PPTC在LED照明中的過(guò)流和過(guò)熱保護

　　雖然許多高端LED驅動(dòng)器件逐漸集成了過(guò)流、過(guò)熱等保護功能，但在許多場(chǎng)合，特別是過(guò)熱保護方面，仍然需要分立元器件方案作為協(xié)同保護方案，以使燈具具有更高的可靠性和更長(cháng)的壽命。

　　PPTC是指高分子聚合物正溫度熱敏電阻，是由聚合物與導電粒子等構成，經(jīng)過(guò)特殊加工后，導電粒子在聚合物中構成鏈狀導電通路。當正常工作電流通過(guò)(或元件處于正常環(huán)境溫度)時(shí)，PPTC呈低阻狀態(tài)。當電路中有異常過(guò)電流通過(guò)(或環(huán)境溫度升高)時(shí)，大電流(或環(huán)境溫度升高)所產(chǎn)生的熱量使聚合物迅速膨脹，切斷了導電粒子所構成的導電通路，PPTC呈高阻狀態(tài)。當電路中過(guò)電流(超溫狀態(tài))排除后，聚合物冷卻，體積恢復正常，其中導電粒子又重新構成導電通路，PPTC又呈初始的低阻狀態(tài)。PPTC的體積小，成本低，可反復使用，實(shí)現了電路保護的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)恢復。

　　在LED照明中，根據燈具應用場(chǎng)合的不同有不同的過(guò)熱保護方式，通常分為兩種。一種方式是達到規定溫度立即啟動(dòng)關(guān)斷保護(圖4)，此種保護通常應用于道路交通信號燈。另一種方式是到一定溫度啟動(dòng)保護，進(jìn)行降電流驅動(dòng)(圖5)，此種保護通常應用于室內照明和道路照明。

　　泰科電子針對LED照明應用開(kāi)發(fā)了一款PolySwitch產(chǎn)品。該產(chǎn)品在環(huán)境溫度65℃下可以保證350mA電流正常通過(guò)，可在環(huán)境溫度超過(guò)85℃時(shí)進(jìn)行保護，通過(guò)合理設計、配置，可以分別以關(guān)斷或調暗的方式對LED燈具進(jìn)行保護。

　　串并聯(lián)相結合的巨型陣列照明或景觀(guān)燈的過(guò)流和過(guò)熱保護在成本與保護方案的相互平衡中，通常有兩種保護方案可以采用。一是分路保護(圖6)：對多串的 LED系統，可以在每隔支路上串聯(lián)一顆PPTC分別進(jìn)行保護。這種方式的好處是可以實(shí)現精確保護，不會(huì )因為某一支路的故障而導致整個(gè)燈具的不工作，保護的可靠性好。二是主干路保護(圖7)：這種保護就是在燈具的主回路上串聯(lián)一顆PPTC，對整個(gè)燈具進(jìn)行保護。這種方式的好處是成本低，占板面積小。

　　此外，PPTC可以作為溫度傳感器與 LED驅動(dòng)器配合使用，實(shí)現LED陣列照明的過(guò)熱保護(圖8)，在大型陣列照明中，由于LED燈串眾多且結構較為復雜，在實(shí)際應用中容易出現過(guò)熱故障的位置，往往并不固定于某個(gè)特定的位置，因此單顆過(guò)熱檢測器件很難提供完善的過(guò)熱保護。PPTC在正常工作下的低電阻以及正溫度系數特性，可以方便地將數顆 PPTC串聯(lián)于熱保護檢測電路，實(shí)現多點(diǎn)過(guò)熱監控。將多個(gè)PPTC串聯(lián)、并安裝于可能出現過(guò)熱的部位。由于PPTC的低電阻，THRM引腳電平為0，電源電路正常工作。當燈具某處或多處發(fā)生過(guò)溫故障時(shí)，THRM回路中的一顆或幾顆PPTC受熱，電阻急劇上升，THRM引腳電平變?yōu)楦唠娖?，從而啟?dòng)LED驅動(dòng)器設計的過(guò)熱保護方案，實(shí)現過(guò)熱關(guān)斷或過(guò)熱折減驅動(dòng)。這種解決方案對LED面光源的過(guò)熱保護而言經(jīng)濟有效。泰科電子可以為客戶(hù)提供相關(guān)的設計及驗證服務(wù)。

　　本文小結

　　PPTC由于其本身的諸多特點(diǎn)，非常適合于LED照明系統的過(guò)流和過(guò)熱保護，在設計中可以將PTC安裝在金屬芯電路板或LED散熱板以實(shí)現最好的熱傳導，使PPTC保護更加及時(shí)、有效。此外，PPTC產(chǎn)品的封裝形式多樣，能根據客戶(hù)要求定制封裝，靈活性很強。但過(guò)熱保護沒(méi)有標準解決方案，具體設計必須結合實(shí)際燈具，并進(jìn)行充分驗證。