Самовосстанавливающиеся предохранители Littelfuse, Bourns

Группа компаний Промэлектроника
18.06.2018

Одним из параметров, который определяет надежность изделия является его ремонтопригодность и скорость восстановления работоспособности. Однако учитывая тенденцию миниатюризации изделий, такая простая операция как замена вышедшего из строя обычного плавкого предохранителя влечет за собой достаточно серьезные затраты ресурсов и времени, а в случае применения SMD предохранителя, замена «в полевых» условиях становится вообще невозможной.    

Решить эту проблему можно путем перехода с плавкого предохранителя на самовосстанавливающийся.

Самовосстанавливающийся предохранитель представляет собой полимерный терморезистор с положительным температурным коэффициентом. Материал предохранителя - это проводящий электрический ток полимер с примесью технического углерода. Концентрация углерода такова, что в холодном состоянии полимер кристаллизован, а пространство между кристаллами заполнено частицами углерода, удельное сопротивление материала низкое. При повышении температуры полимер переходит в аморфное состояние, увеличиваясь в размерах. Углеродные цепочки начинают разрываться, что вызывает быстрый рост удельного сопротивления. 

При увеличении электрического тока, протекающего через полимер, происходит его разогрев и удельное сопротивление увеличивается настолько, что материал становится непроводящим. Таким образом возможно ограничение протекающего через него тока, и как следствие защита внешней цепи. После остывания происходит обратный процесс кристаллизации и полимер снова становится проводником.

Температурная зависимость удельного сопротивления полимера показана на рисунке 2.

Следует учитывать, что основным фактором, влияющим на удельное сопротивление материала является всё таки его температура, а не протекающий по нему ток. На кривой отмечено два характерных диапазона: «Нормальный диапазон» при котором изделие является обычным проводником (температура материала ниже 80° С) и «Диапазон срабатывания», когда температура достигает некоего граничного значения и сопротивление начинает быстро возрастать, изменяясь почти по экспоненциальному закону. После остывания изделия, его сопротивление восстанавливается.

Чтобы разогреть материал до температуры срабатывания требуется некоторое время, поэтому ограничение тока в цепи происходит не мгновенно. При малых токах, близких к пороговому, срабатывание может занять несколько секунд, при токах близких к максимально допустимому, доли секунды.

На время срабатывания также влияет температура окружающей среды. Чтобы разогреть материал до состояния срабатывания от более низкой температуры окружающей среды необходимо затратить больше энергии чем от более высокой, а значит, и процесс в этом случае займёт больше времени. Поэтому время срабатывания, максимальный гарантированный ток нормальной работы (ток удержания, Ihold) и гарантированный ток срабатывания (Itrip) зависят от температуры окружающей среды.

В нижней части графика, рисунок 3, находится номинальная рабочая область прибора, область низкого сопротивления. В верхней части графика находится область гарантированного срабатывания. В средней части графика располагается нерабочая область, где соблюдение параметров никак не нормируется и не гарантируется. При расчётах и эксплуатации в широком диапазоне температур окружающей среды схем с использованием самовосстанавливающихся предохранителей это должно учитываться и безусловно соблюдаться.

Основные параметры самовосстанавливающихся предохранителей:

  • Umax – максимальное напряжение, которое может выдержать изделие без разрушения или повреждения при протекании тока через него не более Imax.
  • Imax – максимальный ток, протекающий через изделие, при котором не происходит его разрушения или повреждения при приложенном к нему напряжении не более  Umax.
  • Ihold - максимальный ток, протекающий через изделие, при котором не происходит его отключения при температуре окружающей среды +20°С (ток удержания).
  • Itrip – минимальный ток, протекающий через изделие, при котором происходит его отключение при температуре окружающей среды +20°С (ток срабатывания).
  • Ttrip - Время срабатывания изделия, характеризует время перехода изделия в непроводящее состояние и имеет сильную зависимость от величины протекающего по нему тока и температуры окружающей среды. Чем больше ток и температура, тем быстрее происходит переход. Диапазон времени срабатывания начинается от единиц миллисекунд.
  • Pd – Мощность, рассеиваемая изделием в отключённом (закрытом и нагретом) состоянии при температуре окружающей среды +20°С.
  • Рабочий диапазон температур, °C - как правило, составляет -40°С…+85°C. В этом диапазоне изделие не достигает температуры перехода.

Рекомендации по применению самовосстанавливающихся предохранителей

При выборе предохранителя, который вы будете использовать в своих решениях, обратите внимание на максимально допустимый рабочий ток. Иногда за время перехода в закрытое состояние прибор «успевает» полностью разрушиться. Если высока вероятность превышения максимального тока, то стоит применить обычный плавкий предохранитель, либо ограничить предельный ток (ток короткого замыкания) с помощью дополнительного резистора.

Ещё один очень важный параметр — максимальное рабочее напряжение. Когда прибор находится в нормальном режиме, напряжение на его контактах очень мало.  Но при переходе в состояние срабатывания оно может резко возрасти. В настоящее время имеются серии самовосстанавливающихся предохранителей, рассчитанные на высокое напряжение, но они при этом имеющие небольшие рабочие токи.

Применение самовосстанавливающихся предохранителей в сочетании с более быстродействующими устройствами защиты позволяет полностью реализовать требования защиты.  С успехом такое сочетание применяют для защиты периферийных устройств компьютеров, в телекоммуникации, для защиты АТС, кроссов, сетевого оборудования от всплесков тока, вызванных попаданием линейного напряжения и молнии. Кроме того, самовосстанавливающиеся предохранители активно используются в компьютерах и игровых приставках для защиты портов (например, USB, HDMI), а также аккумуляторных батарей в портативной технике.

Ниже приведены примеры построения схем с применением самовосстанавливающегося предохранителя.

 

Резюме
Везде, где есть источник питания и нагрузка, возможно применять самовосстанавливающиеся предохранители. Тот факт, что эти предохранители возвращаются в исходное состояние автоматически, выделяет их отдельно, как класс устройств защиты цепи. Грамотные разработчики знают об особенностях их применения и эксплуатации и учитывают их. 
 
Поскольку самовосстанавливающиеся предохранители не нуждаются в обслуживании, их можно использовать в качестве устройств защиты встроенных схем. Практически во всех устройствах, от бытового применения, в малом и среднем бизнесе, до применения на крупных предприятиях, везде, где требуется минимальное вмешательство человека, «находят себя» эти изделия.
 
К преимуществам относятся:
  • Низкая стоимость.
  • Экономия пространства (в том числе на печатной плате).
  • Отсутствие необходимости в обслуживании.
К недостаткам можно отнести:
Необходимость обеспечить соблюдение всех режимов работы, в том числе в состоянии срабатывания (состоянии защиты).
 
Самовосстанавливающийся предохранитель - инерционный прибор, он не подходит для защиты схем чувствительных к коротким броскам тока. В таких случаях его необходимо применять совместно с другими элементами защиты - супрессорами, варисторами, разрядниками, стабилитронами, но необходимость ограничения максимального тока в цепи остаётся.
 
Ток срабатывания самовосстанавливающегося предохранителя зависит от температуры окружающей среды. Чем она выше, тем он меньше. При необходимости эксплуатации в расширенном диапазоне температур окружающей среды следует учитывать вероятность ложных срабатываний предохранителя. 
 

Самовосстанавливающиеся предохранители представлены в ассортименте группы компаний «Промэлектроника» продукцией таких ведущих фирм, как Littelfuse и Bourns.

Обозначение серий самовосстанавливающихся предохранителей

Самовосстанавливающиеся предохранители Bourns:

MF-LSMF 185/33X–2

MF – самовосстанавливающийся предохранитель

LSMF – серия для поверхностного монтажа

185 – ток удержания, mA (от 185 до 400)

33 – максимальное напряжение, V (6, 12, 14 или 33)

X – дизайн Multifuse® freeXpansion ™

2 – упаковка Tape&Reel

MF-R110 - 0 - 99

MF – самовосстанавливающийся предохранитель

R – серия для монтажа в отверстия (ТНТ)

110 – ток удержания, 11 A (от 0,05 A до 11,0 A)

0 – упаковка в ленту и катушку (при отсутствии - упаковано в соответствии со стандартом EIA 481-1)

99 – cоответствие RoHS (требования по содержанию свинца).

Самовосстанавливающиеся предохранители Littelfuse:

250 R 120 – R Z R

250 – максимальное напряжение, V

R – серия для монтажа в отверстия (ТНТ)

120 – ток удержания, mA

Z – количество в единице упаковки (F=200 шт., M=1000 шт., U=500 шт., Z=1200 шт.)

R – упаковка в ленту и катушку (при отсутствии - упаковано в соответствии со стандартом EIA 481-1)

1210 L 380 /12 TH Y R -A

1210 – типоразмер

L – серия для поверхностного монтажа

380 – ток удержания, mA

12 – максимальное напряжение, V

TH – низкий профиль

Y – количество в единице упаковки (K=10000 шт., Y=4000 шт., W=3000 шт., P=2000 шт.)

R – упаковка в ленту и катушку

A – автомобильного применения (при отсутствии – стандартного применения)

Внешний вид

Самовосстанавливающиеся предохранители для монтажа в отверстия (ТНТ).

 Самовосстанавливающиеся предохранители для поверхностного монтажа (SMD).

  • Наименование
    К продаже
    Цена от
RXEF040-2 /72V 0.4A
Наличие:
1 873 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
12,98
RXEF025 /72V 0.25A
Наличие:
6 349 шт.
Под заказ:
68 229 шт.
Цена от:
4,72
LVR005NS /240V 0.05A
Наличие:
157 шт.
Под заказ:
1 630 шт.
Цена от:
7,92
LVR075S /240V 0.75A
Наличие:
489 шт.
Под заказ:
747 шт.
Цена от:
29,25
LVR055S /240V 0.55A
Наличие:
512 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
30,36
RXEF010 /60V 0.10A
Наличие:
2 477 шт.
Под заказ:
92 930 шт.
Цена от:
10,55
RXEF030 /72V 0.3A
Наличие:
5 488 шт.
Под заказ:
18 500 шт.
Цена от:
12,20
RXEF250-2 /72V 2.5A
Наличие:
45 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
17,89
TRF600-160 /600V 0.16A
Наличие:
3 000 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
17,61
TRF250-180 /250V 0.18A
Наличие:
3 554 шт.
Под заказ:
12 585 шт.
Цена от:
11,60
LVR005NK /240V 0.05A
Наличие:
1 312 шт.
Под заказ:
10 950 шт.
Цена от:
9,59
LVR008NK /240V 0.08A
Наличие:
400 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
30,08
microSMD010F-2 /30V 0.1A
Наличие:
702 шт.
Под заказ:
144 000 шт.
Цена от:
9,93
1206L012WR /30V 0.125A
Наличие:
1 283 шт.
Под заказ:
311 030 шт.
Цена от:
2,75
1210L005WR /30V 0.05A
Наличие:
832 шт.
Под заказ:
70 030 шт.
Цена от:
4,73
1210L010WR /30V 0.1A
Наличие:
1 917 шт.
Под заказ:
123 000 шт.
Цена от:
14,43
1210L020WR /30V 0.2A
Наличие:
458 шт.
Под заказ:
110 273 шт.
Цена от:
5,07
1812L020PR /30V 0.2A
Наличие:
270 шт.
Под заказ:
111 692 шт.
Цена от:
2,81
1812L050PR /15V 0.5A
Наличие:
4 912 шт.
Под заказ:
52 229 шт.
Цена от:
3,24
1812L110/16DR /16V 1.1A
Наличие:
676 шт.
Под заказ:
0 шт.
Цена от:
19,70
LVR025K /240V 0.25A
Наличие:
478 шт.
Под заказ:
1 500 шт.
Цена от:
12,52
LVR040S /240V 0.40A
Наличие:
619 шт.
Под заказ:
10 500 шт.
Цена от:
32,99
MF-R005-0 /60V 0.05A
Наличие:
1 875 шт.
Под заказ:
3 974 шт.
Цена от:
10,45
MF-R017 /60V 0.17A
Наличие:
7 785 шт.
Под заказ:
16 968 шт.
Цена от:
5,14
MF-R020 /60V 0.2A
Наличие:
4 479 шт.
Под заказ:
29 215 шт.
Цена от:
5,01
MF-R025 /60V 0.25A
Наличие:
9 021 шт.
Под заказ:
33 646 шт.
Цена от:
5,17
MF-R030 /60V 0.3A
Наличие:
3 763 шт.
Под заказ:
45 214 шт.
Цена от:
5,77
MF-R040 /60V 0.4A
Наличие:
2 174 шт.
Под заказ:
2 250 шт.
Цена от:
5,85
MF-R050 /60V 0.5A
Наличие:
3 159 шт.
Под заказ:
35 076 шт.
Цена от:
6,10
MF-R065 /60V 0.65A
Наличие:
5 569 шт.
Под заказ:
29 321 шт.
Цена от:
6,27
MF-R075 /60V 0.75A
Наличие:
2 587 шт.
Под заказ:
13 652 шт.
Цена от:
5,68
MF-R090 /60V 0.9A
Наличие:
3 472 шт.
Под заказ:
5 000 шт.
Цена от:
6,62
MF-R135 /30V 1.35A
Наличие:
2 408 шт.
Под заказ:
6 468 шт.
Цена от:
6,22
MF-R160 /30V 1.6A
Наличие:
1 173 шт.
Под заказ:
20 669 шт.
Цена от:
5,55
MF-R185 /30V 1.85A
Наличие:
1 251 шт.
Под заказ:
14 530 шт.
Цена от:
7,51
MF-R250 /30V 2.5A
Наличие:
1 438 шт.
Под заказ:
54 693 шт.
Цена от:
9,92
MF-R300 /30V 3A
Наличие:
1 шт.
Под заказ:
44 060 шт.
Цена от:
9,57
MF-R400 /30V 4A
Наличие:
4 025 шт.
Под заказ:
12 956 шт.
Цена от:
12,46
MF-R500 /30V 5A
Наличие:
1 569 шт.
Под заказ:
8 959 шт.
Цена от:
19,32
MF-R900 /30V 9.0A
Наличие:
1 408 шт.
Под заказ:
7 000 шт.
Цена от:
27,43
MF-RX110/72-0 /72V 1.1A
Наличие:
2 083 шт.
Под заказ:
15 883 шт.
Цена от:
12,49
MF-RX185/72-0 /72V 1.85A
Наличие:
5 308 шт.
Под заказ:
12 485 шт.
Цена от:
15,45
MF-RX300/72-0 /72V 3.0A
Наличие:
500 шт.
Под заказ:
6 198 шт.
Цена от:
25,79
RUEF135 /30V 1.35A
Наличие:
1 085 шт.
Под заказ:
14 726 шт.
Цена от:
8,85
  • Производитель
    Корпус
    Описание
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.4A(hold) 0.8A(trip) 72V 40A 0.56W 3.8s 0.55Ohm, радиальные выводы, 7.6 X 3 X 13.5mm, лента в катушке
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.25A(hold) 0.5A(trip) 72V 40A 0.45W 2.5s 1.25Ohm, радиальные выводы, 7.4 X 3 X 12.7mm, россыпью
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.05A 240V 0.7W 31Om -40C...+85C прямые выводы
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.75A(hold) 1.5A(trip) 240VDC/240VAC 2.6W 18s 0.316Ohm, 11.5 X 4.8 X 23.4mm, радиальные прямые выводы
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.55A 240V 0.73Om -40C...+85C прямые выводы
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.1A(hold) 0.2A(trip) 60V 40A 0.38W 4s 2.5Ohm Radial, Bulk
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.3A(hold) 0.6A(trip) 72V 40A 0.49W 3s 0.88Ohm, радиальные выводы, 7.4 X 3 X 12.7mm, россыпью
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 2.5A(hold) 5A(trip) 72V 40A 2.5W 15.6s 0.05Ohm, радиальные выводы, 20.8 X 3 X 25.4mm, лента в катушке
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.16A(hold) 0.32A(trip) 600VAC 250VDC 2.2W 18s 4Ohm Radial 16 X 6 X 10mm Bag
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.18A(hold) 0.65A(trip) 250VAC 100VDC 0.9W 2s 0.8Ohm Radial 9 X 3.8mm Bag
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.05A 240V 0.7W 31Om -40C...+85C формованные выводы
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.08A(hold) 0.19A(trip) 240VDC/240VAC 0.9W 10s 7.4Ohm Radial 7.2 X 4.6mm формованные выводы
Littelfuse
1210
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.1A(hold) 0.25A(trip) 30VDC 10A 0.8W 1s 2.1Ohm SMD
Littelfuse
1206
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.125A(hold) 0.29A(trip) 30VDC 100A 0.6W 0.2s 1.5Ohm SMD
Littelfuse
1210
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.05A(hold) 0.15A(trip) 30VDC 10A 0.6W 1.5s 3.6Ohm SMD
Littelfuse
1210
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.1A(hold) 0.3A(trip) 30VDC 10A 0.6W 1.5s 1.6Ohm SMD
Littelfuse
1210
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.2A(hold) 0.4A(trip) 30VDC 10A 0.6W 0.02s 0.8Ohm SMD
Littelfuse
1812
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.2A(hold) 0.4A(trip) 30VDC 100A 0.8W 0.02s 0.8Ohm SMD
Littelfuse
1812
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.5A(hold) 1A(trip) 15VDC 100A 0.8W 0.15s 0.15Ohm SMD
Littelfuse
1812
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 1.1A(hold) 1.95A(trip) 16VDC 100A 0.8W 0.3s 0.06Ohm SMD
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.25A(hold) 0.56A(trip) 240VDC/240VAC 1.5W 18.5s 1.3Ohm, 9.6 X 3.8 X 18.8mm, радиальные формованные выводы
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.4A(hold) 0.9A(trip) 240V 5.5A 2W 24s 0.6Ohm 11.5 X 3.8 X 19.5 прямые выводы россыпь
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.05A(hold) 0.1A(trip) 60V 40A 0.22W 5s 7.3Ohm Radial 8 X 8.3mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.17A(hold) 0.34A(trip) 60V 40A 0.48W 3s 2Ohm Radial 7.4 X 3.1mm Bulk Automotive
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.2A(hold) 0.4A(trip) 60V 40A 0.4W 2.2s 1.5Ohm Radial 7.4 X 3.1mm Bulk Automotive
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.25A(hold) 0.5A(trip) 60V 40A 0.45W 2.5s 1Ohm Radial 7.4 X 3.1mm Bulk Automotiv
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.3A(hold) 0.6A(trip) 60V 40A 0.5W 3s 0.76Ohm Radial 7.4 X 3.1mm Bulk Automotive
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.4A(hold) 0.8A(trip) 60V 40A 0.55W 3.8s 0.52Ohm Radial 7.4 X 3.1mm Bulk Automot
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.5A(hold) 1A(trip) 60V 40A 0.75W 4s 0.41Ohm Radial 7.9 X 3.1mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.65A(hold) 1.3A(trip) 60V 40A 0.9W 5.3s 0.27Ohm Radial 9.7 X 3.1mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.75A(hold) 1.5A(trip) 60V 40A 0.9W 6.3s 0.18Ohm Radial 10.4 X 3.1mm Bulk Automo
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 0.9A(hold) 1.8A(trip) 60V 40A 1W 7.2s 0.14Ohm Radial 11.7 X 3.1mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 1.35A(hold) 2.7A(trip) 30V 40A 0.8W 7.3s 0.065Ohm Radial 8.9 X 3mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 1.6A(hold) 3.2A(trip) 30V 40A 0.9W 8s 0.055Ohm Radial 10.2 X 3mm Bulk Automotive
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 1.85A(hold) 3.7A(trip) 30V 40A 1W 8.7s 0.04Ohm Radial 12 X 3mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 2.5A(hold) 5A(trip) 30V 40A 1.2W 10.3s 0.025Ohm Radial 12 X 3 X 18.3mm Bulk Auto
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 3A(hold) 6A(trip) 30V 40A 2W 10.8s 0.02Ohm Radial 12 X 3 X 18.3mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 4A(hold) 8A(trip) 30V 40A 2.5W 12.7s 0.01Ohm Radial 14.4 X 3 X 24.8mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 5A(hold) 10A(trip) 30V 40A 3W 14.5s 0.01Ohm Radial 17.4 X 3 X 24.9mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 9A(hold) 18A(trip) 30V 40A 4.2W 20s 0.005Ohm Radial 24.2 X 3 X 32.9mm Bulk
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 1.1A(hold) 2.2A(trip) 72V 40A 1.5W 8.2s 0.15Ohm, радиальные выводы, 10.84 X 3.1 X 16.84mm, россыпью
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 1.85A(hold) 3.7A(trip) 72V 40A 2.1W 12.6s 0.08Ohm, радиальные выводы, 15.18 X 3.1 X 21.18mm, россыпью
BOURNS
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 3A(hold) 6A(trip) 72V 40A 2.8W 19.8s 0.04Ohm, радиальные выводы, 20.67 X 3.1 X 26.67mm, россыпью
Littelfuse
Самовосстанавливающийся предохранитель PTC 1.35A(hold) 2.7A(trip) 30V 100A 0.8W 7.3s 0.04Ohm Radial 8.9 X 3 X 13.5mm