啥是热敏电阻?
热敏电阻是一种特殊功能的电阻,属于敏感元件的一类,听名字可以知道,它特点是对温度比较敏感,可以在不同温度下有着不同的电阻值,我们充分利用它这个特性可以帮助我们实现开关电源设计。热敏电阻可以分为正温度系数热敏电阻(PTC)和负温度系数热敏电阻(NTC)。大多数情况下,开关电源使用的是 NTC。
他俩的典型特性是:
PTC 在温度越高时电阻值越大
NTC 在温度越高时电阻值越低。
PTC 的原理和实战应用
PTC 热敏电阻通上电温度上升,可以发热,除当做加热元件外,还可当做“开关”的作用,下面具体分析一下。PTC 接入电后有两个过程。
第一,当电路中的电流通过 PTC 电阻后,温度迅速上升,当超过居里点温度后电阻阻值变大,限制电流变大,然后电流的变小使元器件温度降低;第二,当温度降低,PTC 热敏电阻阻值又会减小,随后电路电流又会变大,导致元件温度升高,反反复复。所以 PTC 具有让温度保持在一定范围的功能,同时又有开关的作用。
此外利用这种特性还能造小太阳暖风机、烘衣机、电蚊香等等,还能对电器过热以后起到过温保护功能。像现在很火的新能源汽车比某迪秦 plus 上面,空调上的热风就来自 PTC 加热器。
NTC 的原理和实战应用
在我们开关电源设计验证阶段中,当我们电源上电的一瞬间,会产生很大的浪涌涌入电路,会对我们电路造成一定的破坏性。
当我们在电子设计过程中,选用 NTC 电阻,上电瞬间 NTC 还没热,此时 NTC 阻值很大,对浪涌电流 Inrush Current 有一定的抑制作用,当电流通过 NTC 后,NTC 发热,阻值就会迅速减小,不会对电路产生太大影响。
NTC 的选型
零功率电阻值(R25)
最大工作电流
热时间常数
NTC 热敏电阻选型,大多数常用的是 2.5D15,5D-9,5D11,10D-9 等几种型号,如下是 NTC 选型的主要参数。
零功率电阻值(R25)
该名词指的是在环境温度 25℃时测出零功率电阻值。热敏电阻以环境温度 25℃时测得的零功率电阻值作为它的标称阻值。假设电源额定输入为 220Vac,内阻为 1Ω,允许的最大启动电流为 60A,那么选取的功率型 NTC 在初始状态下的最小阻值为:Rmin=(220×1.414/60)-1=4.2(Ω),建议选用 NTC 电阻的 R25 阻值≥4.2Ω。
最大工作电流
热敏电阻在环境温度于 25℃ 允许通过 NTC 电阻的最大持续电流值。该电流值选用的话,电路实际工作电流 < NTC 电阻的最大工作电流。很多电源是宽电压设计(AC 85V-264V),但产品的功率是固定的,因此要注意在低电压输入时,工作电流要比高电压输入时高许多,因为功率一定,根据 P=UI,小电压肯定要比大电压的工作电流大得多。
热时间常数
在零功率条件下,当温度发生突然变化的时候,NTC 电阻变化到实际温度后相应阻值所需时间的 63.2%。这个参数可以简单认为是热敏电阻的反应速度。