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带您了解NTC和PTC热敏电阻的组合电流控制

 当保险丝和组件被打开时,高功率负载是一个主要的压力因素,因为它们会导致非常高的电流流动。为避免这种情况,提供基于 NTC 和 PTC 热敏电阻的陶瓷 EPCOS 浪涌电流限制器 (ICL) – 组合使用时可形成强大的组合。

当电源、变频器或车载充电器等大功率负载通电时,短时间内会出现可能是额定电流数倍的电流。这可能会导致不良影响,例如熔断器跳闸,甚至损坏系统。两种类型的负载尤其会导致高涌入电流:一方面,它们是电感性负载,例如电机和变压器,它们需要非常高的电流才能产生磁场。另一组是直流链路中的大电容电容器,在连接时会产生非常高的充电电流,这对电容器本身以及整流器来说都是一个相当大的压力因素。

简单的方法是使用低欧姆功率电阻器来限制浪涌电流。然而,这确实有一个缺点,即在正常模式下,这些贴片电阻器上会出现不应忽略的功率损耗。一个相当好的解决方案是使用热敏电阻作为 ICL。NTC 或 PTC 热敏电阻表现出不同的热特性并因此提供不同的使用可能性,用于此目的。利用这些组件的所有优点的一种方法是组合使用它们。首先让我们看看NTC热敏电阻:

带有 NTC 热敏电阻的优雅解决方案

限制高输入侧浪涌电流的一种非常优雅的解决方案是使用爱普科斯 NTC 热敏电阻。功能原理:这些陶瓷元件是与温度有关的电阻器,其电阻随温度升高而下降。在室温 (25 °C) 下,它们具有特定的电阻值 (R 25 ),可限制浪涌电流。当电流继续流过组件时,它会升温,电阻会降至非常低的值,具体取决于类型,可能远低于 1 欧姆。额定电流下的损耗相应较低。

NTC ICL 的选择标准

确定合适的 NTC 热敏电阻的两个重要的标准是初始电阻 (R 25 ) 和*大电流。首先,确定所需的R 25。它必须选择得足够高,以便通过将其与负载串联,将电流限制在一个不会导致熔断器跳闸的值,并且不会对负载的组件(例如整流器)造成损坏。

带您了解NTC和PTC热敏电阻的组合电流控制

第二个标准是 I max,它由负载的额定功率决定。这里重要的是 NTC 热敏电阻的降额。

TDK 提供范围广泛的 NTC 热敏电阻,其 R 25介于 0.5 Ω 和 33 Ω 之间,允许电流为 1.3 A 至 30 A。

使用 ICL 时,应根据类型确保大约 90 秒的冷却时间,这在负载频繁短时间打开和关闭的情况下可能会出现问题,因为预热的 NTC 热敏电阻的电阻非常低因此几乎没有电流限制。此处提供了一种补救措施,即使用继电器或晶闸管绕过 NTC 热敏电阻。这可能会在接通后几秒钟内发生,因为此时大多数负载已经以额定电流运行。由于旁路,NTC 热敏电阻不会升温。

旁路电路的响应时间由R 1和C 1的时间常数以及齐纳二极管的值决定。在示例电路中,继电器会在大约 3 或 4 秒后响应 - 取决于组件的容差。在使用的继电器(24 V DC,8 A AC)上,线圈的保持电压约为 0.5 U N。由于 C 2的充电电流,继电器响应并在 C 2充电后以额定电压的一半运行,这将电流要求减半。特别是当负载具有高额定电流时,该电路的功率需求小于连续电流流经 NTC 热敏电阻造成的损耗。

通过 PTC 热敏电阻对电容器进行可靠充电

直流母线电路中的大电容电容器和电容器组在接通时代表短路。为了在此处实现可靠的电流限制,应使用 PTC 热敏电阻代替固定电阻器。高电流会导致这些组件升温,并且与 NTC 热敏电阻相反,它们会变成高欧姆,这使得它们本质上是安全的。这种行为的优势在于,在直流链路短路的情况下,电流被限制在无害值,这是固定电阻器无法提供的。

对于直流母线电路,TDK 提供一系列特殊的 PTC 热敏电阻,这些热敏电阻设计用于 260 V DC 和 560 V DC 之间的电压,在 25 °C 下提供 22 Ω 和 1100 Ω 之间的电阻,并且根据其类型,符合认证要求符合 UL、IECQ 和 VDE,并符合 AEC-Q200 的要求。

特别是在较大的电容器组的情况下,应注意不要超过 PTC 热敏电阻的*大热容和*大允许温度。通过并联 PTC ICL 可以实现必要的热容。

在正常操作中,PTC ICL 或多个并联的 PTC ICL 在对直流母线电容器充电后必须旁路,以免产生任何功率损耗。但是,如果直流链路中出现短路(可能是由损坏的电容器引起),则必须没有旁路。因此,旁路电路重要的参数是直流母线电压。如果充电后达到设定值,则没有故障;另一方面,如果它长时间保持在非常低的值,则存在短路。这使得比较器电路可以轻松实现,仅在直流链路充电后才绕过 PTC 热敏电阻。

结合优势

尤其是工业电源、转换器等直流母线电容较大的大功率负载,建议结合NTC和PTC浪涌电流限制器(抗浪涌贴片电阻)的优点和功能。

因此,将此处描述的电压控制导通时间也用于绕过电源输入侧的 NTC 热敏电阻是明智的。为此,电路中需要一个带有两个转换触点的继电器。

这种组合浪涌电流限制的优点是保护组件、避免电源侧或设备内部熔断器的意外跳闸,以及在直流母线短路时可靠的电流限制。

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