Fatigué de remplacer constamment les fusibles grillés ? Préoccupé par les surcharges de circuits ? Découvrez l'"armure de la renaissance" de la protection des circuits : le fusible réarmable PPTC. Ce composant innovant protège non seulement les circuits comme les fusibles traditionnels, mais se réinitialise également automatiquement après la résolution des conditions de défaut, ce qui en fait un outil essentiel pour les ingénieurs et une solution pratique pour tous.

Les dispositifs PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient), techniquement connus sous le nom de thermistances à coefficient de température positif polymère, sont essentiellement des résistances sensibles à la chaleur fabriquées à partir de matériaux polymères. Leur structure interne est constituée d'une matrice polymère dans laquelle sont uniformément intégrées des particules conductrices de noir de carbone (Figure 1).

Dans des conditions normales, les dispositifs PPTC maintiennent une faible résistance, permettant au courant de circuler sans entrave dans le circuit. Cependant, lorsqu'une surintensité anormale se produit, le PPTC commence à chauffer en raison du chauffage I²R. Cette chaleur provoque l'expansion de la matrice polymère, séparant les particules conductrices de noir de carbone et augmentant considérablement la résistance du dispositif. Lorsque la température s'élève à environ 125°C, la résistance augmente fortement (Figure 2), limitant efficacement le flux de courant.

Le dispositif maintient cet état de haute résistance jusqu'à ce que la condition de défaut soit supprimée (généralement par une interruption de l'alimentation). Lorsque le PPTC refroidit, la matrice polymère se contracte, reconnectant les particules de noir de carbone et ramenant le dispositif à son état de faible résistance d'origine. Cette capacité de réinitialisation automatique élimine le besoin de remplacement, ce qui vaut aux dispositifs PPTC leur désignation de "fusible réarmable".

La sélection du dispositif PPTC approprié nécessite un examen attentif de plusieurs spécifications critiques :

Le courant maximal qu'un dispositif PPTC peut supporter indéfiniment sans déclenchement, mesuré à 23/25°C dans l'air calme. Cela représente la limite de courant de fonctionnement normal.

Le courant minimum requis pour que le dispositif PPTC se déclenche, généralement 2 à 3 fois le courant de maintien.

La tension la plus élevée que le PPTC peut supporter sans dommage lorsqu'il transporte son courant nominal (Imax).

Le courant le plus élevé que le dispositif peut supporter sans dommage lorsqu'il est exposé à sa tension nominale, crucial pour déterminer la capacité de protection.

La consommation d'énergie du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales, affectant les performances thermiques.

La durée la plus longue requise pour que le dispositif réduise le courant à 50 % de sa valeur initiale lorsqu'il est exposé à une condition de surintensité spécifiée, indiquant la vitesse de réponse.

• Rmin : Résistance statique minimale avant soudure
• Rmax : Résistance statique maximale avant soudure
• R1max : Résistance maximale une heure après la soudure à 23/25°C

Remarque : La résistance après soudure augmente généralement, ce qui affecte les mesures du temps de déclenchement qui doivent être prises après la période de stabilisation d'une heure.

Une sélection appropriée des PPTC nécessite une analyse minutieuse des exigences de l'application :

Le courant de maintien du dispositif sélectionné doit dépasser le courant de fonctionnement normal maximal du circuit, en tenant compte des effets de la température. Comme le montre le tableau 1, le courant de maintien diminue avec l'augmentation de la température ambiante, ce qui nécessite de vérifier que le dispositif maintiendra une capacité de courant adéquate aux températures de fonctionnement maximales.

La tension nominale du PPTC doit être égale ou supérieure à la tension de fonctionnement maximale du circuit. En mode protection, presque toute la tension du circuit apparaît aux bornes du PPTC. Une tension nominale insuffisante peut empêcher une réinitialisation correcte après la suppression du défaut et réduire la durée de vie du dispositif.

Lorsqu'ils sont utilisés en amont des dispositifs de protection contre les surtensions, les PPTC doivent résister aux pics de tension transitoires, ce qui nécessite des tensions nominales plus élevées ou un placement stratégique après les principaux composants de protection contre les surtensions.

Les dispositifs PPTC sont largement utilisés dans de nombreux scénarios de protection de circuits :

Couramment utilisés dans les communications, la sécurité, l'industrie, l'automobile et l'électronique grand public pour protéger les lignes électriques, les interfaces de communication et les ports d'E/S contre les courts-circuits et les courants excessifs. Par rapport aux fusibles classiques, les PPTC éliminent les exigences de maintenance et de remplacement (Figure 3).

Dans les systèmes de protection contre les surtensions à plusieurs étages, les dispositifs PPTC servent d'éléments série idéaux entre les protecteurs primaires (MOV/GDT) et secondaires (TVS/ESD). Leur résistance permet d'assurer une répartition correcte de la tension pour une gestion efficace de l'énergie de surtension (Figure 4).

Les PPTC associés à des protecteurs de surtension peuvent protéger les circuits contre les connexions accidentelles à haute tension. Lorsqu'ils sont combinés avec des composants de surtension appropriés, les PPTC limitent rapidement le courant pour éviter d'endommager le protecteur pendant les conditions de défaut prolongées (Figure 5).

Pour les applications d'alimentation CC où les chutes de tension des diodes série sont inacceptables, les dispositifs PPTC combinés à des diodes TVS unidirectionnelles offrent une protection efficace contre les connexions inversées sans perte de tension significative (Figure 6).

Grâce à leur combinaison unique de protection et de capacités de réinitialisation automatique, les fusibles réarmables PPTC sont devenus des composants indispensables dans la conception des circuits électroniques modernes. Une bonne compréhension de leurs principes de fonctionnement, de leurs spécifications et de leurs techniques d'application permet aux ingénieurs de mettre en œuvre des solutions de protection de circuits fiables et sans maintenance.