设计 PTC 过流保护电路：分步指南

PTC热敏电阻最实用、最有价值的应用之一是创建可复位过流保护电路。无论您是保护新项目的业余爱好者，还是为设计添加安全性的工程师，使用PTC作为“多熔断器”都是简单且高效的。本指南将指导您设计和实现一个简单的电路来保护您的电子设备。

我们的目标是保护有价值的负载（例如，电机、传感器或微控制器板）免受因故障或短路而导致过多电流流过而造成的损坏。

为什么要使用 PTC？与一次性保险丝不同，PTC 热敏电阻在故障消除并冷却后会自动复位，无需频繁更换。

选择正确的组件占设计工作的90%。您需要查阅制造商的数据表（来自TDK、Murata或Bourns等供应商），并查找以下关键参数：

保持电流 (I hold )：电路正常工作时的最大电流。PTC 必须允许该电流无限期地流动而不跳闸。请选择额定保持电流略高于电路正常工作电流的 PTC。
- 例如：如果您的负载通常消耗 500mA，请选择 I hold 为 550mA 或 600mA 的 PTC。
跳闸电流 (I trip )： PTC 跳闸进入高阻状态的最小电流。这通常发生在特定温度下，通常指定为 20°C 或 25°C。
- 注意：跳闸电流总是明显高于保持电流（通常为 2 倍）。
最大电压 (V max )： PTC 在跳闸状态下可承受的最大电压，不会产生电弧或击穿。请确保该电压高于电源电压。
最大电流（I max ）： PTC 可以承受而不会被破坏的绝对最大故障电流。
电阻 (R min /R max )： 20°C 时的初始电阻。电阻值越低，表示正常工作时功率损耗和电压降越小。

电路本身非常简单。PTC热敏电阻与正电源轨上的负载串联。

工作原理：

正常工作：电流从 V CC 流出，经 PTC（低电阻）至负载，再返回 GND。PTC 两端的压降极小（V drop = I * R PTC ）。
故障状态（过流/短路）：过大电流导致 PTC 温度升高。PTC 很快达到居里点并“跳闸”，电阻值增加 1000 倍或更多。这种高电阻会将电路中的电流大幅限制在微小的安全涓流（I 漏电流 ），从而保护负载。
复位：一旦故障消除（例如，短路修复），并重新通电，PTC 就会冷却下来。其阻值会回落到低值，电路会自动恢复正常工作。

放置：将 PTC 尽可能靠近电源输入连接器放置。这可以保护所有下游设备。
环境：请记住，触发时间受环境温度影响。高温环境可能导致 PTC 在较低电流下触发。
功耗：在跳闸状态下，PTC 两端会产生显著的压降（接近电源电压）。这意味着它会散热 (P = V * I)。请确保您的设计在 PTC 周围留出足够的空间，以容纳这种加热和随后的冷却。
非精密：这是一个强大的容错保护系统，而非精密限流电路。在 PTC 复位之前，负载将断电。

让我们保护一个通常消耗0.5A 电流的12V DC 风扇电机。

选择：我们选择Bourns MF-R600 PTC。
- 保持电流（I hold ）：600mA（非常适合我们的 500mA 负载）
- 跳闸电流（I trip ）：1.2A
- 最大电压：30V（远高于我们的 12V 电源）
- 最大电流：40A
- 初始电阻：~0.1Ω
电路：我们将 PTC 串联在通向电机的 12V 线路上。
手术：
- 正常：电压降 = 0.5A * 0.1Ω = 0.05V。可以忽略不计！
- 故障：如果电机卡住并消耗 2A 电流，PTC 将在几秒钟内升温并跳闸，将电流切断至约 10mA。
- 重置：一旦清除障碍物并重新接通电源，风扇将再次工作。