充電器用正溫度系數(shù)熱敏電阻

充電器用正溫度系數(shù)熱敏電阻自我防護(hù)式充電電阻器以PTC（正溫度系數(shù)）陶瓷為基礎(chǔ)，用于平滑電源中的電容器。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，它們會(huì)將電流限定在安全水平。普通電阻在電容充電時(shí)常用來(lái)限制電流。不過(guò)，這常有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)短接電容器時(shí)，如果電容器短路或者繼電器失靈，電阻器將持續(xù)暴露在大功率電平下。這可能導(dǎo)致電阻器或者整個(gè)系統(tǒng)遭到破壞。愛(ài)普科斯采用基于PTC陶瓷的新式J20X系列充電電阻器，現(xiàn)已研發(fā)出一種專(zhuān)業(yè)解決方案：在自我防護(hù)的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了相對(duì)緊湊的尺寸。如下表所示，J20X系列包括J201、J202和J204產(chǎn)品。PTC充電電圖器主要數(shù)據(jù)表重號(hào)定購(gòu)代瑪U(kuò)maxMRn[Ohm]酣醛樹(shù)脂封裝：J201*B59201J0140B010550口土加%J202*B59202J0135B01065056±30%)J204*B59204J0130B010800100±25%J105B59105J0130A02036022±25%J107B59107J0130A02062056±25%J109B59109J0130A020800100±25%帶引線(xiàn)圓片:B750B59750B0120A07036025±25%B751B5975IB0120A07036050±25%B752B59752B0120A0703608口土坐跖B753B59753B0120A070620120±25%B754B59754B0120A070620150±25%B755B59755B0115A070800500±25%帶引線(xiàn)圓片，包封：C1412B59412C1130A070620120±25%C1451B59451C1130A07047056±25%新設(shè)計(jì)勿用J20X系列的典型應(yīng)用范圍為500W至50kW功率范圍內(nèi)的工業(yè)電源、變頻器以及UPS（不間斷電源）系統(tǒng)。在這些應(yīng)用中，鏈路電容器用于平整生成的直流電壓或者在鏈路中用作儲(chǔ)能裝置。當(dāng)電容器充電時(shí)，通常需要串聯(lián)一個(gè)電阻器來(lái)限制充電電流，以免產(chǎn)生超過(guò)允許范圍的強(qiáng)電

流峰值。一般是采用固定式普通電阻或負(fù)溫度系數(shù)（NTC）電阻實(shí)現(xiàn)這一功能。在大多數(shù)情況下，會(huì)在充電之后使用一個(gè)由時(shí)間或電壓控制的繼電器來(lái)短接限流元件。充電電流的制約對(duì)整流器和轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)楫a(chǎn)生的沖擊電流峰值如果未得到限制，可能會(huì)觸發(fā)熔絲或使整流器遭受超過(guò)允許范圍的強(qiáng)電流。圖1所示為傳統(tǒng)整流器或轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的方塊圖。,3葡1：采用平滑電容器的整流器方塊圖電源線(xiàn)整治器直端鏈路負(fù)載猾逋電阻器會(huì)限制充電電流口當(dāng)電容器充電后,段電器就會(huì)短路電阻器「以免發(fā)生運(yùn)行損耗.如果運(yùn)行時(shí)沒(méi)有干擾，那么上述普通電阻器和繼電器的組合足以限制充電電流。不過(guò)，在充電期間或充電后發(fā)生的干擾可能會(huì)導(dǎo)致這些電阻器徹底失靈，并因此導(dǎo)致系統(tǒng)其它元件的全面故障。為處理典型故障，比如電容器短路或短路開(kāi)關(guān)失靈，建議使用J20X系列自我防護(hù)式充電電阻器。在無(wú)故障充電中，這些元件的作用就像固定式普通電阻器，可制約充電電流的峰值。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，PTC陶瓷的溫度和內(nèi)阻將隨加大的歐姆損耗一同增加（見(jiàn)圖2），并將電流限定在安全級(jí)別。強(qiáng)短路電流可加熱PTC陶瓷，導(dǎo)致其電阻大幅度增加「電阻溫度（七）相比之下，如果將固定電阻器用作充電電流限制器，上述故障將導(dǎo)致電阻器產(chǎn)生相當(dāng)高的功率耗損，這會(huì)要求元件要有一定大的尺寸，這很不經(jīng)濟(jì)。以下特殊實(shí)例（見(jiàn)圖3）可清楚說(shuō)明這一功能原理。U S3：整端器電路整端器在配有平滑電容器和自我防護(hù)式充電電阻器的三相電力系統(tǒng)中的典型配■ , 置U以ECJ7M

G~T~-4'―:口-4 h口/■ Q?wa—a—■|0OG 芭芭苫上述電路采用三相橋式整流器，并將其接至相導(dǎo)線(xiàn)電壓為400VRMS的電源中。其中平滑電容器的電容為94。f并聯(lián)電路含有兩個(gè)B59204J0130B010型充電電阻器，用于限定沖擊電流。亦稱(chēng)為零電位電阻器，其額定電阻在25℃的環(huán)境溫度下為100。在這種情況下，需要并聯(lián)兩元件：因?yàn)殡娔鼙仨氃诔潆娖陂g內(nèi)傳到電容器，這會(huì)使單個(gè)B59204J0130B010電阻器開(kāi)始發(fā)熱，直至溫度高出允許范圍，結(jié)果便導(dǎo)致電阻大大加強(qiáng)。這一情況應(yīng)當(dāng)避免，否則將無(wú)法對(duì)鏈路電容器進(jìn)行徹底充電?？梢允褂孟旅娴墓接?jì)算出所需J20X系列元件的數(shù)量：2c如（TrlT^J其中：n 所需J2口電件的數(shù)量C；蓬路電溶器的電容￡單位：F）y 電容器的最大充電電壓費(fèi)位：的：.dh支口洗電電阻器的熱容〔單位打麻了TRefPTC陶音的參考溫度4沮位：以由欲充電電阻器插頭點(diǎn)的最高環(huán)境溫度（單位/因

如果說(shuō)元件B59204J0130B010大約有2J/K的熱容，參考溫度為130℃，那么既可串聯(lián)也可并聯(lián)兩元件。滿(mǎn)足上述等式可確保PTC陶瓷在充電完畢之前不會(huì)超出參考溫度，并且維持在低電阻范圍內(nèi)。當(dāng)達(dá)到電容器95%的極限充電電壓時(shí)，并聯(lián)的J20X元件將被短路，同時(shí)將接入負(fù)荷（以20固定電阻器為代表）。因此兩個(gè)J204元件構(gòu)成的并聯(lián)電路的性能與一個(gè)50的固定電阻相當(dāng)。有關(guān)無(wú)故障充電的情況，請(qǐng)參見(jiàn)圖4所示電流時(shí)間圖。圖小w-PTC電阻器與歐姆電阻器在正常充電下之時(shí)間曲線(xiàn)圖Time㈣對(duì)PTC電阻器（藍(lán)色）與普通電阻器Time㈣（紅色）來(lái)說(shuō)，充電期間流動(dòng)的電流幾乎相同口在這兩種情況下，充電電流的時(shí)間曲線(xiàn)幾乎相同。PTC陶瓷與固定電阻在電流特性方面的細(xì)微差別的產(chǎn)生原因是：PTC熱敏電阻的電阻溫度特性形狀特殊；另外，PTC陶瓷在開(kāi)啟時(shí)的對(duì)電壓的依賴(lài)性非常強(qiáng)。在計(jì)算峰值沖擊電流時(shí)，一定要考慮電壓依賴(lài)性。約過(guò)190ms之后，充電完畢，充電電阻器便會(huì)短路。能量吸收曲線(xiàn)以及加熱程度同樣相差無(wú)幾（見(jiàn)圖5）。二者的最高點(diǎn)均與電容器在短路時(shí)的能量相對(duì)應(yīng)。圓圈5：充電期間能量吸收?qǐng)D能量PTC陶笛（藍(lán)色，?以及普通電阻器（紅色）的能量吸收在正常充電期間大同小異口當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，PTC熱敏電阻用作限流元件的優(yōu)勢(shì)就會(huì)十分明顯。如果繼電器接通失敗，負(fù)荷電流將流經(jīng)充電電阻器，并產(chǎn)生強(qiáng)大的熱應(yīng)力，這要求電阻器有相應(yīng)的尺寸。若采用基于PTC陶瓷的充電電阻器，其電阻會(huì)由于強(qiáng)大的起始功率損耗而升至數(shù)10k，從而能夠在故障發(fā)生期間限定電流（參見(jiàn)圖6）。在約三秒之后，先流經(jīng)兩電阻器然后流經(jīng)總體電路的電流已跌至數(shù)10mA。有關(guān)吸取能量的比較，請(qǐng)參見(jiàn)圖7。圖8:縫電器失員時(shí)的電睛圖了：維電器失靈時(shí)的能量吸收。0。?？?。0圖8:縫電器失員時(shí)的電睛圖了：維電器失靈時(shí)的能量吸收。0。。口?。0『u9B76rn-43?=而期大約4秒鐘后,PTC陶笛的能量吸收保持穩(wěn)定，不過(guò)使用普通電阻器時(shí)則繼續(xù)增加（紅色）口當(dāng)舞電器故障時(shí)，PTC陶笛開(kāi)始發(fā)熱,然后電流約m秒鐘（藍(lán)色）后降到安全冰■平.在進(jìn)入高阻狀態(tài)后，PTC陶瓷將能量吸收限定為非關(guān)鍵值，而固定歐姆電阻器的吸收能量則呈直線(xiàn)上升。在該實(shí)例中，考慮到溫度降額，固定電阻器必須具有200W以上的額定功率，才能防止過(guò)熱以及隨后的損壞。故障電容器在充電開(kāi)始時(shí)發(fā)生短路強(qiáng)大的沖擊電流在約150ms之后使兩個(gè)自我防護(hù)式充電電阻器產(chǎn)生高電阻性，進(jìn)而限制電流。而流經(jīng)固定電阻器的電流則僅由極低的電源線(xiàn)電阻進(jìn)行限定，因此固定電阻器中會(huì)產(chǎn)生非常高功率的能量轉(zhuǎn)換。

圖口:電容器短路時(shí)的電端曲線(xiàn)當(dāng)電容器發(fā)生短路時(shí),流經(jīng)PTC陶笛的電流立刻下降到非關(guān)援值,而使用普通電阻器時(shí)，電端保持在高位值不變（缸色）.在短時(shí)間內(nèi)，并聯(lián)的兩個(gè)自我防護(hù)