充電器用正溫度系數(shù)熱敏電阻

充電器用正溫度系數(shù)熱敏電阻自我防護式充電電阻器以PTC（正溫度系數(shù)）陶瓷為基礎，用于平滑電源中的電容器。當發(fā)生短路時，它們會將電流限定在安全水平。普通電阻在電容充電時常用來限制電流。不過，這常有技術(shù)風險。舉例來說，當短接電容器時，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。這可能導致電阻器或者整個系統(tǒng)遭到破壞。愛普科斯采用基于PTC陶瓷的新式J20X系列充電電阻器，現(xiàn)已研發(fā)出一種專業(yè)解決方案：在自我防護的同時，還實現(xiàn)了相對緊湊的尺寸。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)表重號定購代瑪UmaxMRn[Ohm]酣醛樹脂封裝：J201*B59201J0140B010550口土加%J202*B59202J0135B01065056±30%)J204*B59204J0130B010800100±25%J105B59105J0130A02036022±25%J107B59107J0130A02062056±25%J109B59109J0130A020800100±25%帶引線圓片:B750B59750B0120A07036025±25%B751B5975IB0120A07036050±25%B752B59752B0120A0703608口土坐跖B753B59753B0120A070620120±25%B754B59754B0120A070620150±25%B755B59755B0115A070800500±25%帶引線圓片，包封：C1412B59412C1130A070620120±25%C1451B59451C1130A07047056±25%新設計勿用J20X系列的典型應用范圍為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能裝置。當電容器充電時，通常需要串聯(lián)一個電阻器來限制充電電流，以免產(chǎn)生超過允許范圍的強電

流峰值。一般是采用固定式普通電阻或負溫度系數(shù)（NTC）電阻實現(xiàn)這一功能。在大多數(shù)情況下，會在充電之后使用一個由時間或電壓控制的繼電器來短接限流元件。充電電流的制約對整流器和轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)來說非常重要，因為產(chǎn)生的沖擊電流峰值如果未得到限制，可能會觸發(fā)熔絲或使整流器遭受超過允許范圍的強電流。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整治器直端鏈路負載猾逋電阻器會限制充電電流口當電容器充電后,段電器就會短路電阻器「以免發(fā)生運行損耗.如果運行時沒有干擾，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，在充電期間或充電后發(fā)生的干擾可能會導致這些電阻器徹底失靈，并因此導致系統(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關(guān)失靈，建議使用J20X系列自我防護式充電電阻器。在無故障充電中，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。當發(fā)生故障時，PTC陶瓷的溫度和內(nèi)阻將隨加大的歐姆損耗一同增加（見圖2），并將電流限定在安全級別。強短路電流可加熱PTC陶瓷，導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，上述故障將導致電阻器產(chǎn)生相當高的功率耗損，這會要求元件要有一定大的尺寸，這很不經(jīng)濟。以下特殊實例（見圖3）可清楚說明這一功能原理。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，并將其接至相導線電壓為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B59204J0130B010型充電電阻器，用于限定沖擊電流。亦稱為零電位電阻器，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：因為電能必須在充電期間內(nèi)傳到電容器，這會使單個B59204J0130B010電阻器開始發(fā)熱，直至溫度高出允許范圍，結(jié)果便導致電阻大大加強。這一情況應當避免，否則將無法對鏈路電容器進行徹底充電?？梢允褂孟旅娴墓接嬎愠鏊鐹20X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的最高環(huán)境溫度（單位/因

如果說元件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。滿足上述等式可確保PTC陶瓷在充電完畢之前不會超出參考溫度，并且維持在低電阻范圍內(nèi)。當達到電容器95%的極限充電電壓時，并聯(lián)的J20X元件將被短路，同時將接入負荷（以20固定電阻器為代表）。因此兩個J204元件構(gòu)成的并聯(lián)電路的性能與一個50的固定電阻相當。有關(guān)無故障充電的情況，請參見圖4所示電流時間圖。圖小w-PTC電阻器與歐姆電阻器在正常充電下之時間曲線圖Time㈣對PTC電阻器（藍色）與普通電阻器Time㈣（紅色）來說，充電期間流動的電流幾乎相同口在這兩種情況下，充電電流的時間曲線幾乎相同。PTC陶瓷與固定電阻在電流特性方面的細微差別的產(chǎn)生原因是：PTC熱敏電阻的電阻溫度特性形狀特殊；另外，PTC陶瓷在開啟時的對電壓的依賴性非常強。在計算峰值沖擊電流時，一定要考慮電壓依賴性。約過190ms之后，充電完畢，充電電阻器便會短路。能量吸收曲線以及加熱程度同樣相差無幾（見圖5）。二者的最高點均與電容器在短路時的能量相對應。圓圈5：充電期間能量吸收圖能量PTC陶笛（藍色，?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發(fā)生故障時，PTC熱敏電阻用作限流元件的優(yōu)勢就會十分明顯。如果繼電器接通失敗，負荷電流將流經(jīng)充電電阻器，并產(chǎn)生強大的熱應力，這要求電阻器有相應的尺寸。若采用基于PTC陶瓷的充電電阻器，其電阻會由于強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，請參見圖7。圖8:縫電器失員時的電睛圖了：維電器失靈時的能量吸收。0。。口?。0圖8:縫電器失員時的電睛圖了：維電器失靈時的能量吸收。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，不過使用普通電阻器時則繼續(xù)增加（紅色）口當舞電器故障時，PTC陶笛開始發(fā)熱,然后電流約m秒鐘（藍色）后降到安全冰■平.在進入高阻狀態(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上升。在該實例中，考慮到溫度降額，固定電阻器必須具有200W以上的額定功率，才能防止過熱以及隨后的損壞。故障電容器在充電開始時發(fā)生短路強大的沖擊電流在約150ms之后使兩個自我防護式充電電阻器產(chǎn)生高電阻性，進而限制電流。而流經(jīng)固定電阻器的電流則僅由極低的電源線電阻進行限定，因此固定電阻器中會產(chǎn)生非常高功率的能量轉(zhuǎn)換。

圖口:電容器短路時的電端曲線當電容器發(fā)生短路時,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，電端保持在高位值不變（缸色）.在短時間內(nèi)，并聯(lián)的兩個自我防護