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Jul 29, 2023

ポリヒューズ: セット

どこにでもヒューズはあるのに、切れてしまったヒューズを交換するヒューズがない、ということはありませんか? クラブに入ります！ ただし、ポリヒューズという代替手段があります。 その巧妙な化学構造がどのようにそれを可能にするのかをご覧ください

どこにでもヒューズはあるのに、切れてしまったヒューズを交換するヒューズがない、ということはありませんか? クラブに入ります！ ただし、ポリヒューズという代替手段があります。 その巧妙な化学構造がどのようにして自動的にリセットできるのかを発見してください。

何回ヒューズを飛ばしましたか？ 犠牲ヒューズは、構築したばかりの貴重な回路への損傷を防ぐ優れたコンポーネントです。 しかし、その直後に、適切な代替品を探すという面倒な作業が発生します。 そして、そもそもヒューズが切れた問題を解決できなかった場合、新しいヒューズも切れて、面倒さがさらに大きくなります。 自己リセット型ヒューズがあれば良いと思いませんか? まあ、サーキットブレーカーはあります。 ただし、これらは自分でリセットする必要がある電気機械デバイスであり、実際には 1 A より低い定格にすることはできません。さらに、これらは、次のような高電圧アプリケーション (まあ、とにかく、私たちの電子機器タイプにとっては高い) に最適です。しかし、消費電流を約 100 mA 程度まで下げて低電圧回路を保護できる、私たちが望んでいることを実現するデバイスがあります。 ポリヒューズといいます。 ポリヒューズは、最初は抵抗が低いという点で、ある意味、正温度係数 (PTC) 抵抗器に似ています。 ただし、PTC とは異なり、大電流が流れることによる自己発熱効果により抵抗が高くなり、電流が安全な値に制限されます。 これらは、1939 年にベル研究所のジェラルド ピアソンによって発見され、特許を取得し、現在でも業務用電子機器に広く使用されています。これらの機器には、炭素粒子が含浸された有機ポリマー物質が含まれています。 通常、ポリマーは結晶状態にあり、炭素粒子が密接に接触しているため、低電流で良好な導電性が得られます。 より大きな電流が流れると、カーボンが加熱され、ポリマーが膨張して非晶質状態になります。 これによりカーボン粒子が分離し、抵抗が増加し、電流が減少します。 障害状態下で流れる残留電流は、通常、過負荷の原因が取り除かれるまで、電流を制限するのに十分なほどデバイスを高温に保ちます。 この時点で、再び冷却され、正しい動作に関連する電流が再び流れるようになります。ポリヒューズの動作には、短いですがかなりの時間遅延があります。 このため、大きなサージやスパイクからは保護されません。 主な利点は自己リセット特性であり、Power-over-Ethernet (PoE) 回路などでの短期間の過負荷や短絡に対する保護に非常に役立ちます。

に示すように、スルーホール タイプと SMD タイプの両方として、さまざまなフォーム ファクタで利用可能です。形1定格は 100 mA から最大約 5 A で、主に約 30 V までの低電圧回路を対象としています。仕様には、トリップしない電流であるホールド電流と、最小値であるトリップ電流が含まれています。トリップが保証される電流。 トリップ電流は通常、保持電流の約 2 倍です。 これらは温度上昇に依存して動作するため、周囲温度が高くなると仕様が変化します。 トリップ状態の後、抵抗はかなり早く低い値に低下しますが、最初の低い抵抗に戻るには長い時間がかかり、場合によっては数日かかる場合があります。 これは、ポリヒューズを使用して設計する際に留意すべきことです。ポリヒューズは、安価でコンパクトなコンポーネントであるため、時折過負荷状態にさらされる可能性のある回路でのセット・アンド・フォーゲット保護に最適です。

編集者注: この記事は Elektor の 9/10 月号に掲載されています。