PTC pour protection de surtension

[benji54]

Bonjour à tous,

J'ai un circuit de surtension crowbar qui utilise un PTC au lieu d'un fusible pour ne pas avoir a changer de fusible à chaque fois...
2021-02-01 15_56_09-crowbar with PTC - Google Search.png

Ma question concerne la tension de rating du PTC (Vdc Max), est ce que cela refère a la tension max quand le PTC est ouvert ou fermé?

Exemple avec le 1206L035 Vdc a 6V, est ce que cela veut dire que la tension Vin en entrée du circuit ne doit pas depasser les 6V au moment ou le SCR trig et short l'entrée?
Vdcmax.png


Deuxieme question pouvez vous me confirmer le courant Ihold du PTC doit toujours etre inferieur au courant max du SCR sinon lorsque le SCR va trigger le courant de C-C va passer dans le SCR et va le detruire avant meme que le PTC ait tripé.

Merci
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[Vincent PETIT]

Bonjour,

Ma question concerne la tension de rating du PTC (Vdc Max), est ce que cela refère a la tension max quand le PTC est ouvert ou fermé?
Exemple avec le 1206L035 Vdc a 6V, est ce que cela veut dire que la tension Vin en entrée du circuit ne doit pas depasser les 6V au moment ou le SCR trig et short l'entrée?

Non et oui car c'est un poil plus complexe puisque ce que ce type de composant est basé sur l'effet thermique ; donc dépend des valeurs de U mais de I aussi (ainsi que d'autres paramètres propres au composant), il faut en fixer un paramètre pour caractériser le composant.

V_MAX est la tension max continue qu'on peut appliquer à la PTC à la température ambiante spécifiée dans la datasheet pour que les infos soient exploitables.
I_HOLD est le courant maximum garantie par le constructeur qui n'ouvrira pas le PTC, sous entendu pour une tension fixe < V_MAX
I_TRIP est le courant minimum garantie par le constructeur qui ouvrira la PTC, sous entendu pour une tension fixe < V_MAX

Le fabricant donne un exemple : En passant 8A dans la PTC elle mettra 100ms à s'ouvrir, sous entendu pour une tension fixe < V_MAX


Source
https://www.vishay.com/docs/29007/ptcexpla.pdf
https://www.tdk-electronics.tdk.com/...nformation.pdf

[lutshur]

Bonjour,
Un peu de réflexion de te part aurait été aussi bien.
Vdc Max : A quel moment le PTC voit-il le maximum de tension à ses bornes ?
Ihold : Bravo !

[lutshur]

IHOLD est le courant maximum garantie par le constructeur qui n'ouvrira pas le PTC, sous entendu pour une tension fixe < VMAX

C'est bien ce qu'il demandait ? Ihold ne doit pas dépasser le courant max admissible par le SCR

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vincent PETIT]

Je n'en suis pas sur mais je crois qu'il veut savoir comment on dimensionne tout ça. C'est toujours un peu compliqué d'expliquer ça car ce sont deux courbes à croiser en quelque sorte.

D'un côté on sait que la zone d'ombre de la PTC c'est la durée (la pente plutôt) entre I_HOLD (PTC non ouverte) et I_TRIP (PTC ouverte) sachant que le constructeur dit ; avec un pointe à 8A il faudra 100ms pour atteindre l'ouverture.

De l'autre il faut s'assurer que le SCR peut supporter un tel surcourant (ex 8A) pendant (100ms).

A+

[Vincent PETIT]

Si je le dis autrement :
Arrivée à une certaine tension, le SCR court-circuite et là il faut que la PTC s'ouvre suffisamment vite pour ne pas que la SCR n'explose.

Il faut regarder la courbe de la rapidité d'ouverture de la PTC versus la courbe de la puissance que peut encaisser le SCR

[benji54]

Bonjour,
Un peu de réflexion de te part aurait été aussi bien.
Vdc Max : A quel moment le PTC voit-il le maximum de tension à ses bornes ?
Ihold : Bravo !

Tension Max quand le circuit le PTC est ouvert. Mais mon incompréhension vient du faite que le circuit est une protection en sur-tension, cela veut dire qu'il faudrait mettre un PTC capable de couper une tension >> Vin. Hors les PTC que je vois (en package 1206) ont des Vdc Max jusqu'a seulement 30V ce qui n'est pas incroyable pour un montage 24V Vin ca donne 6V de protection d'overvoltage...

Je n'en suis pas sur mais je crois qu'il veut savoir comment on dimensionne tout ça. C'est toujours un peu compliqué d'expliquer ça car ce sont deux courbes à croiser en quelque sorte.

D'un côté on sait que la zone d'ombre de la PTC c'est la durée (la pente plutôt) entre I_HOLD (PTC non ouverte) et I_TRIP (PTC ouverte) sachant que le constructeur dit ; avec un pointe à 8A il faudra 100ms pour atteindre l'ouverture.

De l'autre il faut s'assurer que le SCR peut supporter un tel surcourant (ex 8A) pendant (100ms).

A+

Yes merci beaucoup

[Vincent PETIT]

Mais mon incompréhension vient du faite que le circuit est une protection en sur-tension, cela veut dire qu'il faudrait mettre un PTC capable de couper une tension >> Vin.

Mince... on y est C'est pour ça que je disais que ce n'est pas simple à expliquer, tu parles de surtension et moi de surcourant.


Je vais reformuler autrement :

- La protection en surtension c'est le SCR qui va se fermer quand la tension d'entrée va dépasser V_ZENER.
- Le SCR va créer un court-circuit et on va se retrouver avec un gros courant dans la ligne d'alimentation et dans le SCR.
- Pour éviter que le SCR n'explose sous la chaleur, on place devant et en tête de ligne par exemple une PTC pour qu'elle ouvre la ligne et se faisant, coupe le courant.
- La PTC est une protection en surcourant.

C'est l'ensemble qu'il faut regarder. Le SCR protège des surtensions et la PTC protège le SCR contre le surcourant.



Le but du jeu c'est d'arriver à estimer le temps d'ouverture de la PTC car durant ce temps le SCR encaisse et risque de casser.

[lutshur]

Et maintenant, il faut protéger le PTC
Combien de temps dure la surtension ?
On peut aussi ajouter une transil. Mais il faudra bien s'arrêter un jour.

[Vincent PETIT]

Et maintenant, il faut protéger le PTC

Exacte, faut croiser deux courbes et trouver le point ou rien n'explose mais ce n'est pas toujours simple

On peut aussi ajouter une transil. Mais il faudra bien s'arrêter un jour.

Oui c'est vrai qu'il faut s'arrêter un jour
Ce montage lorsqu'il est bien dimensionné est presque indestructible contre les surtensions de type mauvais câblage cependant le caractère rapide de la transil pourrait apporter une protection ESD (rapide devant le léger retard causé par C₁ dans le montage du premier poste)

[benji54]

Merci bien, je vous avoue que j'avais l'intention d'ajouter une TVS avant le PTC pour absorber les transcients.

Par contre, pas simple d'extrapoler la courbe du SCR, si on prend par exemple:
https://www.st.com/content/ccc/resou...CD00002274.pdf

Pour 8A environ 80 cycles pour un pulse de 10ms, mais pour 100ms comment savoir...
Pareil si on prend la courbe d'a coté avec le i2t c'est pour 10ms.

[Vincent PETIT]

Avant de regarder ça, il faut définir :

La tension max à ne pas dépasser.
Le courant que peut sortir ton alimentation (Input voltage dans le premier schéma.)
Le courant que consomme le montage en situation normal.

[lutshur]

Pour 8A environ 80 cycles pour un pulse de 10ms, mais pour 100ms comment savoir...

Puisqu'il faut extrapoler, en considérant un cycle de 100ms égal à 10 cycles de 10ms répétitifs, ça devrait donner un aperçu.
En ce qui concerne l'I2T, joker.

[Vincent PETIT]

Pour le SCR X02 :
I²t = 2.5A²s @ 25°C pour un Pulse de 10ms dans le tableau Absolute Maximum Rating.

Ça veut dire que cela correspond à un courant de 15.81A pendant 10ms (√(2.5A²/0.01s)) ensuite fumée noire.

Il doit donc trouver une PTC qui, pour un courant de 15.81A, s'ouvre largement avant 10ms et c'est pas gagné car les PTC me semble plus lente que les fusibles. Cela l'amènera vers une PTC de faible I_TRIP mais encore faut il que le I_HOLD du montage soit inférieur à la consommation du montage tout étant en accord avec V_MAX et ça non plus c'est pas gagné.

Il faut aussi vérifier la tolérance de la zener + Vgate pour voir la surtension réelle à laquelle ça va déclencher.

Ça peut être très compliqué de tout concilier avec une PTC voir impossible.

[Vincent PETIT]

* Cela l'amènera vers une PTC de faible I_TRIP mais encore faut il que le I_HOLD correspondant soit inférieur à la consommation du montage tout étant en accord avec V_MAX et ça non plus c'est pas gagné.


correction de ma phrase dans le message précédant.

[benji54]

Avant de regarder ça, il faut définir :

La tension max à ne pas dépasser.
Le courant que peut sortir ton alimentation (Input voltage dans le premier schéma.)
Le courant que consomme le montage en situation normal.

Tension max j'aimerais 36V disons mais c'est impossible avec le package des PTC 1206/1210.
L'alim peux donner 3A et le montage consomme 0.5A @24V.

Ce PTC aurait marché avec le SCR precedent:
https://www.belfuse.com/resources/da...zch-series.pdf
2021-02-02 16_58_26-ds-cp-0zch-series.pdf.jpg
Ca donne moins de 10ms garantit pour 9.5A, un Ihold a 0.75A
2021-02-02 16_58_57-ds-cp-0zch-series.pdf.png

Mais le Vdc max est 24V so I guess ca ne va pas fonctionner longtemps...

[Vincent PETIT]

Mais le Vdc max est 24V so I guess ca ne va pas fonctionner longtemps...

En réalité le problème des protections est complexe car il dépend de ce qui se trouve avant (une alimentation 24V pouvant débiter 3A) et après (un montage électronique consommant 500mA)

Une PTC est caractérisée par un Vmax et Imax. Le constructeur garantie que la PTC a réussi couper le courant Imax sous Vmax constant sans dommage permanent, on imagine aisément que Imax n'a pas durée longtemps, et il donne donc ces 2 valeurs maximales absolues qu'il ne faut jamais dépasser sinon le constructeur ne garantie plus sa PTC.

Là tu pourrais dire : "On peut donc monter bien au dessus de Vmax puisque de toute façon mon alimentation n'ira jamais au delà de 3A donc très loin de Imax ?".

Je suis à peu près sur que la PTC ne va pas exploser mais on n'est plus dans les specs donc aucune idée du reste des caractéristiques.


Dans les règles de dimensionnement on vérifie si :

Vmax alim <= Vmax PTC
Imax alim <= Imax PTC

A partir de là on est dans les specs

Imontage < Ihold PTC (attention car la température ambiante à une influence majeur)
Ithyristor fermé > Itrip
Itrip doit arriver suffisamment vite pour éviter l'explosion du SCR

Il n'est pas rare d'arriver à une impossibilité, peut être qu'il faudra envisager un fusible plutôt qu'une PTC ou prendre un SCR plus gros afin de créer un courant de CC plus fort afin d'accélérer la fusion (fusible) ou l'ouverture (ptc) mais pire... il faut que tout soit en accord avec le fusible de 3A de l'alimentation car il ne faut pas que ce soit celui là qui pète le premier sinon le crowbar ne sert à rien

[benji54]

Merci beaucoup pour ton aide et tes explications Vincent.

Je vais commander les pieces et tester voir ce que ca donne. Oui la meilleure solution serait de choisir un plus gros SCR mais l'espace sur le PCB est deja définit et j'ai pas beaucoup de place.

La solution ultime serait d'utiliser une chip de protection under/overvoltage avec protection sur-courant tout intégré. Ca sera pour la prochaine revision