行NTC熱敏電阻隨聊常識(shí)
發(fā)布時(shí)間：2017/9/26 訪問(wèn)人數(shù)：1931次
NTC熱敏電阻一旦受熱，其初始時(shí)較高的阻值會(huì)降低至可忽略不計(jì)的水平，這一特性使得NTC ICL在額定功率最高約為500W的電源中成為標(biāo)準(zhǔn)ICL解決方案。NTC熱敏電阻在溫度較低時(shí)阻值較高，在溫度較高時(shí)阻值較低。在溫度較低的狀態(tài)，NTC ICL較高的初始電阻能夠有效 地吸收峰值浪涌電流。由于電流負(fù)載的作用以及隨之而來(lái)的自熱作用，ICL阻值接著會(huì)降低為其室溫阻值的百分之幾。這 一特性能夠減小ICL在連續(xù)運(yùn)行下的功率消耗，因此NTC ICL可以在電容器完全充滿電后仍留在電路中。最后，使用NTC ICL的成本較低，方案也易于實(shí)現(xiàn)。
專注于更高功率水平應(yīng)用的低損耗解決方案 電源的設(shè)計(jì)越來(lái)越集中于盡可能地消除功率損耗。一旦額定功率超過(guò)越500W，被動(dòng)電路解決方案的缺點(diǎn)就變得非常明顯。如果ICL總是與負(fù)載串聯(lián)，則其帶來(lái)的功率損耗會(huì)非常大。設(shè)備的額定功率越高，典型工作時(shí)間越長(zhǎng)，附帶功率損耗便越明顯。假設(shè)NTC ICL的功率損耗占設(shè)備總功率的1%，電源的效率為92%，則大約12.5%的總損耗都是由NTC引起的。
主動(dòng)浪涌電流限制 因此對(duì)較高的功率水平，標(biāo)準(zhǔn)的做法是一旦浪涌電流峰值已經(jīng)消退便使用繼電器或可控硅旁路ICL。根據(jù)應(yīng)用要求的不同，主動(dòng)浪涌電流限制電路可以采用功率電阻、NTC熱敏電阻或PTC熱敏電阻作為ICL部件。比如PTC熱敏電阻經(jīng)常用于混合動(dòng)力或電動(dòng)汽車的插入式車載充電器(OBC)，此類充電器的額定功率通常達(dá)到了幾千瓦。雖然主動(dòng)浪涌電流限制的益處對(duì)于額定功率大于500W的情況下才最為明顯，不過(guò)該方法對(duì)于提高較低功率水平應(yīng)用的性能可能也是必要的。盡管主動(dòng)浪涌電流限制自身系統(tǒng)成本稍微偏高，但是對(duì)于較低的額定功率應(yīng)用，其可以減少功率損耗，而且可以采用 相對(duì)便宜的額定值較小的開(kāi)關(guān)和半導(dǎo)體器件。
何時(shí)適宜采用PTC熱敏電阻作為ICL在某些應(yīng)用中，使用PTC熱敏電阻作為ICL可提供優(yōu)異的性能。NTC ICL在電源打開(kāi)時(shí)的阻值取決于環(huán)境溫度。在較低的環(huán)境溫度下NTC熱敏電阻的阻值會(huì)比較高，導(dǎo)致充電電流較低、充電時(shí)間較長(zhǎng)。而另一方面，較高的環(huán)境溫度會(huì)限制NTC ICL抑制浪涌電流的能力，因?yàn)镹TC熱敏電阻已經(jīng)處于低阻狀態(tài)。這種溫度依賴性會(huì)對(duì)部分應(yīng)用，特別是工作溫度 范圍較寬的應(yīng)用造成問(wèn)題。比如，在北方冬季使用的戶外電源，可能永遠(yuǎn)難以升得足夠熱以使電阻值降得足夠低。相反，熱水循環(huán)泵在啟動(dòng)時(shí)可能已經(jīng)很熱了，這會(huì)使得NTC熱敏電阻無(wú)法限制浪涌電流。在系統(tǒng)關(guān)閉后，NTC熱敏電阻 的冷卻時(shí)間通常在30S至120S間變動(dòng)，具體時(shí)間取決于特定的設(shè)備、安裝方式以及環(huán)境溫度。僅當(dāng)NTC ICL完全冷卻后才能夠再次限制充電電流。在很多情況下，該冷卻時(shí)間已經(jīng)足夠快；但是有時(shí)在NTC充分冷卻之前便需要對(duì)浪涌電流進(jìn)行有效的限制。這可能出現(xiàn)在直流母線電容器的快速放電中，在逆變器驅(qū)動(dòng)的家用電氣如新型洗衣機(jī)和烘干機(jī)中便會(huì)出 現(xiàn)這種情況。在短暫的斷電之后必要的冷卻時(shí)間是非常關(guān)鍵的。因此，主動(dòng)浪涌電流限制設(shè)計(jì)必須總是考慮到所有可能 的NTC ICL仍在低阻狀態(tài)時(shí)浪涌電流峰值出現(xiàn)的情況。在這兩種情況下，PTC熱敏電阻都可以提供有效的浪涌電流限制方案。
內(nèi)置自我保護(hù)功能
在正常的工作條件下，PTC ICL作為一個(gè)普通電阻使用。當(dāng)電源打開(kāi)，元件溫度與環(huán)境溫度相同時(shí)，PTC ICL依型號(hào)不同 阻值在20 歐至500 歐之間變動(dòng)。這已足夠限制浪涌電流峰值。一旦直流母線電容器完全充電，PTC ICL便被旁路掉，
如果充電電路出現(xiàn)故障，PTC熱敏電阻的特殊功能便可發(fā)揮作用保護(hù)電路。當(dāng)電流通過(guò)該元件，PTC熱敏電阻溫度會(huì)升 高，阻值也會(huì)顯著增加。因此，得益于其自保護(hù)功能，PTC熱敏電阻在以下失效模式下有著先天的優(yōu)勢(shì)：
– 電容器短路
– 當(dāng)直流母線電容器充電后電流限制元件未被旁路（開(kāi)關(guān)元件失效）。
所有這些失效模式都有一個(gè)共同點(diǎn)：電流限制元件受到熱應(yīng)力。有兩種方式可以保證ICL元件不會(huì)在類似情況下?lián)p壞：使 用一個(gè)具有足夠額定功率的功率電阻或者使用PTC熱敏電阻。設(shè)計(jì)使得其在直接連接至最 大額定電壓的供電電壓時(shí)也能工作，且無(wú)需額外的電流限制措施，因?yàn)镻TC ICL具有自保護(hù)功能。在出現(xiàn)過(guò)大電流如短 路的情況下，PTC溫度會(huì)升高，從而導(dǎo)致其阻值顯著上升，這樣PTC熱敏電阻自己便可以將電流限制至非臨界水平（圖4）。
如果出現(xiàn)了電容器短路情況，通過(guò)PTC陶瓷電阻的電流會(huì)迅速下降至非臨界值（藍(lán)色）。不過(guò)，若使用普通電阻，電流會(huì)維持 在較高的恒定值（紅色）。
PTC熱敏電阻在一些應(yīng)用中作為主動(dòng)浪涌電流限制的ICL元件有著一些關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：
– 其ICL功能不會(huì)受到極端工作溫度的影響。
– 一旦負(fù)載關(guān)閉便可以實(shí)現(xiàn)有效的浪涌電流限制，冷卻已經(jīng)在正常工作時(shí)進(jìn)行。
– 對(duì)由電路故障引發(fā)的電流過(guò)載有著自保護(hù)功能。
南京時(shí)恒電子科技有限公司，主要進(jìn)行NTC熱敏電阻器各類熱敏電阻產(chǎn)品的新工藝、新技術(shù)、新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。公司為“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”，“江蘇省民營(yíng)科技企業(yè)”。建有經(jīng)江蘇省科學(xué)技術(shù)廳批準(zhǔn)的“江蘇省NTC熱敏陶瓷材料工程技術(shù)研究中心”，該中心是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、省內(nèi)唯一的NTC熱敏陶瓷材料研究機(jī)構(gòu)，具有很強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。
時(shí)恒電子：http://www.shiheng.com.cn
