熱敏電阻ptc的伏安特性的應用（電流保護裝置PTC熱敏電阻的使用方法）

2023-05-09 09:56:44 6

PTC熱敏電阻的一個特性是當電流過大時，它們會自行產生熱量，產生很大的電阻。由於具有這種特性，它們被用作過電流保護裝置。

PTC熱敏電阻的優點：

PTC熱敏電阻是一種基於具有高正溫度係數(PTC)的特殊半導體陶瓷材料的溫度相關電阻。在室溫下，它們的電阻值相對較低。當電流流過PTC時，產生的熱量會提高PTC的溫度。一旦超過一定溫度(居裡溫度)，PTC的電阻就會顯著增大。這種效果可以用來保護電路或設備免受過電流的影響。在這種情況下，過電流使PTC達到一定的高溫，並由此產生大電阻，然後限制過電流。故障原因消除後，PTC會冷卻下來，像一個可重置熔斷器一樣再次發揮作用。由於具有這種特性，PTC熱敏電阻被用作過電流保護裝置。下面的示例應用說明了PTC熱敏電阻是如何用於過電流保護的。

本文介紹了實現以下目的的應用：

1、限制勵磁湧流；

2、過電流保護；

3、電信用途；

一、PTC熱敏電阻在限制勵磁湧流中的應用1、車載充器(OBC)的勵磁湧流限制

開關電源(SMPS)的體積小、重量輕、性能優良，常用作電子設備的電源。當SMPS開啟時(例如，當平滑電容器開始充電時)，會有一個高峰值勵磁湧流流過裝置。這種勵磁湧流可能會對平滑電容器的使用壽命產生負面影響，損壞電源開關的觸點或破壞整流二極體。因此，需要限制SMPS的勵磁湧流。

圖1　開關電源中的勵磁湧流限制

2、工業逆變器的勵磁湧流限制

感應電機常用於工廠的風機、水泵、空調和其他設備。感應電機結構簡單、結實，其速度取決於電源的頻率。逆變器用於控制感應電機的轉速。這種變頻驅動(VFD)提高了電機的效率，從而降低了能耗。

逆變系統由轉換器部分和逆變器部分組成。直流鏈路電容器(平滑電容器)放在轉換器部分之後。當系統電源開啟時，直流鏈路電容器充電，這時的勵磁湧流的峰值是給電容器充電時所需的穩定電流的幾倍。這種勵磁湧流會對電容器的使用壽命產生不利影響或者破壞暴露於電流的半導體器件。勵磁湧流限制器(ICL)中的PTC熱敏電阻和晶閘管(或繼電器)相互結合在一起使用，使用它能很好地限制勵磁湧流。PTC ICL的功能與在車載充電器應用中描述的相同。同樣，PTC具有自保護特性(在電路故障時電阻增大)。

圖2　工業逆變器中的勵磁湧流限制

二、PTC熱敏電阻在過電流保護中的應用1、車載直流電機的過電流保護

當電機超載或電機停止旋轉(鎖定)時，會有過電流流過電機。這會導致線圈的熱應力過大。PTC熱敏電阻可以有效地保護電機免受過電流的影響。例如，汽車的側鏡被物體擋住，駕駛員試圖設置或收回它時，電機會鎖定。這將導致過電流通過電機繞組。為了防止熱應力過大，採用PTC熱敏電阻。大電流會使PTC升溫。PTC的電阻隨後大幅增加，這反過來又將大電流降低到一個不會使系統熱應力過大的水平。例如，這種過電流保護熱敏電阻還用於驅動電動鎖定和電動座椅的電機。

圖3　車載直流電機保護的示例

2、螺線管過的電流保護

螺線管通過線圈的磁力使電樞運動，是一種簡單方便的執行器，用於印表機、電子鎖等辦公自動化設備中。螺線管有直接作用類型、旋轉類型和其他類型。電磁線圈因某種機械性障礙等上鎖時，驅動電路會因過電流狀態持續而發生破損。當此類過電流持續流過時，PTC熱敏電阻會通過自身發熱提升電阻值來降低輸出電流，從而防止驅動電路破損。

圖4　螺線管中的勵磁湧流保護

三、PTC熱敏電阻在電信過電流保護中的應用應用：安全系統浪湧保護裝置(SPD)中的過電流保護

用於電信應用的PTC熱敏電阻還可用於工廠和辦公樓的各種安全系統。例如，因為用於連接多個地點的火災警報系統、監視攝像頭系統和其他網絡系統的信號電纜可能會被雷擊破壞，所以在這些系統的重要位置安裝浪湧保護裝置(SPD)。下圖是一個使用可替換插入式SPD的保護電路的例子。插頭側由用於過電壓保護的避雷器和電阻器組成。插座側是一個用於過電流保護的PTC熱敏電阻。

TDK為電信應用提供了一全套PTC熱敏電阻。電信對保護器(TPP)通常用於SPD，每一個都包含兩個封裝在塑料外殼中的PTC熱敏電阻。

PTC的功能與上一節中描述的非常相似。