Ratgeber
Multifuse- beziehungsweise PTC-Sicherungen sind ausgesprochen vielseitig einsetzbar. Wie ein solcher Kaltleiter genau funktioniert und worauf Sie achten müssen, wenn Sie mit einer Multifuse-Sicherung arbeiten, erklären wir in unserem Ratgeber.
Die Abkürzung PTC steht für Positive Temperature Coefficient, häufig wird auch die Abkürzung PPTC (Polymeric Positive Temperature Coefficient) verwendet. Bekannt sind entsprechende Sicherungen zudem unter den Namen Multifuse, Polyfuse oder Polyswitch. Eigentlich handelt es sich bei einem PTC um einen Widerstand und nicht um eine Sicherung im klassischen Sinne. Da er aber seinen Widerstandswert mit ansteigender Temperatur erhöht, können PTC-Widerstände durchaus die Funktion einer Sicherung übernehmen. Im Gegensatz zu einer konventionellen Schmelzsicherung handelt es sich bei einem PPTC um eine sogenannte selbstrückstellende Sicherung, die mehrfach genutzt werden kann. Verwendet werden PPTC-Sicherungen häufig als integrierter Überspannungsschutz in Elektrokleingeräten oder im Bereich der IT (Absicherung von USB-Leitungen). Solche Kaltleiter sind mit radialen Anschlüssen oder in SMD-Ausführung erhältlich.
Bei einem PTC handelt es sich um einen temperaturabhängigen Kaltleiterwiderstand, dessen leitfähiger Widerstand sich mit zunehmender Temperatur erhöht.
Bis zu einem gewissen Niveau kann der Widerstand Wärme an die Umgebung abgeben. Steigt die Temperatur infolge einer hohen Spannung weiter an, wird der Widerstand hochohmig.
Das hat zur Folge, dass die Stromstärke entsprechend abnimmt. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Sicherung erfolgt beim Auslösen des PPTC keine vollständige Unterbrechung des Stromkreises.
Durch den angestiegenen Widerstand wird der Stromfluss auf einen unterhalb des Auslösestroms liegenden Wert begrenzt. Eine Schädigung des Verbrauchers durch Überstrom wird somit effektiv verhindert.
Gefertigt werden die Kaltleiter aus halbleitender polykristalliner Keramik oder auf Polymerbasis.
Ist eine Auslösung des PPTCs erfolgt, reicht es für gewöhnlich aus, die Stromversorgung kurz zu unterbrechen und das Gerät wieder einzuschalten, um die Schutzfunktion erneut zu aktivieren.
In dieser Zeit hat das elektronische Bauteil die Selbsthaltephase beendet und ist ausreichend abgekühlt.
In der Elektronik wird grundsätzlich zwischen drei Kaltleiter-Klassen unterschieden: PTC-Elemente, bei denen der Widerstand linear mit der Temperatur ansteigt, eignen sich für die Messung von Temperaturen, nicht aber als Sicherung. Als Überstromschutz oder als Übertemperaturschutz geeignet sind PTC-Widerstände, die auf Keramik basieren und einen nicht linearen Widerstandsverlauf aufweisen.
Als selbstrückstellende Sicherung eignet sich schließlich nur die dritte Klasse, die aus Polymer besteht und ebenfalls einen nicht linearen Widerstandsverlauf hat.
Die in der Elektronik eingesetzten PTC-Sicherungen haben den großen Vorteil, dass sie absolut wartungsfrei sind und dazu mehrfach ihre Schutzwirkung entfalten können. Bei der Auslösung von Schmelzsicherungen kann es bei hohen Abschaltströmen zu einem Lichtbogen kommen, dies ist bei einer PTC-Sicherung nicht der Fall. Darüber hinaus gelten die Sicherungen als besonders zuverlässig. Es gibt allerdings einige Nachteile: So sind PPTCs recht träge, was ihr Auslöseverhalten betrifft, da der Kaltleiter erst einmal eine gewisse Temperatur erreicht haben muss, um seinen Widerstand zu verändern. Bis dieser Punkt erreicht ist, können unter Umständen mehrere Sekunden vergehen. In diesem Zeitraum besteht die Möglichkeit, dass Ströme auftreten, die oberhalb des Auslösestroms liegen. Der Einsatz einer PTC-Sicherung ist daher nur für Geräte geeignet, die eine kurzzeitige Überlast vertragen.
Für die Absicherung von empfindlichen Schaltungen sind daher elektronische Sicherungen deutlich besser geeignet. Hinzu kommt, dass die Funktionalität einer PTC-Sicherung durch eine besonders hohe oder niedrige Umgebungstemperatur negativ beeinträchtigt werden kann. So ist es zum Beispiel bei niedrigen Außentemperaturen möglich, dass der Auslösestrom nicht mehr für die nötige Temperatur des Kaltleiters ausreicht. In der Folge können höhere Ströme fließen, die gegebenenfalls das zu schützende Gerät beschädigen. Bei hohen Außentemperaturen wird hingegen die Strombelastung des PTC-Widerstands sinken.
Um die korrekte PTC-Sicherung auszuwählen, gilt es einige wichtige Punkte zu beachten: So muss Ihnen der Strom, welcher im Normalbetrieb fließt (Ihold) ebenso bekannt sein wie die im Falle eines Fehlers auftretende maximale Stromstärke (Imax). Zudem sollten Sie die maximale Spannung (Vmax) sowie den Arbeitstemperaturbereich möglichst genau kennen.
Wie hoch ist die maximale Stromstärke einer PTC-Sicherung?
Gewöhnlich liegt die maximale Stromstärke, mit der eine PTC-Sicherung, je nach Ausführung, belastet werden kann, bei 40 Ampere. Durch die verhältnismäßig geringe Belastbarkeit empfiehlt sich eine Absicherung mit einer zusätzlichen Schmelzsicherung, um auch bei eventuell anfallenden höheren Stromstärken einen adäquaten Schutz bieten zu können.
Was ist der Haltestrom?
Es handelt sich dabei um den maximalen Wert des Betriebsstromes, der bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C nicht zu einem Auslösen der PTC-Sicherung führt.
Was versteht man unter einem Heißleiter?
Während ein PTC-Widerstand bei steigender Temperatur hochohmig wird, dreht ein NTC-Widerstand (Negative Temperature Coefficient) dann erst richtig auf. Wie die Bezeichnung NTC bereits andeutet, haben solche Widerstände einen negativen Temperaturkoeffizienten. Das bedeutet, dass sie bei hohen Temperaturen Strom besser leiten als das bei niedrigen Temperaturwerten der Fall ist.