PPTC在电动自行车USB及仪表盘的应用方案
新一代长续航新能源电动自行车大多设计了USB接口,该接口可给手机充电、给移动电源充电、给蓝牙小音箱供电,但在实际应用中容易插偏短路而产生烧控制板的情况,以及外接的手机线、移动电源或电线、小音箱或电线等,都可能短路;还有仪表盘器件、电线在长期的抖动摩擦下也容易短路烧板或烧线起火情况,所以需要短路保护、过载保护电路,而且其设计要求比普通设备更高。
常用的保护电路已发展出很多种,有应用一次性保险丝、设计一段较细的PCB覆铜线做保险丝、也有用芯片加载软件与MOS管共同完成其短路或过载的保护功能模组、还有应用组合电路完成保护功能的,这需要采样电路、运放电路、驱动电路、以及执行电路(MOS电路)等共同完成一个PPTC位置的保护功能。前两类电路是一次性的,可能有反复维修更换问题,较少用了;后面两类保护电路相对较好,动作灵敏度很高,容易受到意外尖脉冲干扰而误动作,需要做延时动作设计以避开偶尔的尖峰脉冲干扰,而延时动作电路很复杂、电路设计与装联调测难度较高,这对设计工程师提出了很高要求。而且应用的元器件太多,可靠性难于保障、成本高、维修难、占用PCB面积大、易产生分布参数间的谐振干扰,所以成为各厂家的困扰与设计瓶颈。为此,本文推荐应用PPTC自恢复保险丝做新能源电动自行车USB接口和仪表盘电路的保护电路。如下图所示。
PPTC1在电动自行车仪表电路的电源输入端,针对仪表电路和电源转换电路的过载和短路保护,当仪表盘有短路或过载时会产生很大的拉电流、或电源转换电路故障可能产生高压大电流灌入仪表电路,两种大电流经过PPTC1,会使PPTC1从正常工作的mΩ级低电阻,突变到KΩ或MΩ级高电阻而限制电流,从而达到状态,以保护整个设备电路系统不至于大电流烧线起火,当断电、故障消失、或大电流消失后, PPTC1会从KΩ或MΩ级高阻态恢复到正常工作的mΩ级低阻态继续工作;同样,PPTC2针对USB接口短路大电流和电源转换电路高压灌电流的限流保护。这里的PPTC1和PPTC2都是可重复使用千次而无需更换的,所以叫自恢复保险丝,其电阻值突变过程是及时提前的,这是其高可靠的原因,PPTC1和PPTC2是正温度系数的热敏电阻,在温度、电流不变时,一直稳定工作还不受脉冲干扰。而且其失效模式又是高电阻态,所以其失效和损坏状态也是保护状态。可见采用PPTC1和PPTC2做电动自行车的保护方案的可靠性高、成本低、寿命长。
由上述可见:应用PPTC在电动自行车USB及仪表盘的保护应用,是单个元件完成的,与上述传统的模组化、多器件电路保护方案相比,不仅占用更小的PCB面积和安装空间、无需维修维护,更不容易产生质量纠纷问题,不仅让生产厂家的成本更低、产品更安全可靠、更具市场竞争优势,还让工程师的设计与装调更简单、无需考虑脉冲干扰问题。
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  • 文章出处 - 万瑞和电子 | 作者 - 管理员 | 人气 - | 发表时间 - 2026-02-08 13:19:48
  • 新一代长续航新能源电动自行车大多设计了USB接口,该接口可给手机充电、给移动电源充电、给蓝牙小音箱供电,但在实际应用中容易插偏短路而产生烧控制板的情况,以及外接的手机线、移动电源或电线、小音箱或电线等,都可能短路;还有仪表盘器件、电线在长期的抖动摩擦下也容易短路烧板或烧线起火情况,所以需要短路保护、过载保护电路,而且其设计要求比普通设备更高。
    常用的保护电路已发展出很多种,有应用一次性保险丝、设计一段较细的PCB覆铜线做保险丝、也有用芯片加载软件与MOS管共同完成其短路或过载的保护功能模组、还有应用组合电路完成保护功能的,这需要采样电路、运放电路、驱动电路、以及执行电路(MOS电路)等共同完成一个PPTC位置的保护功能。前两类电路是一次性的,可能有反复维修更换问题,较少用了;后面两类保护电路相对较好,动作灵敏度很高,容易受到意外尖脉冲干扰而误动作,需要做延时动作设计以避开偶尔的尖峰脉冲干扰,而延时动作电路很复杂、电路设计与装联调测难度较高,这对设计工程师提出了很高要求。而且应用的元器件太多,可靠性难于保障、成本高、维修难、占用PCB面积大、易产生分布参数间的谐振干扰,所以成为各厂家的困扰与设计瓶颈。为此,本文推荐应用PPTC自恢复保险丝做新能源电动自行车USB接口和仪表盘电路的保护电路。如下图所示。
    PPTC1在电动自行车仪表电路的电源输入端,针对仪表电路和电源转换电路的过载和短路保护,当仪表盘有短路或过载时会产生很大的拉电流、或电源转换电路故障可能产生高压大电流灌入仪表电路,两种大电流经过PPTC1,会使PPTC1从正常工作的mΩ级低电阻,突变到KΩ或MΩ级高电阻而限制电流,从而达到状态,以保护整个设备电路系统不至于大电流烧线起火,当断电、故障消失、或大电流消失后, PPTC1会从KΩ或MΩ级高阻态恢复到正常工作的mΩ级低阻态继续工作;同样,PPTC2针对USB接口短路大电流和电源转换电路高压灌电流的限流保护。这里的PPTC1和PPTC2都是可重复使用千次而无需更换的,所以叫自恢复保险丝,其电阻值突变过程是及时提前的,这是其高可靠的原因,PPTC1和PPTC2是正温度系数的热敏电阻,在温度、电流不变时,一直稳定工作还不受脉冲干扰。而且其失效模式又是高电阻态,所以其失效和损坏状态也是保护状态。可见采用PPTC1和PPTC2做电动自行车的保护方案的可靠性高、成本低、寿命长。
    由上述可见:应用PPTC在电动自行车USB及仪表盘的保护应用,是单个元件完成的,与上述传统的模组化、多器件电路保护方案相比,不仅占用更小的PCB面积和安装空间、无需维修维护,更不容易产生质量纠纷问题,不仅让生产厂家的成本更低、产品更安全可靠、更具市场竞争优势,还让工程师的设计与装调更简单、无需考虑脉冲干扰问题。
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