Самовосстанавливающиеся предохранители Multifuse
категория
Справочники радиолюбителя
Радио, 2000 год, № 11
Разработчики электронных устройств знают, к каким фатальным для приборов последствиям может привести перегрузка по току. Существует несколько способов защиты от таких ситуаций, самый распространенный из них — применение плавких предохранителей. Безусловно, они работают хорошо, но рассчитаны только на одно срабатывание. При выходе плавкого предохранителя из строя требуется его замена, это не всегда удобно, а во многих случаях необходимо вмешательство квалифицированного специалиста.
Преимущества самовосстанавливающихся предохранителей (СП) фирмы Bourns заключаются в том. что они рассчитаны на многократное срабатывание, а их разрушение происходит при токе, во много раз превышающем ток срабатывания. Уже сегодня СП нашли широкое применение в различных областях электроники и электротехники, таких как персональные компьютеры, трансформаторы, электродвигатели, звуковоспроизводящая аппаратура, аккумуляторные батареи, медицинское и измерительное оборудование, автомобильная электроника и т. д. Как и обычные плавкие предохранители. СП включают в цепь питания последовательно с нагрузкой.
СП изготавливают из проводящего пластика, отформованного в тонкий лист напылением электродов с обеих плоскостей. Проводящий пластик — это особое вещество, "ноу-хау" фирмы Bourns, состоящее из непроводящего кристаллического полимера и распределенных в нем мельчайших частиц технического углерода, проводящих электрический ток. Электроды гарантируют равномерное распределение энергии по всей площади поверхности, к ним прикрепляют проволочные или лепестковые выводы.
Особенность, которая позволяет использовать этот материал в СП — проводящий пластик проявляет высокий нелинейный положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Положительным ТКС обладает довольно много материалов, отличительная же особенность материала СП — большая крутизна зависимости сопротивления от температуры самого СП или окружающей среды и практически скачкообразное изменение сопротивления из проводящего в непроводящее (рис. 1). До определенной, так называемой "переходной" температуры сопротивление СП практически постоянно, при достижении же "переходной" температуры сопротивление резко увеличивается.
При комнатной температуре материал СП имеет кристаллическую структуру, проводящие частицы технического углерода расположены в нем по границам кристаллов весьма плотно, близко друг к другу, образуя цепочки, по которым может проходить электрический ток (рис. 2).
Когда возникает аварийная ситуация (например, при замыкании нагрузки в цепи, где установлен СП), через СП начинает протекать ток. превышающий номинальный. Температура его материала начинает увеличиваться, пока не достигнет так называемой температуры "фазовой трансформации", при которой происходит изменение фазового состояния полимера из кристаллического в аморфное, сопровождаемое небольшим расширением. Проводящие частицы технического углерода не сжаты кристаллами полимера в плотные цепочки, движутся друг относительно друга и слабо проводят электрический ток. В результате сопротивление материала СП резко возрастает и он выключается (рис. 3).
СП остается в "горячем" состоянии, обеспечивая постоянную защиту, до тех пор, пока не будут устранены причины его срабатывания. После устранения причин выключения СП охлаждается, полимер снова кристаллизуется, проводящие цепочки восстанавливаются и его сопротивление быстро возвращается к первоначальному значению. СП снова готов к работе.
СП Multifuse выпускают в корпусах нескольких видов:
Дисковые с радиальными проволочными выводами серий MF-R. MF-RX (MF-R010-MF-R090. MF-R110-MF-R185 — рис. 4,a: MF-R090-0-9. MF-R250. MF-R300-MF-R900 — рис. 4,6: MF-R250-0-10 — рис. 4,в). Эти СП — общего применения для печатного монтажа в отверстия или для навесного монтажа.
Серии MF-SM. MF-MSM — общего применения для поверхностного монтажа.
Для увеличения кликните по картинке (откроется в новом окне)
В плоских прямоугольных корпусах с ленточными выводами серий MF-S. MF-LS (рис. 5) — для защиты аккумуляторных батарей от замыкания и перегрева в процессе зарядки
В бескорпусном исполнении — в виде дисков без выводов.
Габаритные и установочные размеры СП серии MF-R приведены в табл. 1, а серии MF-S — в табл. 2.
В табл. 3 приведены основные электрические параметры СП.
Максимальное рабочее напряжение — максимально допустимое напряжение, которое может выдерживать СП без разрушения при номинальном токе.
Номинальный рабочий ток — максимальный ток. который может проводить СП без срабатывания, т. е. без размыкания цепи нагрузки.
Минимальный ток срабатывания — минимальный ток через СП. приводящий к переходу из проводящего состояния в непроводящее, т. е. к срабатыванию.
Начальное сопротивление — сопротивление СП до первого срабатывания (при получении от изготовителя).
Кроме указанных в табл. 3. СП характеризуются еще одним параметром: максимально допустимый ток — максимальный ток, который может выдержать СП без разрушения. Для СП серии MF-B он составляет 40 А. а для серии MF-S — 100 А.
Так как СП — это приборы с ярко выраженным положительным ТКС. их характеристики зависят от температуры окружающей среды. В табл. 4 приведены зависимости номинального рабочего тока и (через дробь) минимального тока срабатывания от температуры окружающей среды.
На всякое нагревание, как известно, требуется какое-то время. В связи с тем. что СП нагреваются, они переключаются не мгновенно, а требуют некоторого времени, которое зависит не только от температуры окружающей среды, но и от протекающего через них тока перегрузки.
В табл. 3 указано время срабатывания при токе, примерно в пять раз превышающем номинальный рабочий ток. Зависимость времени срабатывания СП от тока перегрузки показана на рис. 6.
СП фирмы Bourns маркируют логотипом производителя, идентификатором серии, кодовым обозначением номинального рабочего тока и кодовым обозначением даты производства (рис. 7). На СП в бескорпусном исполнении в виде дисков маркировку не наносят.