หนึ่งในการประยุกต์ใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC ที่มีประโยชน์และใช้งานได้จริงมากที่สุดคือการสร้างวงจรป้องกันกระแสเกินแบบรีเซ็ตได้ ไม่ว่าคุณจะเป็นมือสมัครเล่นที่กำลังปกป้องโครงการใหม่ หรือเป็นวิศวกรที่ต้องการเพิ่มความปลอดภัยให้กับงานออกแบบ การใช้ PTC เป็น "โพลีฟิวส์" นั้นง่ายและมีประสิทธิภาพสูง คู่มือนี้จะแนะนำคุณเกี่ยวกับการออกแบบและการใช้งานวงจรง่ายๆ เพื่อปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณ
เป้าหมาย: ป้องกันโหลดจากกระแสเกิน
เป้าหมายของเราคือการปกป้องโหลดที่มีค่า (เช่น มอเตอร์ เซ็นเซอร์ หรือบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์) จากความเสียหายหากกระแสไฟฟ้ามากเกินไปพยายามไหลผ่าน ไม่ว่าจะจากความผิดพลาดหรือไฟฟ้าลัดวงจร
ทำไมต้องใช้ PTC? เทอร์มิสเตอร์ PTC แตกต่างจากฟิวส์แบบใช้ครั้งเดียว ฟิวส์จะรีเซ็ตอัตโนมัติหลังจากแก้ไขข้อบกพร่องและเย็นตัวลง ช่วยให้คุณไม่ต้องเปลี่ยนบ่อยๆ
ขั้นตอนที่ 1: การเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC ที่เหมาะสม
การเลือกส่วนประกอบที่ถูกต้องคืองานออกแบบ 90% คุณจำเป็นต้องดูเอกสารข้อมูลของผู้ผลิต (จากผู้จำหน่าย เช่น TDK, Murata หรือ Bourns) และค้นหาพารามิเตอร์สำคัญเหล่านี้:
กระแสไฟค้าง (I <sub> hold </sub> ): กระแสไฟ สูงสุด ที่วงจรจะทำงานตาม ปกติ PTC ต้องยอมให้กระแสไฟนี้ไหลได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่สะดุด เลือก PTC ที่มีค่ากระแสไฟค้างสูงกว่ากระแสไฟทำงานปกติของวงจรเล็กน้อย
ตัวอย่าง: หากโหลดของคุณดึง 500mA ตามปกติ ให้เลือก PTC ที่มีค่า I <sub> hold </sub> ที่ 550mA หรือ 600mA
กระแสทริป (I <sub> ทริป </strong> ): กระแสไฟฟ้า ต่ำสุด ที่ PTC จะทริปเข้าสู่สถานะความต้านทานสูง โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเฉพาะ และมักกำหนดไว้ที่ 20°C หรือ 25°C
หมายเหตุ: กระแสทริปจะสูงกว่ากระแสค้างเสมอ (มักจะเป็น 2 เท่า)
แรงดันไฟฟ้าสูงสุด (V <sub> สูงสุด </sub> ): แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ PTC สามารถทนได้ในขณะที่เกิดการสะดุดโดยไม่เกิดอาร์กหรือพังทลาย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้านี้สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟของคุณ
กระแสไฟฟ้าสูงสุด (I <sub> สูงสุด </sub> ): กระแสไฟฟ้าขัดข้องสูงสุดที่ PTC สามารถทนได้โดยไม่ถูกทำลาย
ความต้านทาน (R <sub> ต่ำสุด </sub> /R <sub> สูงสุด </sub> ): ความต้านทานเริ่มต้นที่อุณหภูมิ 20°C ความต้านทานที่ต่ำลงหมายถึงการสูญเสียพลังงานและแรงดันไฟฟ้าตกน้อยลงระหว่างการทำงานปกติ
ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบวงจร
วงจรนี้เรียบง่ายอย่างน่าทึ่ง เทอร์มิสเตอร์ PTC ถูกต่อ อนุกรม กับโหลดบน รางไฟฟ้าบวก
วิธีการทำงาน:
การทำงานปกติ: กระแสไหลจาก V <sub> CC </sub> ผ่าน PTC (ความต้านทานต่ำ) ไปยังโหลด และกลับไปยัง GND แรงดันตกคร่อม PTC ต่ำมาก (V <sub> drop </sub> = I * R <sub> PTC </sub> )
สภาวะผิดปกติ (กระแสเกิน/ลัดวงจร): กระแสไฟฟ้าไหลมากเกินไป ทำให้ PTC ร้อนขึ้น ถึงจุดคูรีอย่างรวดเร็วและ "สะดุด" เพิ่มความต้านทานขึ้น 1,000 เท่าหรือมากกว่า ความต้านทานที่สูงเช่นนี้จะจำกัดกระแสในวงจรให้อยู่ในระดับต่ำที่ปลอดภัย (I <sub> การรั่วไหล </sub> ) เพื่อปกป้องโหลด
รีเซ็ต: เมื่อแก้ไขข้อบกพร่องแล้ว (เช่น แก้ไขการลัดวงจร) และปิด-เปิดวงจรไฟฟ้า PTC จะเย็นลง ความต้านทานจะลดลงเหลือค่าต่ำ และวงจรจะกลับมาทำงานตามปกติโดยอัตโนมัติ
ขั้นตอนที่ 3: การพิจารณาเชิงปฏิบัติและเค้าโครง
การจัดวาง: วาง PTC ให้ใกล้กับขั้วต่อไฟฟ้าเข้ามากที่สุด เพื่อป้องกันอุปกรณ์ปลายทาง
สภาพแวดล้อม: โปรดจำไว้ว่าอุณหภูมิแวดล้อมมีผลต่อระยะเวลาการทำงาน สภาพแวดล้อมที่ร้อนอาจทำให้ PTC ทำงานที่กระแสไฟต่ำลง
การสูญเสียพลังงาน: ในสถานะสะดุด PTC จะมีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมอย่างมีนัยสำคัญ (ใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ) ซึ่งหมายความว่าจะระบายความร้อน (P = V * I) ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการออกแบบของคุณมีพื้นที่เพียงพอรอบ PTC เพื่อให้เกิดความร้อนและการระบายความร้อนตามมา
ไม่เหมาะสำหรับความแม่นยำ: นี่คือระบบป้องกันที่ทนทานต่อความผิดพลาด ไม่ใช่วงจรจำกัดกระแสที่แม่นยำ โหลดจะไม่มีไฟฟ้าจนกว่า PTC จะรีเซ็ต
ตัวอย่างสถานการณ์
มาปกป้อง มอเตอร์พัดลม DC 12V ที่ปกติกินไฟ 0.5A กันเถอะ
การเลือก: เราเลือก Bourns MF-R600 PTC
กระแสไฟค้าง (I <sub> ค้าง </sub> ): 600mA (เหมาะสำหรับโหลด 500mA ของเรา)
กระแสไฟเดินทาง (I <sub> trip </sub> ): 1.2A
แรงดันไฟฟ้าสูงสุด: 30V (สูงกว่าแหล่งจ่ายไฟ 12V ของเรา)
กระแสไฟสูงสุด: 40A
ความต้านทานเริ่มต้น: ~0.1Ω
วงจร: เราต่อ PTC แบบอนุกรมบนสาย 12V ไปที่มอเตอร์
การดำเนินการ:
ปกติ: แรงดันตก = 0.5A * 0.1Ω = 0.05V ถือว่าเล็กน้อย!
ข้อผิดพลาด: หากมอเตอร์หยุดทำงานและดึงกระแส 2A PTC จะร้อนขึ้นและทำงานภายในไม่กี่วินาที ทำให้กระแสตัดเหลือประมาณ 10mA
รีเซ็ต: เมื่อสิ่งกีดขวางถูกเคลียร์และปิด-เปิดไฟฟ้า พัดลมจะทำงานอีกครั้ง
บทสรุป
การติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC เพื่อป้องกันกระแสเกินเป็นกลยุทธ์ที่ง่าย คุ้มค่า และเชื่อถือได้สูง การเลือกอุปกรณ์อย่างรอบคอบโดยพิจารณาจากกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าปกติของวงจร จะช่วยให้คุณเพิ่มชั้นความปลอดภัยที่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ ช่วยป้องกันความเสียหายที่มีค่าใช้จ่ายสูงและการหยุดทำงานที่น่าหงุดหงิด นี่เป็นหนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดในการทำให้การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ของคุณแข็งแกร่งและเป็นมืออาชีพมากขึ้น