许多司机都有过这样的经历：发现并更换车辆仪表板上烧断的保险丝。保险丝起着重要作用——在发生短路时保护下游组件。然而，新型保险丝可以在无需更换的情况下继续工作，从而节省时间并延长设备的在线时间。Bel 的这篇文章探讨了传统保险丝和可复位 PTC 保险丝之间的区别。
什么情况下保险丝不再是保险丝？
当今消费类电子产品的电子接口比以往任何时候都具有更高的性能和更大的电流。然而，这些更高的电流可能会导致保险丝烧断，即使不是无法更换，也很困难。为了避免更换保险丝或整个电路，可以使用可复位 PTC 保险丝。PTC 保险丝可自动复位，无需更换即可继续保护电路，从而减少停机时间并延长应用寿命。
什么是传统保险丝？
传统保险丝由一根导线或其他导电线组成，具有已知的载流能力，与电路串联。保险丝仅起到安全装置的作用，其作用是熔断并永久中断进一步的电流流动。保险丝通过动作来保护电路免受过载或短路电流造成的损坏，从而防止发生故障时过热甚至火灾。
根据所保护电路的不同，保险丝的额定电流从小型消费电子产品中的几毫安到工业应用中的几百安培不等。仅凭额定电流还不足以为特定应用指定保险丝；保险丝还具有额定电压、交流和/或直流电压。电压额定值是最大值，不能超过。一旦保险丝动作，就不会再产生电弧。根据负载是电阻性还是反应性，保险丝可以在电流过载时“快速”熔断，也可以在规定的短时间内允许短暂过载后熔断，通常称为“延时”或“慢速”保险丝。
电路参数如何影响保险丝的选择？
保险丝也需要根据电路参数来选择。某些半导体电路需要保险丝快速熔断，以避免可能造成的重大/昂贵的元件损坏。相反，电源等高电感或高电容电路可能会在“上电”时产生短暂的浪涌，此时电路电流会在很短时间内远高于保险丝的额定值。像这样的电路需要“延时”或“慢熔”型保险丝，以便它能够承受这些短暂但正常的浪涌，而不会造成所谓的“干扰清除”。对于电动机和变压器的浪涌电流来说也是如此。
所有保险丝都有一个共同点，那就是它们都是“一次性”设备。当任何常规保险丝被迫熔断时，在修复潜在故障后安装一个精确的替代保险丝是重新为受保护电路供电的唯一方法。但随着电子系统不断缩小和发展，保险丝的一次性使用特性面临越来越大的压力。
烧断的保险丝需要更换吗？
在小型化和微电路出现之前，设备保险丝是通过支架或夹子机械固定的。维修工作包括：确定哪个保险丝已熔断；找到/找到已熔断的保险丝；诊断根本问题，然后找到具有适当额定值和熔断特性的替代保险丝。如今，大多数电子产品和小型家电的设计过于密集，无法容纳旧式管状保险丝，并且目前使用焊接到位的 SMT 类型，因此用户无法进行维修。简单地更换保险丝现在已经演变成更换电路卡或将设备/器具退回工厂返工。大多数消费电子产品的设计都不提供内部可更换保险丝的功能，因为产品设计师会不遗余力地阻止人们进入产品内部，产品标签上会标明“内部没有用户可维护的部件”作为警告。
当今消费电子产品之间的电子接口比以往任何时候都具有更高的性能和更大的电流，例如最新版本的 USB 接口。接口电缆和连接器越来越小，更容易被随意插拔的粗心用户损坏。存在故障或不兼容的外围设备插入主机产品并造成损坏的风险令人担忧。任何制造商都不希望产品退货，尤其是在保修期内，因此理想情况下仍然需要某种保护元件，如保险丝，但可能不是传统的保险丝。考虑到事情的发展趋势，如果有一个在故障消除后能够自动复位的保护性“保险丝”不是很好吗？Bel 的 PTC 设备正是这样做的！
什么是PTC保险丝？
Bel PTC 保险丝的工作原理与正温度系数 (PTC) 热敏电阻类似；也就是说，它是一个温度相关电阻器，其阻值随温度的升高而增大。然而，Bel PTC 自复位保护器与热敏电阻的不同之处在于，它不仅仅是一个无源测量元件，而是设计用于承载电路电流，因此会由于其活性核心（一种注入碳颗粒的聚合物）的电阻而自热。PTC 保险丝会在过流、短路或过热情况下迅速增加其电阻，以限制电流流动。PTC 保险丝不会因熔断事件而永久损坏，并且会在电路电源切断、故障清除并重新通电后复位。复位功能使电子产品能够得到 PTC 的保护，但维修人员无需像传统保险丝那样进行物理更换。
在构造上，Bel PTC 由一块含有导电填料的聚合物材料组成，该材料粘合在两个导电板之间。电流通过数千条随机的碳链路径在它们之间流动，这些路径是由随机相邻的碳粒子的物理接触形成的。当流过 PTC 保险丝的电流低于其 IHOLD 额定值且其温度低于 100°C 时，通过该设备的导电通路会以低于其 R1 MAX 额定值的低电阻传导电流。当 PTC 保险丝的温度由于环境温度升高或电流超过其 ITRIP 额定值而接近 130°C 时，填充的聚合物块的体积膨胀会破坏大部分导电通路，导致 PTC 保险丝的电阻急剧增加几个数量级。
如何重置 PTC 保险丝？
在跳闸状态下，电流流动受到新的更高电阻的限制，但仍然有足够的漏电流通过 PTC 保险丝，以允许内部自热继续将 PTC 保险丝保持在跳闸状态，直到电源完全切断。一旦断电，PTC 的核心就会冷却并收缩，从而使导电链重新形成，并使设备恢复到低电阻状态。
请注意，启动跳闸事件所需的温升可能来自内部加热（即过电流）或来自相邻外部源的热量（即过热的电机外壳）。PTC 对这两种情况都能做出相同的反应，因此不仅具有自动复位功能，而且还是多功能保护器。
Bel PTC 数据表指定了在 23°C 静止空气中维持 PTC 处于跳闸状态所需的典型功率 Pd。由于功率 (P) = 电流 (I) * 电压 (V) 并且根据欧姆定律电压 (V) = 电流 (I) * 电阻 (R)，我们有 P = V^2/R，因此跳闸 PTC 的近似电阻为 R = V^2/Pd，其中 Pd 是跳闸耗散。由于 PTC 的作用是维持恒定的内部温度，其表观跳闸电阻将根据施加的电压而变化。
例 1: 60V 电源上的 1W PTC。R_tripped = 60^2/1 = 3600 欧姆。
示例 2：同样的 1W PTC，采用 12V 电源。R_tripped = 12^2/1 = 144 欧姆。
给出的典型功率数字仅仅是“典型”的，因为影响热量损失的任何物理因素（例如冷却）都会改变 PTC 维持其内部温度所需的功率耗散。简而言之，PTC 不表现出恒定的可量化的跳闸电阻。
需要注意传统保险丝和 PTC 保险丝之间的这一主要区别，具体而言，故障期间负载电路并未完全隔离，并且仍然存在高电阻漏电路径。PTC 的典型应用是在安全电路中作为限制器件提供过流保护，如 UL 的 UL1434 和 TUV 的 EN 60738-1-1。有关每个设备的安全机构认证的更多信息，请参阅设备数据表。
PTC保险丝的局限性
聚合物 PTC 装置仅用于防止偶尔出现过流/过热故障情况，可能不适用于预计会出现重复和/或长期故障情况的应用。
PTC 器件可能不适合在具有较大电感的电路中使用，因为 PTC 跳闸会产生大于 PTC 额定电压的较大电压尖峰。
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