Un fusible reiniciable o un dispositivo polimérico de coeficiente de temperatura positivo ( PPTC ) es un componente electrónico pasivo que se utiliza para proteger contra fallas por sobrecorriente en circuitos electrónicos . El dispositivo también se conoce como multifusible o polifusible o poliswitch . Son similares en función a los termistores PTC en ciertas situaciones, pero operan con cambios mecánicos en lugar de los efectos del portador de carga en los semiconductores . Estos dispositivos fueron descubiertos y descritos por primera vez por Gerald Pearson en Bell Labs.en 1939 y se describe en la patente de EE.UU. nº 2.258.958. [1]
Operación
Un dispositivo PTC polimérico se compone de una matriz de polímero orgánico cristalino no conductor que se carga con partículas de negro de humo [2] para hacerlo conductor. Mientras está frío, el polímero está en un estado cristalino, con el carbono forzado hacia las regiones entre los cristales, formando muchas cadenas conductoras. Dado que es conductor (la "resistencia inicial"), [3] dejará pasar una corriente. Si pasa demasiada corriente a través del dispositivo, el dispositivo comenzará a calentarse. A medida que el dispositivo se calienta, el polímero se expandirá y pasará de un estado cristalino a uno amorfo . [4] La expansión separa las partículas de carbono y rompe las vías conductoras, lo que hace que el dispositivo se caliente más rápido y se expanda más, aumentando aún más la resistencia. [5] Este aumento de resistencia reduce sustancialmente la corriente en el circuito. Una pequeña corriente (de fuga) todavía fluye a través del dispositivo y es suficiente para mantener la temperatura a un nivel que lo mantendrá en el estado de alta resistencia. La corriente de fuga puede variar desde menos de cien mA a voltaje nominal hasta unos pocos cientos de mA a voltajes más bajos. Se puede decir que el dispositivo tiene funcionalidad de enclavamiento. [6] La corriente de retención es la corriente máxima a la que se garantiza que el dispositivo no se disparará. La corriente de disparo es la corriente a la que se garantiza que se disparará el dispositivo. [7]
Cuando se corta la energía, el calentamiento debido a la corriente de fuga se detendrá y el dispositivo PPTC se enfriará. A medida que el dispositivo se enfría, recupera su estructura cristalina original y vuelve a un estado de baja resistencia en el que puede mantener la corriente especificada para el dispositivo. [6] Este enfriamiento generalmente toma unos segundos, aunque un dispositivo disparado retendrá una resistencia levemente más alta durante horas, a menos que la potencia sea más débil, o se haya usado con frecuencia, acercándose lentamente al valor de resistencia inicial. El restablecimiento a menudo no tendrá lugar incluso si la falla sola se ha eliminado con la energía aún fluyendo, ya que la corriente de operación puede estar por encima de la corriente de retención del PPTC. Es posible que el dispositivo no vuelva a su valor de resistencia original; Lo más probable es que se estabilice con una resistencia significativamente mayor (hasta 4 veces el valor inicial). Pueden pasar horas, días, semanas o incluso años para que el dispositivo vuelva a un valor de resistencia similar a su valor original, si es que lo hace. [8]
Un dispositivo PPTC tiene una clasificación de corriente y una clasificación de voltaje. [9]
Aplicaciones
Estos dispositivos se utilizan a menudo en fuentes de alimentación de computadoras, en gran parte debido al estándar PC 97 (que recomienda una PC sellada que el usuario nunca tiene que abrir) y en aplicaciones aeroespaciales / nucleares donde el reemplazo es difícil. [ cita requerida ] Otra aplicación para tales dispositivos es proteger los altavoces de audio , particularmente los tweeters , de daños cuando se sobreexcitan: al colocar una resistencia o bombilla en paralelo con el dispositivo PPTC, es posible diseñar un circuito que limite la corriente total a través del tweeter a un valor seguro en lugar de cortarlo, lo que permite que el altavoz continúe funcionando sin daños cuando el amplificador está entregando más potencia de la que el tweeter podría tolerar. Si bien un fusible también podría ofrecer una protección similar, si el fusible está fundido, el tweeter no puede funcionar hasta que se reemplace el fusible. [10]
Ver también
Referencias
- ^ Patente de EE . UU . 2258958 .: "Dispositivo conductor", presentada el 13 de julio de 1939, recuperada el 7 de marzo de 2017.
- ^ Herman F. Mark (16 de octubre de 2013). Enciclopedia de ciencia y tecnología de polímeros, concisa . John Wiley e hijos. págs. 274–. ISBN 978-0-470-07369-8.
- ^ Gianfranco Pistoia (25 de enero de 2005). Baterías para dispositivos portátiles . Elsevier. págs. 183–. ISBN 978-0-08-045556-3.
- ^ Ming Qiu Zhang; Min Zhi Rong (28 de junio de 2011). Polímeros autorreparables y compuestos poliméricos . John Wiley e hijos. págs. 391–. ISBN 978-1-118-08258-4.
- ^ A. Wright; PG Newbery (enero de 2004). Fusibles eléctricos . IET. págs. 15 -. ISBN 978-0-86341-399-5.
- ^ a b Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. Consejo del Área de la Bahía de San Francisco (1995). Registro de la conferencia WESCON . Feria y Convención de Electrónica Occidental.
- ^ Diseño de máquinas . Penton / IPC. 1997.
- ^ "Fundamentos de los dispositivos reiniciables PolySwitch" (PDF) . TE Connectivity . Archivado desde el original (PDF) el 22 de enero de 2015 . Consultado el 31 de agosto de 2014 .
- ^ Henning Wallentowitz; Christian Amsel (27 de junio de 2011). 42 V-PowerNets . Springer Science & Business Media. págs. 80–. ISBN 978-3-642-18139-9.
- ^ Nota de aplicación de altavoz