最高使用環(huán)境溫度Tmax;

4、確定線路需保護的故障電流If ;

5、確定PPTC安裝方式及空間大??；

6、根據V值、l值及安裝方式選擇產品類別， 滿足V值＜Vmax ( PPTC最大工作電壓）

7、查看Tmax值下該系列產品對應的lhold 值， 滿足lhold值≥I值， 即可作為選用型號；

8、比較故障電流If 與PPTC動作電流ltrip 及最大電流Imax，應滿足ltrip≤If≤ Imax；

9、測試上述初步符合要求的型號，最終確定一款最優(yōu)型號。

五、電路設計中PPTC應用的相關注意事項

1、在電源端口，ESD或者TVS二極管等過壓防護器件要放在PPTC的后面；原因是TVS短路失效之后，如果置于PPTC前端的話，會造成前級電路發(fā)生短路故障。放到PPTC后面可以起到一個防護的作用；

2、注意評估計算在PPTC上面產生的壓降；

     筆者之前有一個應用，是一個便攜可充電的設備。需要使用直流5V給設備進行充電。當時在設計調試的時候一切正常；等在進行小批量驗證的過程中，出現了無法充電的問題。排查中發(fā)現給到充電管理芯片的電源輸入端電壓值為4.5V；而該充電管理芯片的輸入電壓門限是4.6V；經過排查發(fā)現，在電源輸入端在PPTC端上的壓降過大，導致充電管理芯片無法驅動；后面重新進行選型，解決了這一問題；所以PPTC上面的壓降也是一個應該關注的參數。但是正如上面PPTC 動作后的阻值恢復特性中描述的，這個阻值不是可以通過查閱規(guī)格書就能明確的。所以在開發(fā)中，不能忽略R1max這個數值，并且應該通過測試輔以驗證；

3、注意PPTC的旁邊是否有發(fā)熱源（功率器件，散熱片），需根據時機使用環(huán)境的溫度，查閱其相關手冊，明確PPTC的環(huán)境溫度與電流的衰減關系，使用最接近的型號；

4、某些產品對PPTC的動作時間會有要求，應該結合實際產品需求，通過實驗的方式來選出符合要求的PPTC阻值范圍；