自恢复保险丝（PPTC：高分子自恢复保险丝）是一种正温度系数聚合物热敏电阻，作过流保护用，可代替电流保险丝。电路正常工作时它的阻值很小（压降很小），当电路出现过流使它温度升高时，阻值急剧增大几个数量级，使电路中的电流减小到安全值以下，从而使后面的电路得到保护，过流消失后自动恢复为低阻值。其效果与开关元件类似，只是响应速度较慢。它有三种封装形式：引线型、薄片型（带型）和贴装型

PPTC = Polymeric Positive Temperature Coefficient

正温系数感控元件

其电阻可随温度上升而增加，在某一特定温度其阻值作非线性跳升，进而达到截流保护之目的。

元件特性 →

下图之非线性曲线可看出，在常温时阻值低，有异常电流(焦耳能量I 2 R)或外界温度使元件达到阻值转换点，此时元件跳到高阻值截流状态。

PPTC元件遇到异常高电流时由原来的低阻值跳到高阻值状态，阻止大部份电流通过负载而达到保护作用如图所示，这种电阻遽然升高的原因是由电热(Joule Heat)造成温度上升所致—简称PTC效应

PPTC通常是由高结晶度之高分子与导电物如炭黑混炼而成之复合材料，如图所示在常温时导电物质在高分子结晶块之间互相连接成三维空间之通网，使复合材料具有导电性，当温度上升至高分子融点附近如图，结晶块融解，导致体积澎胀使导电物质间距变大，电流不能通过，造成复合材料电阻增高，类似断电现象，若温度下降至常温时，高分子又形成结晶块状，使体积缩小，致使导电物质又被挤压至非结晶区，因距离缩小又可互相连接成通路网,使复合材料再度导电，这种断电与导电现象可重复发生,表示 PPTC元件可重复使用，

优於传统保险丝之(fuse)只能使用一次之缺点。

欧姆定律–电压等于电流与电阻之乘积

V = I * R V :电压 (volt)，I :电流 (A)，R :电阻 (Ohm)

R = V / I PTC元件之阻值可由电压及电流求得。

 电能的计算 — 在元件与周围环境达到热平衡时

P d = V * I 逸散电能(P d )可由元件压降与漏电流之乘积而得

Rp = V 2 / P d

= V / I PTC元件弹跳时之阻值 Rp 可由元件压降除以漏电流而得

 PTC元件阻值之计算

R = ρ * L / A (式一) R : PTC元件阻值 ρ :元件之体积阻值

L : PTC元件厚度 A : PTC元件面积

元件之体积阻值 ρ 是由配方成份决定，由(式一)可知元件阻值R与元件厚度L成正比

却与元件面积 A成反比。Ex.相同板材制作尺寸4mm*5mm PTC时其阻值比尺寸

2mm*5mm PTC之阻值低0.5倍。

I hold = Hold current

maximum current device will pass without tripping in 23ºC still air.

保持电流(工作电流)

在限定环境状态下，可通过PPTC保险丝，且不会导致其跳动的最大电流。

I trip = Trip current

minimum current at which the device will trip in 23 ºC still air.

最小跳动电流

电流通过PPTC保险丝时，可使元件在限定状态下跳动的最小电流。

V max = Maximum Voltage

最大电压

在限定误动作情况下，处於跳动状态的PPTC保险丝能安全地承受跨於元件两端的最高电压。

I max = Maximum Current

最大电流

在限定状态下，可安全使用之PPTC保险丝的最大误动作电流。

P d typ. = Typical Power Dissipation

典型功率损耗

PPTC保险丝在其跳动状态时所耗散的典型功率(单位：瓦)。元件在跳动状态下，流经电流与跨於元件两端的电压而产生。

Maximum Time-to-Trip

最大跳动时间

指由误动作电流导通至PPTC保险丝跳动所需的时间。

对PPTC保险丝而言，跳动时间视误动作电流的大小与环境温度而定。误动作电流愈大或温度愈高，其跳动时间就愈短。

R min = Minimum resistance of device in initial (un-soldered) state.

是指安装到电路中之前，在23℃的环境下，PPTC保险丝的阻值。元件的制造是以阻值的范围来分类。

R 1max = Maximum resistance of device at 23 ºC measured one hour after tripping or reflow soldering of 260 ºC for 20 sec.

PPTC保险丝经跳动或回焊后在室温一小时后所测得的最大电阻值。

PPTC的电气特性和热传导效应

PPTC元件对温度相当敏感，故又称热敏电阻，不同种类的PPTC具有不同之电气特性，亦即其工作参数如保持电流丶跳动电流丶逸散能量丶跳动时间丶回流焊阻值等，这些参数是由元件本身材料丶结构丶制程条件与环境达到热传导之平衡状态而决定，因此量测参数值时必须注明环境条件。

热递减效应 Thermal Derating

当PPTC元件周围温度起变化时，其电气特性也随之改变，若温度升高因元件与周围温度差异变小，使热传导变慢，造成逸散能量(Pd)减少，跳动时间降低(亦即跳动速度变快)，又因只须较少电能即可使元件达跳动状态(tripping )，跳动电流(It)因此变低，保持电流(Ih)也同时降低，如图所示，横座标为元件环境温度之变化，纵座标为保持/跳动电流之对应值(通常在23°C时以100%表示)，所以必须要知道使用环境温度，才能选择适当的(PTC)元件种类。

电池系统在汽车电气化的进程中，从汽车电子的蓄能系统逐渐走向了驱动系统的动力能源系统，在汽车成本中的比重也越来越重要。在传统内燃机汽车中，基本上绝大多数的蓄电池是铅酸电池， 电池容量大部分分布在0.5kWh~1kWh，价格在300元~500元之间。随着汽车电气化程度的加深，对电池的容量和功率有了新的要求，1997年丰 田推出的普锐斯第一代产品中，汽车核心储能电池已成为镍氢电池，而在近几年发展迅速是PHEV和纯电动汽车中，核心动力电池已变成了锂离子电池。

在新能源汽车中，电池组容量与其在整车成本中的占比呈正相关。例如，日产Leaf中的电池容量为24kwh，电池成本占整车总成本为30%左右。而 Tesla的ModelS型汽车，由于电池容量高达85kwh，电池成本在整车成本中占比高达55%。目前，铅酸电池还是汽车电池中最主要的电池类型，新 能源汽车的推广和发展将会大幅度汽车动力电池的需求，特别是未来将拉动锂离子电池的需求。

另一方面，锂离子电池使用量的增加，又拉动了PTC材料在整车中的使用量。通常意义上的PTC是指一种以钛酸钡为主要成分的高技术半导体功能陶瓷材料，具 有电阻值随着温度变化而变化的特性，特别是在居里温度点附近电阻值跃升有3~7个数量级。此种PTC利用其最基本的电阻温度特性及电压-电流特性与电流- 时间特性，已广泛应用于工业电子设备，汽车及家用电器等产品中，以达到自动消磁、过热过流保护，马达启动，恒温加热，温度补偿、延时等作用。

电池内的PTC与上述PTC并不相同，通常被称之为“自恢复保险丝”，其含义为高分子聚合物开关，它是近几年出现的新型正温度系数过流过温保护元件，它的 特点是当温度达到某定值时，其电阻值会显著增加，呈高阻状态，相当于断开回路，而当使温度降低后，它便自动复位导通，恢复至低阻状态，并且这种断开-自动 恢复过程可重复数千次。

汽车电气化进程中，电池的安全性已引起了汽车产业的高度重视，在纯电动汽车中，电池的安全性已成为决定产品能否普及的三大核心因素之一。在电池系统发生事 故时，常常遇见异常电池瞬间大量放出热能，导致周围的电池环境温度瞬间变高，从而发生连锁式的电池燃烧和爆炸。而PTC是一种热敏电阻，在电芯的结构中常 常设置在正负极的连接处。在正常情况下，其阻值很小，损耗也很小，不影响电路正常工作；但若有过流（如短路）发生，其温度升高，它的阻值随之急剧升高，达 到限制电流，阻断电池正负极的，从而能够一定程度上缓解和阻止后续的连锁式燃烧和爆炸等危险情况。

新能源汽车未来采用的电池PTC将数十倍于智能终端电池PTC市场，且产品技术含量和市场定位高端（智能手机大部分属于低端市场），为PTC市场打开一片 广阔的天空。特斯拉最新的一辆新能源中采用PTC约8,000多片，按照每片0.4元测算，一台车需要采用PTC约3,000元左右，而一台 Iphone5手机采用的PTC价值仅0.6元；按照到2020年全球新能源车销量1,000万辆，按照一台新能源车采用PTC约1,500元测算，年全 球新能源汽车用电池PTC市场空间约在150亿元。

车电气系统中使用的PTC主要是在过压或过流的情况下，起到保护电路板、执行器等的功能。相对于熔断丝而言，PTC阻断相应时间更快，响应时间是熔断丝的1/5~1/10，且具有可恢复性，可反复多次使用，从而为客户免去了更换熔断丝的麻烦。

目前在国内上百家生产PTC电阻的厂家，90%以上只能生产工艺简单的作为加热功能的PTC产品。而在PTC热敏电阻领域，很多厂家由于原材料的选择和过 程工艺控制不够，常常在经受耐流冲击实验中，PTC片出现开裂现象，同时机械强度明显下降，通过显微镜观察发现片内存在异常晶粒的成长。

瑞侃(美国泰科的子公司)是全球聚合物PTC自复式元件最大的供应商，已开发出若干专门用于保护电池应用的材料平台。每种材料平台都可提供不同的性能特 征，可使工程师得到更大的设计灵活性。该公司PTC年销售额约2亿美元，产品毛利率高达50%。排名第二的供应商为台湾上市公司聚鼎科技(国内的工厂是昆 山聚达)，该公司2012年全球市场占有率为12%，营业额为14亿新台币(约5千万美元)，毛利率为45.6%。

在PTC热敏电阻行业中，关键原材料质量的选择、过程生产工艺的优化和检测手段的健全，是保证产品质量的前提。同时，具有自动化生产设备的厂商可保证产品 的合格率达到80%，而国内部分厂商的手动生产线合格率只有40%~50%。同等重要的是，丰富的产品种类和规格，系列化的产品体系，快速的新品研发能 力，才能满足客户在不同场合下的需求。

据相关公司公布的数据，2012年PTC在电池领域的市场容量为4.05亿美元，贴片式PTC产品(SMD，主要集成于电子电路板中)的市场容量 大约为1亿美元，全球PTC市场容量合计大约为6亿美元。PTC在传统18650电池中每片成本大约为0.5元。在加上PTC在汽车电子产品中的应用，以 此测算，每100万辆新能源汽车的销售将为PTC带来5~10亿人民币的市场容量。受益于智能手机、笔记本电脑等电子消费品对电池需求的拉动，以及汽车电 气化对电池需求量的提升，预计PTC市场将保持10~20%的增长率。

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