PTC termistörünün en pratik ve faydalı uygulamalarından biri, sıfırlanabilir bir aşırı akım koruma devresi oluşturmaktır. İster yeni bir projeyi koruyan bir amatör olun, ister bir tasarıma güvenlik katan bir mühendis olun, PTC'yi "çoklu sigorta" olarak kullanmak basit ve oldukça etkilidir. Bu kılavuz, elektronik cihazlarınızı korumak için basit bir devrenin tasarım ve uygulamasında size yol gösterecektir.
Amaç: Yükü Aşırı Akımdan Korumak
Amacımız, çok fazla akımın bir arıza veya kısa devre nedeniyle içinden geçmesi durumunda değerli bir yükü (örneğin bir motor, bir sensör veya bir mikrodenetleyici kartı) hasardan korumaktır.
Neden PTC? Tek kullanımlık sigortaların aksine, PTC termistörü arıza giderildikten ve soğuduktan sonra otomatik olarak sıfırlanır ve sizi sürekli değiştirme zahmetinden kurtarır.
Adım 1: Doğru PTC Termistörünü Seçme
Doğru bileşeni seçmek, tasarım işinin %90'ını oluşturur. Üreticinin veri sayfasına (TDK, Murata veya Bourns gibi tedarikçilerden) başvurmanız ve şu temel parametreleri aramanız gerekir:
Akım Tutma (I <sub> hold </sub> ): Devrenin normal olarak çalışacağı maksimum akım. PTC, bu akımın devreyi kesmeden süresiz olarak akmasına izin vermelidir. Devrenizin normal çalışma akımından biraz daha yüksek bir tutma akımı değerine sahip bir PTC seçin.
Örnek: Yükünüz normalde 500mA çekiyorsa, 550mA veya 600mA I <sub> hold </sub> değerine sahip bir PTC seçin.
Gezi Akımı (I <sub> gezi </strong> ): PTC'nin yüksek direnç durumuna geçeceği minimum akım. Bu genellikle belirli bir sıcaklıkta gerçekleşir ve genellikle 20°C veya 25°C olarak belirtilir.
Not: Gezi akımı her zaman tutma akımından önemli ölçüde daha yüksektir (genellikle 2x).
Maksimum Voltaj (V <sub> max </sub> ): PTC'nin ark veya arıza yapmadan devre dışı kaldığında dayanabileceği maksimum voltaj. Bunun güç kaynağı voltajınızdan yüksek olduğundan emin olun.
Maksimum Akım (I <sub> max </sub> ): PTC'nin tahrip olmadan dayanabileceği mutlak maksimum hata akımı.
Direnç (R <sub> min </sub> /R <sub> max </sub> ): 20°C'deki başlangıç direnci. Daha düşük direnç, normal çalışma sırasında daha az güç kaybı ve voltaj düşüşü anlamına gelir.
Adım 2: Devre Tasarımı
Devrenin kendisi oldukça basit. PTC termistörü, pozitif güç rayındaki yüke seri olarak yerleştirilmiş.
Nasıl çalışır:
Normal Çalışma: Akım, V <sub> CC </sub> 'den, PTC'den (düşük direnç) geçerek yüke ve GND'ye geri akar. PTC'deki voltaj düşüşü minimumdur (V <sub> düşüş </sub> = I * R <sub> PTC </sub> ).
Arıza Durumu (Aşırı Akım/Kısa Devre): Aşırı akım akar ve PTC ısınır. Hızla Curie noktasına ulaşır ve "devre dışı kalır", direnci 1000 kat veya daha fazla artar. Bu yüksek direnç, devredeki akımı önemli ölçüde küçük ve güvenli bir sızıntıya (I <sub> sızıntı </sub> ) sınırlayarak yükü korur.
Sıfırlama: Arıza giderildikten (örneğin, kısa devre giderildikten) ve güç tekrar verildikten sonra, PTC soğur. Direnci düşük değerine düşer ve devre otomatik olarak normal çalışmasına devam eder.
Adım 3: Pratik Hususlar ve Düzen
Yerleştirme: PTC'yi güç girişi konnektörüne mümkün olduğunca yakın yerleştirin. Bu, aşağı akıştaki her şeyi korur.
Ortam: Açma süresinin ortam sıcaklığından etkilendiğini unutmayın. Sıcak bir ortam, PTC'nin daha düşük bir akımda açılmasına neden olabilir.
Güç Tüketimi: Devre dışı bırakıldığında, PTC üzerinde önemli bir voltaj düşüşü olacaktır (güç kaynağı voltajına yakın). Bu, ısıyı dağıtacağı anlamına gelir (P = V * I). Tasarımınızda, bu ısınma ve ardından gelen soğuma için PTC etrafında yeterli alan olduğundan emin olun.
Hassasiyet İçin Değil: Bu, hassas bir akım sınırlama devresi değil, sağlam ve hataya dayanıklı bir koruma sistemidir. PTC sıfırlanana kadar yükte güç olmayacaktır.
Örnek Senaryo
Normalde 0,5A çeken 12V DC fan motorunu koruyalım.
Seçim: Bourns MF-R600 PTC'yi seçiyoruz.
Akımı Tut (I <sub> hold </sub> ): 600mA (500mA yükümüz için mükemmel)
Gezi Akımı (I <sub> gezi </sub> ): 1,2A
Maksimum Voltaj: 30V (12V beslememizin çok üzerinde)
Maksimum Akım: 40A
Başlangıç Direnci: ~0,1Ω
Devre: Motora giden 12V hattına PTC'yi seri olarak yerleştiriyoruz.
İşlem:
Normal: Gerilim düşümü = 0,5A * 0,1Ω = 0,05V. Önemsiz!
Arıza: Motor sıkışırsa ve 2A çekerse, PTC ısınır ve saniyeler içinde atarak akımı ~10mA'ya düşürür.
Sıfırlama: Tıkanıklık giderildikten ve güç kapatılıp açıldıktan sonra fan tekrar çalışacaktır.
Çözüm
Aşırı akım koruması için bir PTC termistör eklemek basit, uygun maliyetli ve son derece güvenilir bir stratejidir. Devrenizin normal çalışma akımı ve voltajına göre bir bileşeni dikkatlice seçerek, maliyetli hasarları ve sinir bozucu kesintileri önleyen kendi kendini onaran bir güvenlik katmanı ekleyebilirsiniz. Bu, elektronik tasarımlarınızı daha sağlam ve profesyonel hale getirmenin en kolay yollarından biridir.
