传统保险丝与可复位保险丝的区别

什么时候熔断器不再是熔断器？

当今消费电子产品中的电子接口提供了更高的性能，并且能够提供比以往更高的电流。然而，这些更高的电流可能会导致保险丝熔断，而熔断的保险丝往往难以甚至无法更换。为避免更换保险丝或整个电路的需求，可以使用可复位的PTC保险丝。PTC保险丝能够自行复位，并且可以持续保护电路而无需更换，从而减少停机时间并延长应用设备的使用寿命。

什么是传统保险丝？

传统的保险丝由一段已知电流承载能力的导线或其他导电连接件组成，并与电路串联。保险丝仅作为一种安全装置，其设计目的是熔化并永久中断后续的电流流动。通过这种工作方式，保险丝能够保护电路免受因过载或短路电流引起的损害，从而防止在发生故障情况下出现过热乃至火灾。

根据所保护的电路，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不等。仅电流额定值不足以为特定应用指定保险丝；保险丝还需要额定电压，交流（AC）和/或直流（DC）。电压额定值是最大值，不能超过。一旦保险丝工作，就不会有电弧跨过保险丝的可能性。根据负载是阻性还是感性负载，市场上有一些保险丝设计用于在电流过载时快速熔断，或者设计成在短时间内允许短暂的过载后才熔断，这类保险丝通常被称为“延时型”或“慢熔型”保险丝。

电路参数如何影响保险丝的选择？

保险丝的选择也需要根据电路参数来进行。某些半导体电路需要使用能够非常快速熔断的保险丝，以避免可能发生的重大/昂贵的元件损坏。相反地，高感性或高容性电路（如电源）在“启动”时可能会产生短暂的涌入电流，此时电路电流会在极短的时间内远远超过保险丝的额定值。这样的电路需要使用“延时型”或“慢熔型”保险丝，以允许其承受这些短暂但正常的电流冲击，而不会导致所谓的“误熔断”。对于电机和变压器的启动电流，这种情况同样适用。

所有保险丝都有一个共同点，那就是它们是“一次性”设备。当任何传统保险丝因故障被熔断后，修复底层故障后安装一个完全相同的替代品是恢复被保护电路供电的唯一方法。然而，随着电子系统不断缩小和发展，保险丝一次性使用的特性正面临越来越大的挑战。

烧断的保险丝需要更换吗？

在微型化和微电路兴起之前，设备的保险丝通常由机械方式固定在保险丝座或夹子中。维修的过程包括确定哪个保险丝被烧断；找到/接触损坏的保险丝；诊断根本问题，然后找到一个具有合适规格和熔断特性的替代保险丝。如今，大多数电子设备和小型电器由于设计过于紧凑，无法容纳旧式的管状保险丝，因此现在使用焊接到位的SMT类型保险丝，这使得用户无法自行维修。简单地更换保险丝的行为现在已经演变为更换电路板或将设备/电器退回工厂进行维修。大多数消费类电子产品并未设计成可以访问内部可更换保险丝的方式，因为产品设计师尽力防止用户接触设备内部，产品标签上通常会警告：“内部无用户可维修部件”。

如今的消费电子产品之间的电子接口提供了更高的性能，并且能够供应比以往更高的电流，例如最新版本的USB接口。接口线缆和连接器越来越小，但也更容易因用户随意插拔而损坏。将有缺陷或不兼容的外设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被退回，尤其是在保修期内。因此，某种类型的保护元件，例如保险丝，理想情况下仍然是需要的，但也许不再是传统的保险丝。鉴于发展趋势，如果能有一种在故障排除后自动复位的保护性“保险丝”，岂不更好？Bel的PTC器件正是这样做的！

什么是PTC保险丝？

Bel PTC保险丝的工作原理类似于正温度系数（PTC）热敏电阻，即一种电阻值随温度升高而增大的温度依赖型电阻。然而，Bel PTC自动复位保护器与热敏电阻的不同之处在于它不仅仅是一个被动测量元件，而是专为承载电路电流设计的，因此由于其活性核心（碳粒子注入的聚合物）的电阻，会产生自加热效应。PTC保险丝在出现过电流、短路或过温情况时，其电阻会迅速增加，从而限制电流流动。PTC保险丝不会因熔断事件而永久损坏，当电路断电、故障清除并重新供电后，它将自动复位。自动复位的功能使电子产品可以通过PTC受到保护，同时免去了传统保险丝需要服务人员进行物理更换的要求。

在建筑领域，Bel PTC由一块含有导电填料的聚合物材料组成，其夹在两块导电板之间。电流通过成千上万条随机的碳链路径在它们之间传导，这些路径由随机且相邻的碳颗粒物理接触形成。当流经PTC熔断器的电流低于其IHOLD额定值，且温度低于100°C时，装置内的导电路径以低于其R1 MAX额定值的低电阻导电。当由于环境温度升高或通过的电流超出其ITRIP额定值，PTC熔断器的温度接近130°C时，填充聚合物块的体积膨胀会破坏大部分导电路径，导致PTC熔断器的电阻急剧升高，增加了几个数量级。

如何重置PTC保险丝？

在跳闸状态下，电流流动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，使其内部自行加热继续保持在跳闸状态，直到完全断电为止。一旦电源切断，PTC的核心会冷却并收缩，从而使导电链重新形成，将设备恢复到低电阻状态。

请注意，引发跳闸事件所需的温度上升可能来自内部加热（例如过电流）或来自相邻的外部热源（例如过热的电机外壳）。无论是哪种情况，PTC 都会同样有效地作出响应，这使其成为多功能的保护器，同时还具有自动复位功能。

Bel PTC 数据表规定了在 23°C 静止空气中维持 PTC 处于触发状态所需的典型功率 Pd。由于功率 (P) = 电流 (I) * 电压 (V)，根据欧姆定律，电压 (V) = 电流 (I) * 电阻 (R)，因此有 P = V^2/R，因此触发的 PTC 的大致电阻为 R = V^2/Pd，其中 Pd 是触发时的功耗。由于 PTC 的作用是维持恒定的内部温度，其表观触发电阻会根据施加的电压发生变化。

示例 1：1W PTC 在 60V 电源下工作。R_tripped = 60^2/1 = 3600 欧姆。

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

对于典型功率给出的数值之所以仅仅是“典型”的，是因为任何影响热量损失的物理因素（例如冷却）都会改变PTC为了维持其内部温度所需的功率耗散。简言之，PTC不会表现出一个恒定且可量化的跳闸电阻。

需要注意的是，传统保险丝和PTC保险丝之间的这个关键区别，特别是在发生故障时，负载电路并未完全隔离，通过它仍存在高阻抗的泄漏路径。PTC的一种典型应用是在安全电路中，作为限制装置提供过电流保护，例如符合UL的UL1434和TUV的EN 60738-1-1标准。有关每个设备的安全机构认证的更多信息，请参阅设备规格表。

除了 USB 接口外，其他受益于 PTC 保护的应用包括：

可复位PTC保险丝

Bel 可复位 PTC 设计用于 -40°C 至 +85°C 的应用，提供传统的径向引线封装以及从 0603 到 2920 尺寸的表面贴装 (SMD) 芯片封装。

0ZCM系列的0603贴片器件具有极小的尺寸，非常适合用于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。根据规格，单个器件的工作（保持）电流范围为50 mA至200 mA，相应的跳脱电流范围为150 mA至450 mA。根据实际选择的器件和运行条件，该系列可在电流范围为500 mA至2 A时提供快速的亚秒级（最大0.1秒）跳脱时间，最大工作电压范围为9至15 V。

相比之下，更大的 0ZCF 系列 2920 SMD 器件适用于更高功率的 PCB 应用。这些器件的典型功耗 Pd 为 1.5 W。该系列提供的单个器件，其指定的工作（保持）电流从 300 mA 到 3 A 不等，相应的跳脱电流范围为 600 mA 到 5.2 A。根据实际选择的器件和工作条件，此系列可提供最大工作电压范围为 6 到 60 V。径向引线 PTC 提供多种系列，具有 5.1 mm 和 10.2 mm 的引脚间距，并可支持更高的工作电压和电流。这些器件适用于线路电压电源、变压器和家用电器应用。

0ZRM系列支持的最大工作电压为120 VAC/VDC，最大额定电压为135 VAC/VDC。可提供具有指定工作（保持）电流范围从100 mA到3.75 A以及相应动作电流从200 mA到7.5 A的单个器件。

0ZRE系列支持最大工作电压为240 VAC/VDC，最大电压为265 VAC/VDC。提供具有指定工作（保持）电流范围从50 mA到2 A，以及相应跳脱电流范围从120 mA到4 A的单个器件。

0ZRA系列支持的运行（保持）电流高达14A，对应的跳脱电流高达23.8A。

PTC 保险丝的局限性

聚合物PTC器件仅适用于防护偶发的过电流/过温故障条件，对于预计会出现反复和/或持续故障条件的应用可能并不适合。

PTC 设备可能不适合用于具有大电感的电路，因为 PTC 跳脱可能会产生超过 PTC 额定电压的大电压尖峰。