PDF《始终安全可靠》

始终安全可靠 用于浪涌电流限制的PTC热敏电阻 2016年8月19日?fotolia NTC热敏电阻并不总是电源中的浪涌电流限制器(ICL)的必然选择.

在有着特别严格温度和功率要求的 应用场合,PTC热敏电阻能够提供更为可靠的防护.爱普科斯(EPCOS) PTC ICL额外的好处是能够提供 短路防护能力. 在开启驱动系统、逆变器或电源等电气设备时总会出现大电流,由于过大的浪涌电流会损坏敏感元件如 电源中的整流器或者烧坏保险丝,因此需要采取防护措施(图1).对于浪涌电流的限制有两种基本方 式:在电源电路中简单地布置防护设备作为浪涌电流限制器(ICL),或者在浪涌电流峰值消退后使用主动 旁路电路.这两种方式也分别被称为被动和主动ICL电路.对于特定应用来说,浪涌电流抑制技术的选 择取决于多个因素.最重要的是电源功率、设备遭受的浪涌电流的频率、工作温度范围以及系统成本要 求. 图1: 使用及不使用ICL时的浪涌电流 浪涌电流限制可以用于防止电流超过临界水平,避免烧坏保险丝或者毁怀整流器. Applications & Cases ? TDK Electronics AG ・ Edition

2019 ・ www.tdk-electronics.tdk.com 1/4 被动浪涌电流限制 对于额定功率最多为几瓦的小功率电源,最简单实用的浪涌电流限制方案是与负载串联一个普通电阻器.不过对于有着更高额定功率的电源,固定电阻的 功率损耗会显著影响整体效率.在这些情况下,NTC热敏电阻用作被动电流限制业已成为标准的ICL解决方案(图2). 图2: 使用NTC ICL的被动浪涌电流限制 NTC热敏电阻一旦受热,其初始时较高的阻值会降低至可忽略不计的水平,这一特性使得NTC ICL在额定功率最高约为500W的电源中成为标准 ICL解决方案. NTC热敏电阻在温度较低时阻值较高,在温度较高时阻值较低.在温度较低的状态,NTC ICL较高的初始电阻能够有效地吸收峰值浪涌电流.由于电流负载 的作用以及随之而来的自热作用,ICL阻值接着会降低为其室温阻值的百分之几.这一特性能够减小ICL在连续运行下的功率消耗,因此NTC ICL可以在电容 器完全充满电后仍留在电路中.最后,使用NTC ICL的成本较低,方案也易于实现. 专注于更高功率水平应用的低损耗解决方案 电源的设计越来越集中于尽可能地消除功率损耗.一旦额定功率超过越500W,被动电路解决方案的缺点就变得非常明显.如果ICL总是与负载串联,则其 带来的功率损耗会非常大.设备的额定功率越高,典型工作时间越长,附带功率损耗便越明显.假设NTC ICL的功率损耗占设备总功率的1%,电源的效率 为92%,则大约12.5%的总损耗都是由NTC引起的. 主动浪涌电流限制 因此对较高的功率水平,标准的做法是一旦浪涌电流峰值已经消退便使用继电器或可控硅旁路ICL.根据应用要求的不同,主动浪涌电流限制电路可以采用 功率电阻、NTC热敏电阻或PTC热敏电阻(图3)作为ICL部件.比如PTC热敏电阻经常用于混合动力或电动汽车的插入式车载充电器(OBC),此类充电器的 额定功率通常达到了几千瓦.虽然主动浪涌电流限制的益处对于额定功率大于500W的情况下才最为明显,不过该方法对于提高较低功率水平应用的性能可 能也是必要的.尽管主动浪涌电流限制自身系统成本稍微偏高,但是对于较低的额定功率应用,其可以减少功率损耗,而且可以采用相对便宜的额定值较 小的开关和半导体器件. 图3: 主动浪涌电流限制 在主动浪涌电流限制应用中,可以使用普通电阻、NTC热敏电阻或PTC热敏电阻作为ICL部件. Applications & Cases ? TDK Electronics AG ・ Edition