Vida útil de Polyfuse (PTC reiniciable)

Hay un diseño propuesto que podría hacer que un polifusible se dispare muchas veces. ¿Hay alguna vida para estas cosas? ¿Número de reinicios? Miré aquí pero no pude encontrar tal especificación.

Estoy un poco preocupado por el diseño... pero quizás innecesariamente.

Enviaré un correo electrónico a Littlefuse y preguntaré allí también.

Recibí un buen informe de calificación de Littelfuse. (Buena respuesta rápida, +1 para Littelfuse.)

No está claro si puedo compartir este documento en línea; He pedido permiso. Hay un buen gráfico que muestra un aumento lineal en la resistencia del fusible con el número de viajes, aproximadamente una duplicación de la resistencia después de 200 eventos (la resistencia media pasó de 0,1 Ω a 0,25 Ω después de 300 viajes). Supongo que la corriente de disparo disminuirá a medida que aumente la resistencia... pero no hay datos que lo demuestren.

Y aquí hay algo más. La resistencia aumenta si el dispositivo se deja en estado de disparo. Esto no parece lineal, pero nuevamente la resistencia aumentó de 0,1 Ω a 0,25 Ω si se deja activado durante 24 horas.

Mi conclusión: estos dispositivos no deben usarse como limitadores de corriente repetibles, sino solo como detectores de fallas.

No estoy de acuerdo con tus conclusiones. Una duplicación de 100 mΩ para un fusible no debería importar en el 99 % de los diseños. ¿Cuál es su aplicación en la que espera que el fusible se dispare con tanta frecuencia?
Definitivamente interesado en saber si es posible usarlos como 'limitadores de corriente repetibles', si puede compartir información del informe, hágalo.
@ACD, una bobina de campo magnético algo mal diseñada, que se derrite si se deja con la corriente completa. El PTC permitió una operación temporal con una corriente completa para obtener datos... Entonces, el PTC se especificó bastante cerca del borde. Un borde en movimiento será malo.
@jjmilburn, Lo siento, no puedo compartir. :^(
Bien, entonces, ¿por qué no se puede usar como un limitador de corriente repetible en su diseño?
Un resorte bimetálico podría funcionar si no hay mucho arco (o si usa contactos resistentes al arco).
@ACD, bueno, supongo que el punto de disparo también cambiará con la resistencia. Esto parece razonable, pero si tiene información que no tiene, entonces compártala. Entonces se dispara cuando hace demasiado calor. El calor depende de la corriente y la resistencia. (y luego el entorno) Si la resistencia se duplica, eso significa que la corriente del punto de disparo disminuye en sqrt (2) ... (I ^ 2 * R) Entonces, en lugar de disparar a 3 amperios (digamos) está más cerca de 2. Con un proporcional cambio en todos los tiempos de disparo.

Respuestas (3)

¿Hay alguna vida para estas cosas? ¿Número de reinicios? Miré aquí pero no pude encontrar tal especificación.

  • Raychem indica que los polifusibles de ciclo rápido tienen un ciclo de vida finito.

Vea el diagrama a continuación, tomado de los útiles [Principios de funcionamiento del dispositivo PPTC de PolySwitch] (sic) parece probable que sea similar al documento de Littlefuse que no puede compartir, tal vez por eso :-). El enlace original está roto en agosto de 2022. Una versión menos legible pero adecuada está aquí .

Como Tyco/Raychem publican esta curva públicamente, pueden ser una mejor fuente de información sobre la vida útil y el ciclo, aunque no sea la marca con la que estaba trabajando.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El término "extendido" aquí me sugiere que consideran más de 1000 ciclos como una aplicación no estándar. No sé qué significa "rápido" en este contexto.

Como el punto de disparo está estrechamente relacionado con la temperatura del dispositivo (y puede verse afectado, por ejemplo, por los efectos térmicos de la estructura metálica de contacto adyacente, las características térmicas de la pista de PCB y el flujo de aire), entonces es esencialmente seguro que la corriente de disparo disminuirá a medida que aumente la resistencia. Como señalaron otros, como la disipación de potencia está relacionada con I^2.R y como I se establece mediante elementos de circuitos externos, parece probable que la corriente de disparo comience a caer a partir de unos 750 ciclos en adelante para el ejemplo del gráfico.

El Polyswitch o Polyfuse fue inventado por Raychem Corporation (ahora TE Connectivity).
No se sabe con certeza qué tan bien se aplican sus datos a los productos de la competencia, pero los componentes que utilizan el mismo principio básico parecen compartir características algo similares, incluido el ciclo de vida útil.

Relacionado:

Esto no responde directamente a la pregunta de por vida, pero puede ayudar con los efectos acumulativos (o la falta de ellos) de múltiples viajes.

Mi comprensión basada en el material al que se hace referencia a continuación + comprensión previa es:

  • Los polifusibles consisten en una matriz de un material conductor de electricidad incrustado en un aglutinante de polímero no conductor de electricidad.

Calentamiento del PF a una temperatura de viaje (típicamente 125 C)

  • hace que el aglutinante se expanda debido a la fusión de estructuras cristalinas en el polímero

  • de modo que asumen un estado amorfo que tiene un volumen físico más alto,

  • para que el material se expanda y

  • el material conductor comienza a separarse debido a la separación física de las partículas conductoras

  • de modo que la resistencia aumenta, y

  • el autocalentamiento aumenta de manera regenerativa tal que

  • una pequeña corriente de retención es suficiente para mantener el PF en el estado de alta resistencia "disparado".

    Cuando se elimina la corriente de retención, el dispositivo se enfría y se contrae.

El enfriamiento y la contracción es un proceso termomecánico. El retorno inicial a un estado de baja resistencia se produce en cuestión de segundos a decenas de segundos debido a la caída de la temperatura, pero un retorno completo a la resistencia inicial debido a la recristalización puede tardar días, semanas o meses.

Existe un valor de resistencia máxima "Rimax" que un dispositivo asumirá después del reinicio en condiciones de prueba estándar* que se puede usar como un parámetro de diseño máximo.
(* Mida después de que el dispositivo se haya apagado durante una hora después del viaje).

La resistencia posterior al viaje se "restablecerá" a algún valor > Rinitial y <= Rimax después de cada viaje, pero aparte de esto, los aumentos no son acumulativos con viajes múltiples. En vista de la curva de Raychem en la parte superior de esta publicación, esa conclusión parece ser cierta solo para un número de ciclos 'sensiblemente pequeño'
[para valores seleccionados y limitados de 'sensatamente' :-)].

Residencia en

Esta pregunta de Stack Exchange de marzo de 2013 (descubierta por casualidad con una búsqueda en la web) cubre material similar pero no idéntico. ¿Característica de resistencia del fusible PTC?

La pregunta contenía un enlace a este excelente documento de Tyco de 13 páginas de 2008
Fundamentos de los dispositivos de sobrecorriente y sobretemperatura PolySwitch

Si bien el documento está enfocado en Tyco, contiene mucho material general.

El material de la página 4 que comienza con "Reflujo y salto de viaje (Rimax)" probablemente sea relevante.

Ellos notan

  • Los dispositivos PolySwitch exhiben cierta histéresis de resistencia cuando se disparan, ya sea por un evento de disparo eléctrico o por un evento térmico como el reflujo. Esta histéresis se observa como un aumento de la resistencia sobre la resistencia entregada del dispositivo PolySwitch. La Figura 4 muestra el comportamiento típico de un dispositivo PolySwitch que se dispara y luego se deja enfriar. En esta figura, podemos ver claramente que incluso después de varias horas, la resistencia del dispositivo sigue siendo mayor que la resistencia inicial. Durante un período prolongado de tiempo, la resistencia continuará cayendo y eventualmente se acercará a la resistencia inicial.

Sin embargo, dado que este tiempo puede ser días, meses o años, no es práctico esperar que la resistencia del dispositivo alcance el valor original para fines operativos. Por lo tanto, cuando se desarrollan dispositivos PolySwitch, este "salto de disparo" o "salto de reflujo" se tiene en cuenta al determinar la corriente de retención. Este aumento de resistencia se define como R1MAX y se mide una hora después del evento térmico.
Cabe señalar que estos saltos de viaje no son acumulativos sobre eventos de viaje secuenciales.

PERO, como se indicó anteriormente, "En vista de la curva de Raychem en la parte superior de esta publicación, esa conclusión parece ser cierta solo para un número de ciclos 'sensiblemente pequeño'
[nuevamente, para valores seleccionados y limitados de 'sensatamente': - )]".

Entiendo que la referencia a la medición de la resistencia una hora después del disparo NO significa "con energía aún aplicada", sino la resistencia después de haberse "establecido" en un estado sin energía durante una hora después de haber sido disparado.

http://www.ttiinc.com/docs/IO/6867/raychem.pdf

http://en.wikipedia.org/wiki/Resettable_fuse

Littelfuse 0805 productos

Littelfuse serie 1206L

Littelfuse serie 1210L

Littelfuse serie 60R

Página de inicio de Littelfuse Poly-fuse

Guía de selección de Littelfuse Polyfuse

Esa respuesta es muy buena. Necesitamos saber cómo usarlo, básicamente hay dos: carga del capacitor y modo de falla (> 50,000 ciclos Vs> 100 ciclos. Ver: mouser.com/datasheet/2/136/… ).

Para un diseño que demanda una gran cantidad de ciclos de un PTC, el término a buscar es switching PTC. Por ejemplo, estos PTC de conmutación EPCOS están diseñados para 30.000 ciclos.

A un precio más alto, las cerámicas PTC sujetas tienen movimiento de contacto libre cuando se calientan, lo que permite entre un cuarto de millón y un millón de ciclos de conmutación.

Por el contrario, estos PTC Bourne SMD tienen una capacidad nominal de solo 100 ciclos.

Es posible que existan PTC de conmutación SMD si los de orificio pasante no son convenientes, pero una búsqueda superficial no arrojó ningún resultado significativo, YMMV.

Gracias @AnindoGhosh. A partir de una búsqueda rápida, parece que tanto los fusibles reiniciables como los limitadores de corriente de entrada son del tipo PTC de conmutación. (A diferencia de un termistor más lineal utilizado para el sensor de temperatura). ¿Tiene un enlace o un nombre mejor para las cerámicas PTC sujetas más costosas? Parece que no puedo encontrarlos (búsqueda en Google y Digikey).
Consulte Vishay, IIRC tenían algunos de esos.
Esta respuesta debe evaluarse mejor, no comparar diferentes parámetros de componentes similares. Uno podría pensar en comprar de una marca específica debido a una evaluación de datos incorrecta, pero puede estar tomando la decisión equivocada. Se presentan dos condiciones de uso: Carga del capacitor y Modo de falla. No podemos comparar una condición con la otra. Si se considera solo la vida útil más baja (Modo de falla >100 ciclos), ambos componentes pueden ser similares, aunque es posible que algún fabricante no esté especificando que es este tipo de condición (Modo de falla).

Los PTC no están diseñados para un número "alto" de ciclos de disparo/recuperación. Después de algunos miles de ciclos, la degradación suele ser visible a simple vista. Los parámetros se están alejando de sus valores originales y las fallas totales son cada vez más probables.

Sin embargo, una de las preguntas correctas es cuál es la alternativa. ¿Es realmente un problema tener esta limitación? Cuando se funde un fusible regular objetivamente más confiable, el dispositivo en sí mismo dejará de funcionar, lo que reducirá la confiabilidad del dispositivo en sí.

En mi breve experiencia de diseño con PTC, la mayoría de las veces pude tomar una decisión más fácilmente considerando el dilema de confiabilidad de la pieza frente al dispositivo. En mis casos de uso, las estadísticas de confiabilidad del dispositivo fueron más importantes, pero puedo imaginar fácilmente casos de uso en los que el resultado de esta decisión se aleje de los PTC.

Un buen artículo sobre este tema: https://www.prognostics.umd.edu/calcepapers/10_Shunfeng_Cheng_Failure_Precursors_for_Polymer_Resettable_Fuses.pdf

Vida útil de Polyfuse (PTC reiniciable)
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