PPTC在冷却风扇调速电阻上的应用

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在很多电机的设计中，都会使用pptc来实现电机的过温、过流和堵转保护。但是由于PPTC器件所能承受的持续恒定的工作电流值限制，因此在有些大功率的汽车电机保护中一直无法应用。其中汽车前引擎箱中的冷却风扇的电机保护就是个典型，但是如果设计者能转换一下思路，其实PPTC依然能用于电机的过流和堵转保护中，这里我们就拿汽车冷却风扇的电机堵转保护来做一个解说。

大多数汽车冷却风扇的控制电路如图1所示，冷却风扇的电机正极有两个继电器，分别控制电机高速运转和低速运转，其区别仅在于低速继电器回路里有串接一个调速电阻进行限流，使得电机工作电流变小从而降低转速。

通常情况下，当汽车冷却风扇在低速运行模式工作时，其工作电流一般都小于10A，此时的调速电阻会发热，但是温度是处在安全可控的范围内。但是当汽车冷却风扇在低速运行模式工作中遇到堵转等情况时，工作电流会上升到接近最大电流20A左右。而此时，根据发热功率计算P=I2R，可以看到电阻上损耗的功率是成平方倍数增加的，因此调速电阻会严重发热，情况严重时会直接融化附近的冷却风扇护风圈，目前大多数的护风圈都是塑料材质，基本要求温度不能超过184℃。护风圈的损坏不仅会影响或损坏整个冷却风扇系统，更严重情况下可能直接引起烧车事故的发生。

因此无论是使用哪种形式的调速电阻，都需要额外设计一颗热保护的器件来检测系统运行过程中调速电阻的温度变化，当温度超过一定预设值后，热保护器件需要能够迅速的限制工作电流值或者切断电流。在传统的设计中一般会使用一个高电流值的一次性温度保险丝，当调速电阻周边的温度上升到保护温度值时，保险丝熔断从而切断电流保护冷却风扇电机和系统。

但是由于一次性保险丝的熔断是无法恢复的，因此需要用户将汽车送去修理厂进行维修来恢复冷却风扇低速运转的功能；如果用户不送修，汽车冷却风扇将会在温度较高时直接启动工作在高速模式下，虽然也能进行冷却，但是发动机舱相对温度会比较高，并不利于长期工作。而汽车修理厂一般不会更换调速电阻，而是直接更换整个冷却风扇。因此冷却风扇的设计厂商一直在寻找一种可恢复的过温保护方案。

TE公司的PPTC产品，也就是俗称的可恢复保险丝，为冷却风扇的设计厂商提供了一些实际可用的解决方案。

其中一种，是将大电流值的PPTC直接代替一次性的温度保险丝串接在低速控制回路中。其理论线路如图2所不。

该种设计的好处在于PPTC能方便地安装在靠近调速电阻附近的位置，当冷却风扇低速运转中发生堵转导致调速电阻发热时，PPTC能直接保护将工作电流切断，而当故障解除重新上电后，PPTC能恢复到低阻状态，使系统能重新正常工作，无须任何人工干预。

但是将PPTC串接在低速控制回路中，会要求PPTC有较大的保持工作电流值，而该电流值的大小将会直接影响到PPTC体积的大小，如果电流值大到一定程度，将会使得PPTC的体积增大到无法使用。而且电流和调速电阻的温升叠加作用效果，会使PPTC在较短的时间内快速动作，有一定概率满足不了车厂的堵转延迟保护的时间要求。

综上原因，TE公司又提供了第二套方案，是将小电流值的PPTC串接在低速回路继电器的控制电路中，其电路设计如图3所示。

该设计中，PPTC通过监测调速电阻附近的温升，在需要保护的温度点，直接切断低速继电器控制线圈的工作电流，使得继电器无法保持在通路状态，从而来切断冷却风扇电机的工作电流实现保护。

方案二是针对方案一中，PPTC的保持电流无法满足系统的最大工作电流的情况而设计的，该方案将保护用的被动元件从原来串接在主回路中改为串接在继电器的控制电路中。这样一个巧妙的设计思路，解决了PPTC无法满足部分大功率电机工作电流要求的问题，使得PPTC在电机保护中能有更为广泛的应用。

TE公司的电路保护部门不仅能提供各种PPTC来满足以上的应用，同时也有一支以应用设计为核心的队伍，专门针对像上述这类特殊的应用设计进行研究和论证，以确保TE的设计方案能在客户的实际应用中发挥应有的功效。