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用于交流電源的協(xié)調(diào)保護(hù)

作者: 時(shí)間:2012-05-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

用高分子聚合物正溫度系數(shù)器件(PPTC)實(shí)現(xiàn)的過流、過熱協(xié)同技術(shù)可以家用電器中的電動機(jī)、控制器和電子元件。PPTC器件的電阻小,尺寸與熔斷器相同,在出現(xiàn)故障時(shí),會限制危險(xiǎn)的大電流流過。不過,在排除了故障并且切斷之后,PPTC器件會恢復(fù)原來的低電阻狀態(tài),它所的設(shè)備仍能正常工作。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/177088.htm

LCD加熱元件的保護(hù)技術(shù)

液晶顯示器在家用電器中得到廣泛應(yīng)用,但是溫度變化對它的影響很大。這是因?yàn)長CD在低溫下的性能很差,所以往往使用加熱元件來提高溫度,改善性能。一般的做法是,把加熱元件的溫度傳感器連接到由微處理器進(jìn)行控制的開關(guān)上,用開關(guān)控制加熱元件,當(dāng)LCD的溫度超過規(guī)定范圍時(shí),就切斷加熱元件的。

這個(gè)方法的缺點(diǎn)在于,微控制器控制著加熱元件,現(xiàn)在又用來進(jìn)行過熱控制。如果微控制器出現(xiàn)故障或者其他控制元件出故障,會喪失對加熱元件的控制,導(dǎo)致在高溫時(shí)關(guān)斷功能失效,發(fā)熱失控。

圖1 PPTC器件會在高溫時(shí)降低流入加熱元件中的電流

安裝一個(gè)獨(dú)立于加熱元件控制器的PPTC器件,就能夠保護(hù)LCD和加熱器的控制電路,避免溫度過高而造成損壞。如圖1所示,PPTC器件一般放在電源和加熱器之間的連接線路中,并置于LCD熱傳導(dǎo)回路中,這樣一來,LCD產(chǎn)生的熱就能傳導(dǎo)到PPTC器件上了。當(dāng)LCD的溫度達(dá)到某一個(gè)預(yù)定溫度時(shí),PPTC器件的電阻迅速上升,發(fā)熱元件中的電流便隨之下降。一旦故障排除,并且重新上電,這個(gè)電路還會恢復(fù)到正常的工作狀態(tài)。

電源的保護(hù)

從小型的臺式家用設(shè)備到專業(yè)人員使用的高溫爐,電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,功能越來越多,這一切推動著電路的集成,電路板尺寸的縮小。而如何保護(hù)敏感的電子元件,防止電壓瞬變、短路和用戶誤用造成的損壞,就是制造商首要關(guān)心的問題。過去在設(shè)計(jì)控制電路板時(shí),變壓器的原邊和副邊上通常不使用過流保護(hù)。出現(xiàn)故障時(shí),依靠變壓器把大量的熱散發(fā)出去,防止控制電路板損壞。而接在電源輸入端的式過流和過壓保護(hù)電路,能夠幫助設(shè)計(jì)師達(dá)到安全機(jī)構(gòu)的要求,并且減少元件數(shù)量、降低成本。

圖2 接在電源電路中的式過壓及過流保護(hù)

圖2說明了金屬氧化物壓敏變阻器(MOV)如何與PPTC器件結(jié)合使用。這兩者的結(jié)合提高了苛刻交流環(huán)境中的設(shè)備可靠性,并且達(dá)到國際電工委員會的IEC 61000標(biāo)準(zhǔn)的測試要求。

金屬氧化物壓敏變阻器具有高的通流和能量吸收能力,快的響應(yīng)速度,低廉的成本,非常適合在電源端進(jìn)行過壓保護(hù)。PPTC過流保護(hù)器件的額定工作電壓也是交流240V,允許最高達(dá)265V的間歇性電壓,可以與交流電源輸入線路中的壓敏變阻器安裝在一起。

可自動恢復(fù)的PPTC保護(hù)器件與一次性電流熔斷器不同,在出現(xiàn)故障時(shí),如果電流略有上升就會引起其溫度升高,防止電路損壞。把PPTC器件安裝在可能發(fā)熱的元件附近,例如磁性元件、場效應(yīng)晶體管(FET),或者功率電阻器旁,只需要一個(gè)就能夠?qū)崿F(xiàn)過流保護(hù)和過熱保護(hù)。

交流電源出現(xiàn)的一些過載狀況可能會導(dǎo)致壓敏變阻器仍然處在鉗位狀態(tài),這時(shí)電流會繼續(xù)流過,最終可能會導(dǎo)致這個(gè)器件因過熱而損壞。把PPTC器件裝在金屬氧化物壓敏變阻器附近,就可以密切地監(jiān)控壓敏變阻器的發(fā)熱狀況。在壓敏變阻器長時(shí)間過載的情況下,它的熱量會傳送到PPTC器件上,使PPTC器件更快地轉(zhuǎn)變?yōu)楦咦锠顟B(tài),限制壓敏變阻器中的電流,從而保護(hù)壓敏變阻器不致燒壞。

對于具體應(yīng)用,選用什么PPTC器件和壓敏變阻器,與國際電工委員會IEC 61000-4-5規(guī)定的設(shè)備保護(hù)級別有關(guān),也與設(shè)備本身的工作條件有關(guān)。在選擇PPTC器件時(shí),首要考慮的問題是,這個(gè)器件的額定電流要和電氣設(shè)備在正常工作情況下的電流吻合。

工業(yè)控制器的保護(hù)策略

傳統(tǒng)上,一直使用一次性熔斷器來保護(hù)電子電路,防止過流造成損壞。在使用這項(xiàng)技術(shù)時(shí),如果線路出現(xiàn)故障,或者元件出現(xiàn)故障,流過的電流過大,熔斷器將燒斷,于是電氣連接中斷。而如果系統(tǒng)中有一個(gè)元件發(fā)生故障,其他元件和整個(gè)系統(tǒng)則不能工作。這樣一來,必須把受到影響的元件上的熔斷器全部取下更換,系統(tǒng)才能再次運(yùn)作。

在控制器和遙控裝置中,如果使用自復(fù)故障保護(hù)技術(shù),就可以減少故障對系統(tǒng)的影響,減少影響系統(tǒng)的元件數(shù)量,并且縮短修理時(shí)間。PPTC器件是取代熔斷器技術(shù)的實(shí)際可行的辦法,它能夠保護(hù)寶貴的電子系統(tǒng),減少保用和維修服務(wù)的成本,并且提高用戶的滿意程度。

在工業(yè)控制器的許多應(yīng)用中,用PPTC器件取代一次性使用的熔斷器,可以幫助設(shè)計(jì)人員在關(guān)鍵性的接口電路上實(shí)現(xiàn)同樣水平的過流保護(hù);并且,當(dāng)一個(gè)外部故障引起系統(tǒng)中出現(xiàn)大電流時(shí),就用不著更換熔斷器或者進(jìn)行維修了。

圖3 PPTC器件能夠保護(hù)控制器和遙控裝置之間的連接線路以及電源輸入電路

除了控制器,任何遠(yuǎn)程傳感器、指示器,或者需要電源的制動器、模擬電路,或者通信總線接口,如果使用PPTC器件,都會給它們帶來益處(見圖3)。這些元件經(jīng)常會因?yàn)榻渝e(cuò)線路、接錯(cuò)電源或者中線連接不牢固而造成損壞。

結(jié)語

利用協(xié)調(diào)式過流、過熱和過壓保護(hù),設(shè)計(jì)師可以減少元件數(shù)量、減少由于電動機(jī)和控制板變壓器出現(xiàn)故障而造成的保用回收。PPTC器件的電阻小、動作時(shí)間快、高度低并且具有自復(fù)功能,能夠幫助設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出安全可靠的產(chǎn)品,并且達(dá)到監(jiān)管機(jī)構(gòu)的要求。



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