作為電流保護(hù)裝置的PTC熱敏電阻使用方法

應(yīng)用注釋作為電流保護(hù)裝置的PTC熱敏電阻使用方法

PTC熱敏電阻的一個(gè)特性是當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，它們會(huì)自行產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生很大的電阻。由于具有這種特性，它們被用作過(guò)電流保護(hù)裝置。

本文介紹了實(shí)現(xiàn)以下目的的應(yīng)用。

? 限制勵(lì)磁涌流 ?

? 過(guò)電流保護(hù) ?

? 電信用途 ?

PTC熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)

PTC熱敏電阻是一種基于具有高正溫度系數(shù)(PTC)的特殊半導(dǎo)體陶瓷材料的溫度相關(guān)電阻。在室溫下，它們的電阻值相對(duì)較低。當(dāng)電流流過(guò)PTC時(shí)，產(chǎn)生的熱量會(huì)提高PTC的溫度。一旦超過(guò)一定溫度(居里溫度)，PTC的電阻就會(huì)顯著增大。

這種效果可以用來(lái)保護(hù)電路或設(shè)備免受過(guò)電流的影響。在這種情況下，過(guò)電流使PTC達(dá)到一定的高溫，并由此產(chǎn)生大電阻，然后限制過(guò)電流。故障原因消除后，PTC會(huì)冷卻下來(lái)，像一個(gè)可重置熔斷器一樣再次發(fā)揮作用。由于具有這種特性，PTC熱敏電阻被用作過(guò)電流保護(hù)裝置。下面的示例應(yīng)用說(shuō)明了PTC熱敏電阻是如何用于過(guò)電流保護(hù)的。

目錄

PTC熱敏電阻在限制勵(lì)磁涌流中的應(yīng)用

應(yīng)用：開(kāi)關(guān)電源和車(chē)載充電器(OBC)的勵(lì)磁涌流限制

應(yīng)用：工業(yè)逆變器中的勵(lì)磁涌流限制

PTC熱敏電阻在過(guò)電流保護(hù)中的應(yīng)用

應(yīng)用：直流電機(jī)的過(guò)電流保護(hù)

應(yīng)用：螺線管的過(guò)電流保護(hù)

PTC熱敏電阻在電信過(guò)電流保護(hù)中的應(yīng)用

應(yīng)用：安全系統(tǒng)浪涌保護(hù)裝置(SPD)中的過(guò)電流保護(hù)

PTC熱敏電阻在限制勵(lì)磁涌流中的應(yīng)用

應(yīng)用：車(chē)載充電器(OBC)的勵(lì)磁涌流限制

開(kāi)關(guān)電源(SMPS)的體積小、重量輕、性能優(yōu)良，常用作電子設(shè)備的電源。當(dāng)SMPS開(kāi)啟時(shí)(例如，當(dāng)平滑電容器開(kāi)始充電時(shí))，會(huì)有一個(gè)高峰值勵(lì)磁涌流流過(guò)裝置。這種勵(lì)磁涌流可能會(huì)對(duì)平滑電容器的使用壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，損壞電源開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)或破壞整流二極管。因此，需要限制SMPS的勵(lì)磁涌流。

下面的電路圖是勵(lì)磁涌流限制器(ICL)電路的一個(gè)例子，其中的PTC熱敏電阻和晶閘管(或機(jī)械繼電器)組合在一起使用。

當(dāng)電源開(kāi)關(guān)關(guān)閉、充電過(guò)程開(kāi)始時(shí)，沒(méi)有充電的電容器像一個(gè)短路的電路，因此會(huì)產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流。由于這時(shí)晶閘管處于高歐姆狀態(tài)(機(jī)械繼電器將處于打開(kāi)狀態(tài))，與平滑電容器串聯(lián)的PTC將浪涌電流(電容器的充電電流)限制在期望的較低水平。一旦電容器充電，晶閘管就會(huì)使PTC短路，施加電負(fù)載。

在某些情況下，晶閘管(或機(jī)械繼電器)可能發(fā)生故障，不會(huì)使PTC短路。發(fā)生這種情況時(shí)，負(fù)載被加到電路上，大工作電流將使PTC升溫。PTC隨后進(jìn)入高歐姆狀態(tài)，從而將故障電流降低到一個(gè)不危險(xiǎn)的較低水平。PTC熱敏電阻能承受這種負(fù)載，不會(huì)損壞。

如果像過(guò)去一般采取的方式一樣，用固定電阻器來(lái)限制勵(lì)磁涌流，大工作電流會(huì)使電阻器熱應(yīng)力過(guò)大，甚至破壞電阻器或?qū)е禄馂?zāi)發(fā)生。

圖1開(kāi)關(guān)電源中的勵(lì)磁涌流限制

浪涌電流限制器PTC 產(chǎn)品門(mén)戶

應(yīng)用：工業(yè)逆變器的勵(lì)磁涌流限制

感應(yīng)電機(jī)常用于工廠的風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)和其他設(shè)備。感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)實(shí)，其速度取決于電源的頻率。逆變器用于控制感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種變頻驅(qū)動(dòng)(VFD)提高了電機(jī)的效率，從而降低了能耗。

逆變系統(tǒng)由轉(zhuǎn)換器部分和逆變器部分組成。直流鏈路電容器(平滑電容器)放在轉(zhuǎn)換器部分之后。當(dāng)系統(tǒng)電源開(kāi)啟時(shí)，直流鏈路電容器充電，這時(shí)的勵(lì)磁涌流的峰值是給電容器充電時(shí)所需的穩(wěn)定電流的幾倍。這種勵(lì)磁涌流會(huì)對(duì)電容器的使用壽命產(chǎn)生不利影響或者破壞暴露于電流的半導(dǎo)體器件。

勵(lì)磁涌流限制器(ICL)中的PTC熱敏電阻和晶閘管(或繼電器)相互結(jié)合在一起使用，使用它能很好地限制勵(lì)磁涌流。

PTC ICL的功能與在車(chē)載充電器應(yīng)用中描述的相同。同樣，PTC具有自保護(hù)特性(在電路故障時(shí)電阻增大)。

圖2工業(yè)逆變器中的勵(lì)磁涌流限制

浪涌電流限制器PTC 產(chǎn)品門(mén)戶

PTC熱敏電阻在過(guò)電流保護(hù)中的應(yīng)用

應(yīng)用：車(chē)載直流電機(jī)的過(guò)電流保護(hù)

當(dāng)電機(jī)超載或電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)(鎖定)時(shí)，會(huì)有過(guò)電流流過(guò)電機(jī)。這會(huì)導(dǎo)致線圈的熱應(yīng)力過(guò)大。PTC熱敏電阻可以有效地保護(hù)電機(jī)免受過(guò)電流的影響。

例如，汽車(chē)的側(cè)鏡被物體擋住，駕駛員試圖設(shè)置或收回它時(shí)，電機(jī)會(huì)鎖定。這將導(dǎo)致過(guò)電流通過(guò)電機(jī)繞組。為了防止熱應(yīng)力過(guò)大，采用PTC熱敏電阻。大電流會(huì)使PTC升溫。PTC的電阻隨后大幅增加，這反過(guò)來(lái)又將大電流降低到一個(gè)不會(huì)使系統(tǒng)熱應(yīng)力過(guò)大的水平。例如，這種過(guò)電流保護(hù)熱敏電阻還用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)鎖定和電動(dòng)座椅的電機(jī)。

圖3車(chē)載直流電機(jī)保護(hù)的示例

過(guò)電流保護(hù)PTC 產(chǎn)品門(mén)戶

應(yīng)用：螺線管過(guò)的電流保護(hù)

螺線管通過(guò)線圈的磁力使電樞運(yùn)動(dòng)，是一種簡(jiǎn)單方便的執(zhí)行器，用于打印機(jī)、電子鎖等辦公自動(dòng)化設(shè)備中。螺線管有直接作用類型、旋轉(zhuǎn)類型和其他類型。

電磁線圈因某種機(jī)械性障礙等上鎖時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路會(huì)因過(guò)電流狀態(tài)持續(xù)而發(fā)生破損。

當(dāng)此類過(guò)電流持續(xù)流過(guò)時(shí)，PTC熱敏電阻會(huì)通過(guò)自身發(fā)熱提升電阻值來(lái)降低輸出電流，從而防止驅(qū)動(dòng)電路破損。

圖4螺線管中的勵(lì)磁涌流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)PTC 產(chǎn)品門(mén)戶

PTC熱敏電阻在電信過(guò)電流保護(hù)中的應(yīng)用

應(yīng)用：安全系統(tǒng)浪涌保護(hù)裝置(SPD)中的過(guò)電流保護(hù)

用于電信應(yīng)用的PTC熱敏電阻還可用于工廠和辦公樓的各種安全系統(tǒng)。例如，因?yàn)橛糜谶B接多個(gè)地點(diǎn)的火災(zāi)警報(bào)系統(tǒng)、監(jiān)視攝像頭系統(tǒng)和其他網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信號(hào)電纜可能會(huì)被雷擊破壞，所以在這些系統(tǒng)的重要位置安裝浪涌保護(hù)裝置(SPD)。

下圖是一個(gè)使用可替換插入式SPD的保護(hù)電路的例子。插頭側(cè)由用于過(guò)電壓保護(hù)的避雷器和電阻器組成。插座側(cè)是一個(gè)用于過(guò)電流保護(hù)的PTC熱敏電阻。

TDK為電信應(yīng)用提供了一全套PTC熱敏電阻。電信對(duì)保護(hù)器(TPP)通常用于SPD，每一個(gè)都包含兩個(gè)封裝在塑料外殼中的PTC熱敏電阻。

PTC的功能與上一節(jié)中描述的非常相似。

圖5插入式浪涌保護(hù)裝置(SPD)保護(hù)電路的實(shí)例

通訊保護(hù)用PTC 產(chǎn)品門(mén)戶

審核編輯：湯梓紅