传统保险丝与自恢复保险丝的区别

在何时保险丝不是保险丝？

当今消费电子产品中的电子接口具有更高的性能，并且可以提供比以往更高的电流。然而，这些较高的电流会导致保险丝熔断，即使可以更换也很困难。为避免更换保险丝或整个电路，可以使用自恢复 PTC 保险丝。PTC 保险丝可以自行复位，无需更换即可继续保护电路，从而减少停机时间并延长应用寿命。

What is a Traditional Fuse?

传统保险丝由与电路串联放置且具有已知载流能力的导线或其他导电连接组成。保险丝仅用作安全装置，旨在熔化并永久中断进一步的电流流动。通过操作，保险丝保护电路免受过载或短路电流造成的损坏，从而防止过热甚至在出现故障时发生火灾。

根据被保护的电路，保险丝的额定电流可以从小型消费电子产品中的几毫安到工业应用中的数百安培。仅凭电流额定值并不足以为某一特定应用指定保险丝；保险丝的额定值还包括电压、交流和/或直流。额定电压是最大值，不能超过该电压。保险丝一旦工作，就不可能在保险丝上产生电弧。根据负载是电阻性还是电抗性，可以使用设计为在电流过载情况下“快速”熔断的保险丝，或设计用于在熔断前允许在定义的短时间内短暂过载的保险丝，通常称为“延时”或“慢性”保险丝。

电路参数如何影响保险丝的选择？

保险丝也需要根据电路参数来选择。某些半导体电路需要保险丝快速清除以避免可能出现的重大/昂贵的组件损坏。相反，电源等高电感或电容电路可能会在“上电”时产生短暂的浪涌，此时电路电流在很短的时间内远高于保险丝的额定值。像这样的电路就需要一个“延时”或“慢熔”型保险丝，以使其能够抵御这些短暂但正常的浪涌，而不会导致所谓的“滋扰清除”。这也适用于电机和变压器的浪涌电流。

所有保险丝的共同点是它们都是“一次性”装置。当任何传统保险丝被迫清除时，在修复潜在故障后安装精确替换件是重新为受保护电路供电的唯一方法。但随着电子系统的不断缩小和发展，保险丝的一次性使用特性受到了越来越大的压力。

Do Blown Fuses Need to Be Replaced?

在小型化出现和微电路兴起之前，设备保险丝由支架或夹子以机械方式固定。维修工作包括确定哪个保险丝已清除；定位/接近熔断的保险丝；诊断潜在问题，然后找到具有适当额定值和熔断性能的替换保险丝。如今，大多数电子产品和小型电器的设计过于密集，无法容纳老式管状保险丝，并且目前使用焊接到位的 SMT 类型，因此用户无法维修。简单地更换保险丝的行为现在已经演变为更换电路卡或将装置/设备退回工厂以进行维修。大多数消费类电子产品的设计并未允许使用内部可更换保险丝，因为产品设计人员会竭尽全力防止内部接触，产品标签上会警告“内部没有用户可维修的部件”。

当今消费电子产品中的电子接口具有更高的性能，并且可以提供比以往更高的电流。接口电缆和连接器变得越来越小，并且更容易被随意插拔的粗心用户损坏。将有故障或不兼容的外围设备插入并损坏主机产品的风险令人担忧。没有制造商希望产品发生退货，尤其是在保修期内，理想情况下仍然需要某种类型的保护组件，如保险丝，但可能不需要传统的保险丝。考虑到事情发展的路径，如果有一个保护性的“保险丝”，一旦故障被排除就能自动复位，那不是很好吗？Bel 的 PTC 装置就能做到这一点！

What is a PTC Fuse?

Bel PTC 保险丝的操作类似于正温度系数 (PTC) 热敏电阻；即，一种与温度相关的电阻器，其电阻值随着温度的升高而增加。但是，Bel PTC 自恢复保护器与热敏电阻的不同之处在于，它不是简单的被动测量元件，而是设计用于承载电路电流，因此由于其主动核芯的电阻而会自热；主动核芯是一种注入碳颗粒的聚合物。PTC 保险丝会迅速增加其电阻来响应过流、短路或过热情况，以限制电流流动。PTC 保险丝不会因熔断事件而永久损坏，它会在电路断电、故障清除并重新通电后复位。复位功能允许电子产品由 PTC 进行保护，但无需维修人员像对待传统保险丝一样在物理上更换它。

在结构中，Bel PTC 由一块聚合物材料组成，其中包含粘合在两个导电板之间的导电填料。电流通过数以千计的随机碳链通路在它们之间通过，这些通路由随机相邻碳颗粒的物理接触形成。虽然通过 PTC 保险丝的电流低于其 IHOLD 额定值且其温度低于 100°C，但通过器件的导电通路以低于其 R1 MAX 额定值的低电阻传导电流。当 PTC 保险丝的温度接近 130°C 时，由于环境温度升高或电流超过其 ITRIP 额定值，填充聚合物块的体积膨胀会破坏大部分导电通路，导致 PTC 保险丝的电阻急剧增加几个数量级。

如何让 PTC 保险丝复位？

在跳闸状态下，电流受到新的更高电阻的限制，但仍有足够的漏电流通过 PTC 保险丝，以允许内部自热继续将 PTC 保险丝保持在跳闸状态，直到电源完全断开。一旦断电，PTC 的核芯就会冷却并收缩，从而使导电链重新形成并使设备恢复到低电阻状态。

请注意，启动跳闸事件所需的温度升高可能源于内部加热（即过电流），也可能来自相邻外部源的热量（即过热的电机外壳）。PTC 对任何一种情况的响应都同样好，使其成为多功能保护器并提供自动复位功能。

Bel PTC 数据表指定了在 23°C 静止空气中维持 PTC 处于跳闸状态所需的典型功率 Pd。由于功率 (P) = 电流 (I) * 电压 (V) 并且根据欧姆定律电压 (V) = 电流 (I) * 电阻 (R)，我们有 P = V^2/R，因此 PTC 跳闸的近似电阻为 R = V^2/Pd，其中 Pd 是跳闸耗散功率。由于 PTC 的作用是保持恒定的内部温度，因此其表观跳闸电阻将根据施加的电压而变化。

示例 1： 在 60V 电源上提供 1W PTC。R_tripped = 60^2/1 = 3600 欧姆。

示例 2： 在 12V 电源上提供相同的 1W PTC。R_tripped = 12^2/1 = 144 欧姆。

给出的典型功率数字只是“典型值”，因为任何影响热损失的物理因素（例如冷却）都会改变 PTC 维持其内部温度所需的功率耗散。简而言之，PTC 不会表现出恒定的可量化跳闸电阻。

重要的是要注意传统保险丝和 PTC 保险丝之间的关键区别，特别是负载电路在故障期间没有完全隔离，并且仍然存在通过它的高电阻泄漏路径。PTC 的典型应用是在安全电路中作为限流装置提供过流保护，例如 UL UL1434 和 TUV 的 EN 60738-1-1 所涵盖的装置。有关每个设备的安全机构认证的更多信息，请参阅设备数据表。

除了 USB 接口以外，其他受益于 PTC 保护的应用还包括：

自恢复 PTC 保险丝

Bel 自恢复 PTC 设计用于 -40°C 至 +85°C 的应用，提供从 0603 到 2920 尺寸的传统径向引线封装和表面贴装 (SMD) 芯片封装。

0ZCM 系列 0603 SMD 器件的尺寸非常小，适合最高密度的印刷电路板 (PCB) 应用。这些器件的典型功耗 Pd 为 0.5 W。单个器件的指定工作（保持）电流范围为 50 mA 至 200 mA，相应的跳闸电流分别为 150 mA 至 450 mA。根据实际选择的设备和工作条件，该系列提供快速的亚秒级（最大 0.1 秒）跳闸时间，其电流范围为 500 mA 至 2 A，最大工作电压范围为 9 至 15 V。

相比之下，较大的 0ZCF 系列 2920 SMD 器件适合更高功率的 PCB 应用。这些器件的典型功耗 Pd 为 1.5 W。单个器件的指定工作（保持）电流范围为 300 mA 至 3 A，相应的跳闸电流分别为 600 mA 至 5.2 A。根据实际选择的器件和工作条件，该系列可提供 6 至 60 V 的最大工作电压。径向引线 PTC 提供多个系列，引线间距为 5.1 mm 和 10.2 mm，可支持更高的工作电压和电流。这些器件适用于线电压电源、变压器和电器应用。

0ZRM 系列支持的最大工作电压为 120 VAC/VDC ，最大耐压为 135 VAC/VDC。单个器件的指定工作（保持）电流范围为 100 mA 至 3.75 A，相应的跳闸电流分别为 200 mA 至 7.5 A。

0ZRE 系列支持的最大工作电压为 240 VAC/VDC ，最大耐压为 265 VAC/VDC。单个器件的指定工作（保持）电流范围为 50 mA 至 2 A，相应的跳闸电流分别为 120 mA 至 4 A。

0ZRA 系列支持高达 14 A 的非常高的工作（保持）电流，相应的跳闸电流高达 23.8 A。

PTC 保险丝的局限性

聚合物 PTC 器件仅用于针对偶尔出现的过流/过热故障情况提供保护，可能不适用于预期会出现重复和/或长时间故障情况的应用。

PTC 器件可能不适合在具有大电感的电路中使用，因为 PTC 跳闸会产生大于 PTC 额定电压的大电压峰值。