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Jul 29, 2023

Die Polyfuse: Set

Haben Sie überall Sicherungen, aber keine, die die gerade durchgebrannte ersetzt? Tritt in den Klub ein! Es gibt jedoch eine Alternative – die Polyfuse. Entdecken Sie, wie sein cleverer chemischer Aufbau es ermöglicht

Haben Sie überall Sicherungen, aber keine, die die gerade durchgebrannte ersetzt? Tritt in den Klub ein! Es gibt jedoch eine Alternative – die Polyfuse. Entdecken Sie, wie seine clevere chemische Konstruktion eine automatische Rückstellung ermöglicht.

Wie oft ist bei Ihnen eine Sicherung durchgebrannt? Die Opfersicherung ist eine großartige Komponente, die Schäden an dem wertvollen Stromkreis verhindert, den Sie gerade aufgebaut haben. Aber gleich danach müssen Sie mühsam nach dem richtigen Ersatz suchen. Und wenn es Ihnen nicht gelungen ist, das Problem, das die Sicherung durchgebrannt hat, zu beheben, dann brennt auch die neue Sicherung durch, was den Ärger noch verschlimmert! Wäre es nicht schön, wenn wir eine selbstrückstellende Sicherung hätten? Nun, es gibt Leistungsschalter. Dabei handelt es sich jedoch um elektromechanische Geräte, die Sie selbst zurücksetzen müssen, und Sie können sie eigentlich nicht mit niedrigeren Nennwerten als 1 A bekommen. Darüber hinaus eignen sie sich am besten für Hochspannungsanwendungen (zumindest für Hochspannungsanwendungen für uns Elektroniker). Aber es gibt ein Gerät, das genau das tut, was wir wollen: Es ist in der Lage, Niederspannungsstromkreise mit einem Stromverbrauch von bis zu etwa 100 mA zu schützen. Man nennt es Polyfuse. Polyfuses ähneln in gewisser Weise PTC-Widerständen (Positive Temperature Coefficient), da sie zunächst einen niedrigen Widerstand haben. Im Gegensatz zu PTCs ist es jedoch der Selbsterwärmungseffekt, der durch den Fluss großer Ströme verursacht wird, der dazu führt, dass sie einen hohen Widerstand erreichen und so den Strom auf einen sicheren Wert begrenzen. Sie wurden 1939 von Gerald Pearson in den Bell Laboratories entdeckt und patentiert und werden immer noch häufig in professionellen elektronischen Geräten verwendet. Diese Geräte enthalten eine organische Polymersubstanz, in die Kohlenstoffpartikel imprägniert wurden. Das Polymer befindet sich normalerweise in einem kristallinen Zustand, wobei seine Kohlenstoffpartikel in engem Kontakt stehen und eine gute Leitung bei niedrigen Strömen gewährleisten. Wenn ein größerer Strom fließt, erwärmt sich der Kohlenstoff, wodurch das Polymer in einen amorphen Zustand expandiert. Dies führt zur Ablösung der Kohlenstoffpartikel, was zu einer Erhöhung des Widerstands und einer anschließenden Verringerung des Stroms führt. Der im Fehlerfall fließende Reststrom hält das Gerät normalerweise heiß genug, um den Strom zu begrenzen, bis die Ursache der Überlastung beseitigt ist. An diesem Punkt kühlt es wieder ab, so dass der für den ordnungsgemäßen Betrieb erforderliche Strom wieder fließen kann. Polyfuses haben eine kurze, aber spürbare Zeitverzögerung in ihrem Betrieb. Aus diesem Grund bieten sie keinen Schutz vor großen Überspannungen und Spannungsspitzen. Ihr Hauptvorteil ist ihre selbstrückstellende Eigenschaft, was sie sehr nützlich zum Schutz vor kurzzeitigen Überlastungen und Kurzschlüssen, beispielsweise in Power-over-Ethernet (PoE)-Schaltkreisen, macht.

Erhältlich in einer Vielzahl von Formfaktoren, sowohl als Durchsteck- als auch als SMD-Ausführung, wie in gezeigtFigur1 Sie sind in Nennwerten von 100 mA bis etwa 5 A erhältlich und hauptsächlich für Niederspannungskreise bis etwa 30 V gedacht. Zu ihren Spezifikationen gehören ein Haltestrom, der Strom, bei dem sie niemals auslösen, und ein Auslösestrom, der Mindeststrom Strom, bei dem sie garantiert auslösen. Der Auslösestrom beträgt normalerweise etwa das Doppelte des Haltestroms. Da sie für ihren Betrieb auf einen Temperaturanstieg angewiesen sind, ändern sich ihre Spezifikationen bei höheren Umgebungstemperaturen. Nach einem Auslösezustand sinkt ihr Widerstand ziemlich schnell auf einen niedrigeren Wert, aber es kann lange dauern, manchmal Tage, bis sie wieder ihren anfänglichen niedrigen Widerstand erreichen. Dies ist bei der Entwicklung mit ihnen zu berücksichtigen. Als kostengünstige und kompakte Komponente eignen sich Polysicherungen hervorragend für den Set-and-Forget-Schutz in Schaltkreisen, die gelegentlichen Überlastbedingungen ausgesetzt sein können.

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel erscheint in der September/Oktober-Ausgabe von Elektor.