PPTC器件在便攜式通訊和PDA設(shè)備電源保護(hù)中的應(yīng)用

要隨著現(xiàn)代電子設(shè)備復(fù)雜程度和精密程度的不斷提高,對(duì)電源適配器保護(hù)方案的:要求也越來越高。本文介紹了電源適配器PPTC器件的工作原理,詳細(xì)闡述了該器件在電源適配器、汽車點(diǎn)煙器、移動(dòng)電話,以及充電電池保護(hù)中的實(shí)際應(yīng)用。

1、引言
隨著移動(dòng)電話、PDA和其它便攜式通訊設(shè)備的復(fù)雜程度和精密程度的不斷提高,其潛在故障的發(fā)生率也隨之提高。因此必須采取電源適配器相應(yīng)的電路保護(hù)措施以提高設(shè)備的可靠性和安全性。

2、PPTC器件工作原理
PPTC是英文“polymerpositiveTemperatureCoeifeient”的縮寫,即“正溫度系數(shù)聚合物”。PPTC器件用導(dǎo)電聚合物制成,而該導(dǎo)電聚合物則是由特制塑料和導(dǎo)電顆?；旌隙?。常溫下,導(dǎo)電顆粒在導(dǎo)電聚合物內(nèi)部形成低阻抗導(dǎo)電通道,如圖1所示。當(dāng)溫度超過開關(guān)允許的溫度時(shí),聚合物中的晶粒融解轉(zhuǎn)入非晶狀態(tài)。由于在晶粒溶解過程中聚合物的體積將有所增加,因此聚合物中導(dǎo)電顆粒之間的距離也將拉大。這樣,聚合物的阻抗將呈非線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。環(huán)境溫度和電池溫度的上升以及因過流而引起的溫升都將對(duì)聚合物的阻抗產(chǎn)生影響。這樣,當(dāng)聚合物的阻抗大到一定程度時(shí),就可以抑制故障狀態(tài)下可能造成的大電流,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的保護(hù)。
利用PPTC器件制成的自恢復(fù)保護(hù)元件通常串聯(lián)在電路中使用。其對(duì)電路的保護(hù)機(jī)理就是在電路過壓和過熱狀態(tài)下,自恢復(fù)元件的電阻值相應(yīng)的由低阻態(tài)轉(zhuǎn)為高阻態(tài)。在過流狀態(tài)下,電阻加熱效應(yīng)將引起電路內(nèi)部溫度的急劇上升。采用自恢復(fù)保護(hù)元件后,可以有效的防止過流狀態(tài)的發(fā)生。

圖1PTTC器件工作原理圖

3、線性電源適配器中自恢復(fù)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)
電源適配器在UL和IEC認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)不同絕緣類別下變壓器繞組溫度有著嚴(yán)格的限制對(duì)于成本較低的A類絕緣,在室溫、滿載條件個(gè),電源適配器正常上作時(shí)變壓器繞組的較高允許溫度是65℃。如果變壓器輸出發(fā)生短路,其較高允許溫度為巧0℃?？梢圆捎脽犭娕紮z測(cè)電源適配器變壓器繞組內(nèi)阻以確定繞組的溫度。而對(duì)于小型線性電源適配器變壓器而言,電源適配器要求則更為嚴(yán)格。甚至在直接短路的條件下,也不允許出現(xiàn)顯著的過流現(xiàn)象。在電路中加人自恢復(fù)保護(hù)元件可以有效抑制電源適配器變壓器繞組過熱現(xiàn)象的發(fā)生,如圖2所示。

4、點(diǎn)煙器中過流和極性反轉(zhuǎn)故障的保護(hù)

圖3為汽車點(diǎn)煙器的簡(jiǎn)易原理圖。從圖中可知,該電路采用自恢復(fù)保護(hù)元件和瞬態(tài)抑制二極管(TV)S在輸人端進(jìn)行保護(hù)。主電路部分則采用UC電路實(shí)現(xiàn)功率變換。自恢復(fù)保護(hù)器件在這里取代了普通保險(xiǎn)絲。采用自恢復(fù)保護(hù)器件和TVS組合進(jìn)行輸人保護(hù),能夠?qū)ο旅婵赡躎發(fā)S生的電路故障提供可靠的自恢復(fù)保護(hù)。

(l)負(fù)載過流。當(dāng)車載電話發(fā)生故障導(dǎo)致負(fù)載電流異常增大時(shí),自恢復(fù)保護(hù)元件將呈現(xiàn)極高的阻抗,直至將故障負(fù)載切斷。
(2)極性反轉(zhuǎn)。如果汽車電池的極性不慎接反,TVS二極管將正向?qū)?此時(shí)自恢復(fù)保護(hù)元件也將呈現(xiàn)極高的阻抗,從而保護(hù)了TVS并抑制了變換器兩端的反向電壓。
(3)變換器或控制芯片發(fā)生故障。變換器或控制芯片故障引發(fā)的短路電流將使自恢復(fù)保護(hù)元件呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài),保護(hù)汽車線路和保險(xiǎn)絲不被燒毀。
(4)引擎發(fā)動(dòng)時(shí)造成的瞬態(tài)電壓尖峰。汽車點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí),其內(nèi)部的交流發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生瞬態(tài)電壓尖峰。通常情況下,該電壓尖峰將被TVS吸收。但是,如果電壓尖峰過高,超過了TVS的額定電壓值,自恢復(fù)保護(hù)元件將及時(shí)對(duì)TVS提供保護(hù)并抑制故障電流,使之不對(duì)電路造成危害。

5、移動(dòng)電話或PDA設(shè)備充電器故障的保護(hù)

圖4所示為便攜式通訊設(shè)備用充電裝置簡(jiǎn)圖。從圖中可以HDSL,但它能在1對(duì)銅線上傳輸T1/El速率。HDSL一2采用頻譜互鎖定重疊脈碼調(diào)制技術(shù)(OPITS),線路碼是PAM2BIQ。

HDSL一2是一種低成本的銅線寬帶接人技術(shù)。
近年來,用戶對(duì)寬帶業(yè)務(wù),特別是對(duì)娛樂的需求越來越大。
ADSL技術(shù)可以在現(xiàn)有的對(duì)絞銅線上提供這些業(yè)務(wù),如視頻點(diǎn)播等。這些業(yè)務(wù)上下行傳輸速率不一樣,下行傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)速率可高達(dá)6MHz,而上行傳輸?shù)闹皇堑退俚目刂菩盘?hào),兩個(gè)方向傳輸?shù)臄?shù)字速率相差很大。ADSL不但具有HDSL的優(yōu)點(diǎn),而且在信號(hào)調(diào)制、數(shù)字相位均衡、回波抑制等方面采用了更的器件和動(dòng)態(tài)控制技術(shù)。其調(diào)制技術(shù)包括QAM,CAP,DMT等。
HDSL和,ADSL技術(shù)都可以挖掘現(xiàn)有的銅線資源的潛力,投資小,見效快,在未來的寬帶用戶環(huán)路中將占有一定的市場(chǎng)。

6、幾種技術(shù)方案的比較
由于光纖的傳輸頻帶寬,傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)、質(zhì)量好,所以是接入網(wǎng)傳輸媒介的首選。PON(特別是對(duì)FTTH)是未來的發(fā)展方向。但目前它在建造費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用方面不能與目前的銅纜競(jìng)爭(zhēng)。在目前寬帶網(wǎng)業(yè)務(wù)市場(chǎng)還不太確定的情況下,投資者承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)較大。
無線用戶環(huán)路靈活,具有可移動(dòng)性,不需要線路設(shè)施,安裝維護(hù)簡(jiǎn)單便捷,使用方便,因此一般可以用在用戶密度低,敷設(shè)電纜不方便,線路長(zhǎng)的區(qū)域。在市區(qū)可用于應(yīng)急場(chǎng)合,如用戶要求裝機(jī)時(shí)限短的應(yīng)急通信、臨時(shí)通信等。
銅線接人技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于利用現(xiàn)有的銅纜設(shè)備,很快地為用戶提供服務(wù)。但銅線受傳輸距離的限制,帶寬和傳輸距離有限,所以不是長(zhǎng)遠(yuǎn)的選擇。
HFC結(jié)構(gòu)是光纖逐步推向用戶的一種演變策略。HFC可以充分利用現(xiàn)有CATV同軸網(wǎng)絡(luò)頻帶寬的特點(diǎn),不需要重新敷設(shè)配線網(wǎng),除了提供傳統(tǒng)的有線電視節(jié)目外,可在短時(shí)間內(nèi)為用戶提供電信業(yè)務(wù)和寬帶交互式多媒體業(yè)務(wù)。由于網(wǎng)絡(luò)是樹形結(jié)構(gòu),即使是重新敷設(shè)和擴(kuò)大范圍都很容易。因此HFC網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)較底。
總之,在接人網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用過程中,應(yīng)具體情況具體分析,針對(duì)實(shí)際情況確定哪種接人技術(shù)方案,力爭(zhēng)在滿足用戶業(yè)務(wù)的前提下創(chuàng)造出較佳經(jīng)濟(jì)效益。

7、電池盒短路及過充保護(hù)
自恢復(fù)保護(hù)員元件可以用來對(duì)電池盒短路和過充電狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于鎳氫電池盒而言,采用一只自恢復(fù)保護(hù)元件就可以實(shí)現(xiàn)過流和過熱雙重保護(hù)。對(duì)于銼離子電池而言,情況略微復(fù)雜一些。在采用自恢復(fù)保護(hù)元件的同時(shí),還需要采用相應(yīng)的保護(hù)電路檢測(cè)并中止因過壓、欠壓及過流引起的故障電流。因此在銼離子電池保護(hù)方案中,與精確的電子保護(hù)電路相配合,自恢復(fù)元件可以實(shí)現(xiàn):在充電初期限制充電電流、在電池溫度超出正常范圍時(shí)限制充電電流,以及在短路狀態(tài)下或電子保護(hù)電路發(fā)生故障時(shí)限制放電電流等功能

8、結(jié)語
通過上述討論可以看出,采用PPTC材料制成的自恢復(fù)保護(hù)元件在便攜式電子設(shè)備保護(hù)中發(fā)揮著非常重要的作用。為了提高采用電源適配器供電方式的便攜式通訊設(shè)備或PDA設(shè)備的安全性和可靠性,合理的、正確的使用PPTC器件是必不可少的。隨著信息低溫PPTC材料的出現(xiàn),電源保護(hù)方案一定會(huì)越來越完善。

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| 發(fā)布時(shí)間：2018.07.09 來源：電源適配器廠家

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