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Jul 29, 2023

Il Polifusibile: Impostato

Hai fusibili ovunque, ma nessuno in grado di sostituire quello appena bruciato? Entra nel club! Esiste però un’alternativa: il polifusibile. Scopri come la sua intelligente costruzione chimica lo consente

Hai fusibili ovunque, ma nessuno in grado di sostituire quello appena bruciato? Entra nel club! Esiste però un’alternativa: il polifusibile. Scopri come la sua intelligente costruzione chimica gli consente di ripristinarsi automaticamente.

Quante volte ti è saltato un fusibile? Il fusibile sacrificale è un ottimo componente, poiché previene danni al prezioso circuito che hai appena costruito. Ma poi, subito dopo, hai il fastidio di cercare il sostituto corretto. E, se non sei riuscito a risolvere il problema che ha fatto bruciare il fusibile, beh, anche il nuovo fusibile si brucia, aggravando il problema! Non sarebbe bello se potessimo avere un fusibile autoripristinante? Bene, ci sono gli interruttori automatici. Tuttavia, questi sono dispositivi elettromeccanici che devi resettare da solo e non puoi davvero ottenerli con valori nominali inferiori a 1 A. Inoltre, sono più adatti per applicazioni ad alta tensione (beh, alta per noi tipi di elettronica, comunque) come quadri elettrici di rete.Ma esiste un dispositivo che fa quello che vogliamo, capace di proteggere circuiti a bassa tensione con un consumo di corrente fino a circa 100 mA. Si chiama polifusibile. I fusibili polivalenti sono, in un certo senso, simili ai resistori con coefficiente di temperatura positivo (PTC) in quanto inizialmente hanno una bassa resistenza. Tuttavia, a differenza dei PTC, è l'effetto di autoriscaldamento causato dal flusso di grandi correnti che fa sì che raggiungano un'elevata resistenza, limitando così la corrente a un valore sicuro. Furono scoperti e brevettati da Gerald Pearson presso i Bell Laboratories nel 1939 e sono ancora ampiamente utilizzati nelle apparecchiature elettroniche professionali. Questi dispositivi contengono una sostanza polimerica organica nella quale sono state impregnate particelle di carbonio. Il polimero è solitamente in uno stato cristallino con le sue particelle di carbonio a stretto contatto che forniscono una buona conduzione a basse correnti. Quando scorre una corrente maggiore, il carbonio si riscalda, provocando l'espansione del polimero in uno stato amorfo. Ciò provoca la separazione delle particelle di carbonio, determinando un aumento della resistenza e una conseguente riduzione della corrente. La corrente residua che scorre in condizioni di guasto solitamente manterrà il dispositivo sufficientemente caldo da limitare la corrente finché non viene rimossa la causa del sovraccarico. A questo punto si raffredda nuovamente permettendo alla corrente legata al corretto funzionamento di fluire nuovamente. I polifusibili hanno un breve ma apprezzabile ritardo nel loro funzionamento. Per questo motivo non proteggono da sovratensioni e picchi di grandi dimensioni. Il loro vantaggio principale è la natura autoripristinante, che li rende molto utili per la protezione contro sovraccarichi e cortocircuiti a breve termine, ad esempio, nei circuiti Power-over-Ethernet (PoE).

Disponibile in un'ampia varietà di fattori di forma, sia come tipo a foro passante che SMD, come mostrato inFigura1 , hanno valori nominali da 100 mA fino a circa 5 A e sono destinati principalmente a circuiti a bassa tensione fino a circa 30 V. Le loro specifiche includono una corrente di mantenimento, la corrente alla quale non interverranno mai, e una corrente di intervento, il minimo corrente alla quale è garantito che intervengano. La corrente di intervento è solitamente circa il doppio della corrente di mantenimento. Poiché per il loro funzionamento si basano sull'aumento della temperatura, le loro specifiche cambiano con temperature ambiente più elevate. Dopo una condizione di trip, la loro resistenza si riduce a un valore inferiore abbastanza rapidamente, ma potrebbe richiedere molto tempo, a volte giorni, per tornare alla bassa resistenza iniziale. Questo è qualcosa da tenere a mente quando si progetta con loro. Essendo un componente economico e compatto, i fusibili polivalenti sono ottimi per la protezione "imposta e dimentica" nei circuiti che possono essere soggetti a condizioni di sovraccarico occasionali.

Nota dell'editore: questo articolo appare nell'edizione di settembre/ottobre di Elektor.