應用注釋作為電流保護裝置的PTC熱敏電阻使用方法

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

本文介紹了實現(xiàn)以下目的的應用。

? 限制勵磁涌流 ?

? 過電流保護 ?

? 電信用途 ?

PTC熱敏電阻的優(yōu)點

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，它們的電阻值相對較低。當電流流過PTC時，產(chǎn)生的熱量會提高PTC的溫度。一旦超過一定溫度(居里溫度)，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，并由此產(chǎn)生大電阻，然后限制過電流。故障原因消除后，PTC會冷卻下來，像一個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熱敏電阻是如何用于過電流保護的。

目錄

PTC熱敏電阻在限制勵磁涌流中的應用

應用：開關(guān)電源和車載充電器(OBC)的勵磁涌流限制

應用：工業(yè)逆變器中的勵磁涌流限制

PTC熱敏電阻在過電流保護中的應用

應用：直流電機的過電流保護

應用：螺線管的過電流保護

PTC熱敏電阻在電信過電流保護中的應用

應用：安全系統(tǒng)浪涌保護裝置(SPD)中的過電流保護

PTC熱敏電阻在限制勵磁涌流中的應用

應用：車載充電器(OBC)的勵磁涌流限制

開關(guān)電源(SMPS)的體積小、重量輕、性能優(yōu)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涌流流過裝置。這種勵磁涌流可能會對平滑電容器的使用壽命產(chǎn)生負面影響，損壞電源開關(guān)的觸點或破壞整流二極管。因此，需要限制SMPS的勵磁涌流。

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

當電源開關(guān)關(guān)閉、充電過程開始時，沒有充電的電容器像一個短路的電路，因此會產(chǎn)生很大的勵磁涌流。由于這時晶閘管處于高歐姆狀態(tài)(機械繼電器將處于打開狀態(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，晶閘管就會使PTC短路，施加電負載。

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

如果像過去一般采取的方式一樣，用固定電阻器來限制勵磁涌流，大工作電流會使電阻器熱應力過大，甚至破壞電阻器或?qū)е禄馂陌l(fā)生。

圖1開關(guān)電源中的勵磁涌流限制

浪涌電流限制器PTC 產(chǎn)品門戶

應用：工業(yè)逆變器的勵磁涌流限制

感應電機常用于工廠的風機、水泵、空調(diào)和其他設備。感應電機結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)實，其速度取決于電源的頻率。逆變器用于控制感應電機的轉(zhuǎn)速。這種變頻驅(qū)動(VFD)提高了電機的效率，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。當系統(tǒng)電源開啟時，直流鏈路電容器充電，這時的勵磁涌流的峰值是給電容器充電時所需的穩(wěn)定電流的幾倍。這種勵磁涌流會對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體器件。

勵磁涌流限制器(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磁涌流。

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(yè)逆變器中的勵磁涌流限制

浪涌電流限制器PTC 產(chǎn)品門戶

PTC熱敏電阻在過電流保護中的應用

應用：車載直流電機的過電流保護

當電機超載或電機停止旋轉(zhuǎn)(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(cè)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，采用PTC熱敏電阻。大電流會使PTC升溫。PTC的電阻隨后大幅增加，這反過來又將大電流降低到一個不會使系統(tǒng)熱應力過大的水平。例如，這種過電流保護熱敏電阻還用于驅(qū)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

過電流保護PTC 產(chǎn)品門戶

應用：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(zhí)行器，用于打印機、電子鎖等辦公自動化設備中。螺線管有直接作用類型、旋轉(zhuǎn)類型和其他類型。

電磁線圈因某種機械性障礙等上鎖時，驅(qū)動電路會因過電流狀態(tài)持續(xù)而發(fā)生破損。

當此類過電流持續(xù)流過時，PTC熱敏電阻會通過自身發(fā)熱提升電阻值來降低輸出電流，從而防止驅(qū)動電路破損。

圖4螺線管中的勵磁涌流保護

過電流保護PTC 產(chǎn)品門戶

PTC熱敏電阻在電信過電流保護中的應用

應用：安全系統(tǒng)浪涌保護裝置(SPD)中的過電流保護

用于電信應用的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，因為用于連接多個地點的火災警報系統(tǒng)、監(jiān)視攝像頭系統(tǒng)和其他網(wǎng)絡系統(tǒng)的信號電纜可能會被雷擊破壞，所以在這些系統(tǒng)的重要位置安裝浪涌保護裝置(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(cè)由用于過電壓保護的避雷器和電阻器組成。插座側(cè)是一個用于過電流保護的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)通常用于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(jié)中描述的非常相似。

圖5插入式浪涌保護裝置(SPD)保護電路的實例

通訊保護用PTC 產(chǎn)品門戶

審核編輯：湯梓紅