保险丝的工作原理和类型

Resistor----保险丝

1.保险丝的动作原理

PPTC：Polymeric Positive Temperature Coefficient，即高分子聚合物正系数温度电阻。又称可复式保险丝(Resettable Fuse)，国内的电子行业内通常称之为自恢复保险丝或过流保护片。PPTC的成分是导电晶粒和高分子聚合物。电极是由导电金属制作，以塑料薄膜或者树脂包覆。

如图10-1所示，PPTC由高分子基体材料及导电微粒子(导电晶粒)组成，当有异常过电流通过PPTC时，产生的热量I2R使高分子基体材料膨胀，包裹在高分子基体材料外的导电微子会分开，从而切断PPTC的导电通道，使PPTC电阻上升近似开路，从而减小异常过电流，有非常微小的电流流过维持PPTC的动作状态。当异常过电流故障关闭后，PPTC温度下降，PPTC高分子基体材料收缩至原来的形状重新将导电微粒子联结起来，导电通道会恢复，PPTC电阻又恢复到原来的低阻状态，上述过程可循环多次。

图10-1：PPTC物理动态过程

下图10-2是PPTC的电阻随温度变化的曲线，从图中可以看出PPTC的电阻随温度的增大而增大，PPTC内部温度的高低由流过PPTC的电流大小决定，故我们也可以称PPTC是对温度和电流敏感的器件。PPTC最大的特点是在其额定使用范围内，每次故障排除后PPTC不需要更换，可反复多次应用于电路中，有效节约维修时间及成本。

图10-2：PPTC的R-T曲线

2.保险丝的类型

PPTC保险丝按形态可分有贴片型SMD，插件型RLD，金属片式。

3.FUSE

CPTC

CPTC(陶瓷正温度系数热敏电阻)ceramic Positive Temperature Coefficient，CPTC热敏电阻由陶瓷材料制作而成，并经过半导化掺杂以后PTC效应尤为突出，一般在常温下时候它的电阻值很低，但是随着温度的升高，当到达居里点附近时候会发生骤变，电阻会急剧增大，也就是呈现高阻状态，表现出了陶瓷材料的PTC效应，因此比较多见应用于线路过载保护、镇流器、节能灯启动、电机启动、彩电消磁、温度测温补偿等。常见类别有SCA,SCB,SCD。

熔断型保险丝

表面贴装式快速熔断器和慢熔熔断器均采用厚膜工艺，熔断元件极为稳定，中型浪涌熔断器采用空中导线(WIR)结构。熔断型保险丝只能使用一次，无法像PPTC一般可以自恢复。

三端保险丝

三端保险丝是从其结构取的通用名称，它也叫自控制保险丝(Self Control Fuse)，限流模块CLM(Current Limiting Module)。

三端保险丝是一种芯片型SMD器件，可以防止过电流和过电压。如图10-7所示，它包括保险丝元件，以确保在正常电流下稳定运行，并在发生过电流时切断电流。它还包括电阻加热元件，该电阻加热元件可以与诸如IC和FET的电压检测装置组合使用。当检测到过电压时，加热元件被电激励以产生热量来熔断熔丝元件，从而实现过电压保护。

图10-7：三端保险丝的两种典型结构

图10-8：三端保险丝的典型用法

图10-9：三端保险丝两种作用状态

图10-9左图为过流保护生效状态，保险丝断掉一侧，右图为过压保护生效状态，使能脚主动给heater电阻灌入电流，使其发热烧断两侧的保险丝。