リセット可能なヒューズ
リセット可能なヒューズ - ポリスイッチデバイス

リセット可能ヒューズまたはポリマー正温度係数素子（PPTC）は、電子回路の過電流障害から保護するために使用される受動電子部品です。この素子は、マルチヒューズ、ポリヒューズ、ポリスイッチとも呼ばれます。特定の状況ではPTCサーミスタと機能が類似していますが、半導体中の電荷キャリア効果ではなく、機械的な変化に基づいて動作します。これらの素子は、1939年にベル研究所のジェラルド・ピアソンによって初めて発見・説明され、米国特許第2,258,958号に記載されています。[ 1 ]

手術

ポリマーPTCデバイスは、導電性を持たせるためにカーボンブラック粒子[ 2 ]を充填した非導電性の結晶性有機ポリマーマトリックスで構成されています。低温時はポリマーは結晶状態にあり、炭素は結晶間の領域に押し込まれ、多数の導電鎖を形成しています。導電性（「初期抵抗」）であるため[ 3 ] 、電流を流します。デバイスに過大な電流が流れると、デバイスは発熱し始めます。デバイスが加熱されると、ポリマーは膨張し、結晶状態から非晶質状態へと変化します[ 4 ]。この膨張により炭素粒子が分離し、導電経路が遮断されるため、デバイスはより速く加熱され、より大きく膨張し、抵抗がさらに増加し​​ます[ 5 ] 。 この抵抗の増加により、回路内の電流は大幅に減少します。デバイスには依然として小さな（漏れ）電流が流れており、高抵抗状態を維持するのに十分な温度レベルに温度を維持するのに十分です。漏れ電流は、定格電圧では100mA未満から、低電圧では数百mAまでの範囲にわたります。このデバイスはラッチング機能を備えていると言えます。[ 6 ]ホールド電流とは、デバイスがトリップしないことが保証される最大電流です。トリップ電流とは、デバイスがトリップすることが保証される電流です。[ 7 ]

電源が遮断されると、漏れ電流による発熱は停止し、PPTCデバイスは冷却されます。デバイスが冷却されると、元の結晶構造に戻り、低抵抗状態に戻り、デバイスに規定された電流を保持できるようになります。[ 6 ]この冷却には通常数秒かかりますが、トリップしたデバイスは、電力が弱い場合や頻繁に使用された場合を除いて、数時間にわたってわずかに高い抵抗値を維持し、徐々に初期抵抗値に近づいていきます。動作電流がPPTCの保持電流を超えている場合、障害のみが除去され、電力が供給されている状態でもリセットが行われないことがよくあります。デバイスは元の抵抗値に戻らない可能性があり、おそらくかなり高い抵抗値（初期値の最大4倍）で安定します。デバイスが元の抵抗値に近い抵抗値に戻るには、数時間、数日、数週間、あるいは数年かかることもあります。[ 8 ]

PPTCデバイスには電流定格と電圧定格があります。[ 9 ]

アプリケーション

これらのデバイスは、主にPC 97規格（ユーザーが決して開ける必要のない密閉型PCを推奨）に従ってコンピュータの電源に、また交換が難しい航空宇宙/原子力用途によく使用されています。このようなデバイスのもう1つの用途は、オーディオスピーカー、特にツイーターを過駆動時の損傷から保護することです。抵抗器または電球をPPTCデバイスと並列に配置することで、ツイーターを流れる全電流を遮断するのではなく安全な値に制限する回路を設計することができ、アンプがツイーターが許容できる以上の電力を供給している場合でも、スピーカーが損傷することなく動作し続けることができます。ヒューズも同様の保護を提供できますが、ヒューズが切れると、ヒューズを交換するまでツイーターは動作できなくなります。[ 10 ]

参照

参考文献

  1. ^米国特許2258958：「導電性デバイス」、1939年7月13日出願、2017年3月7日取得。
  2. ^ Herman F. Mark (2013年10月16日). 『高分子科学技術百科事典、コンサイス』 John Wiley & Sons. pp. 274–. ISBN 978-0-470-07369-8。
  3. ^ジャンフランコ・ピストイア（2005年1月25日）.携帯機器用バッテリー. エルゼビア. pp. 183–. ISBN 978-0-08-045556-3。
  4. ^ Ming Qiu Zhang; Min Zhi Rong (2011年6月28日).自己修復ポリマーとポリマー複合材料. John Wiley & Sons. pp. 391–. ISBN 978-1-118-08258-4。
  5. ^ A. Wright; PG Newbery (2004年1月). 『電気ヒューズ』 IET. pp.  15– . ISBN 978-0-86341-399-5。
  6. ^ a b電気電子学会. サンフランシスコ・ベイエリア協議会 (1995). WESCON会議記録. ウェスタン・エレクトロニック・ショー・アンド・コンベンション.
  7. ^機械設計.ペントン/IPC.1997年.
  8. ^ 「PolySwitch Resettable Devices Fundamentals」（PDF） . TE Con​​nectivity . 2015年1月22日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2014年8月31日閲覧。
  9. ^ヘニング・ワレントウィッツ;クリスチャン・アムセル（2011年6月27日）。42 V-PowerNet。シュプリンガーのサイエンス＆ビジネスメディア。 80ページ–。ISBN 978-3-642-18139-9。
  10. ^ 「ラウドスピーカーアプリケーションノート」 。 2021年8月29日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2011年4月6日閲覧。
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