1、為了避免電子電路中在開機瞬間產生的浪涌電流，在電源電路中串接一個功率型NTC熱敏電阻，能有效的抑制開機時的浪涌電流，并在完成浪涌電流抑制作用后，由于通過其電流的持續作用，功率型熱敏電阻的阻值將下降的一個非常小 的程度，它消耗的功率可以忽略不計，不會對正常的工作電流造成影響 ，所以在電 源回路中使用功率型 NTC熱敏電阻，就是抑制開機浪涌電流保護電子設備免遭破 壞的最為簡便而有效的措施。功率型NTC熱敏電阻器的選用原則1、電阻器的最大工作電流實際電源回路的工作電流2、功率型電阻器的標稱電阻值R> 1、414*E/lm式中E為線路電壓Im為浪涌電流對于轉換電源，逆變電源，開關電源，UPS電源

2、，lm=100倍工作電流對于燈絲，加熱器等回路lm=30倍工作電流3、B值越大，殘余電阻越小，工作時溫升越小4、 一般說，時間常數與耗散系數的乘積越大，則表示電阻器的熱容量越大，電阻器 抑制浪涌電流的能力也越強。功舉型KTC熱敏電阻器典型的應用線路F圖為使用MF72熱敏電阻前后浪涌電流得比較曲線圖，虛線為使用熱敏電阻前，實線為使用熱敏電阻后。.功率型NTC熱敏電阻器在電路中抑制浪涌電流示Sketch Map of Surge Current Protection In Circuit ol Power NTC Thermistor以英型hTC唯里層為塞妥B'Okftn Lt# 0

3、71;匕哂 PamrTyp& rjTC IbEfni ai<r UsJngjnerfTC Thorn eior u xng隨著電子產品對可靠性要求的不斷提高與能源資源的日益緊縮，高可靠性與高效節能的電子產品將就是未來電子產品發展的一個方向，因此在產品的電源設計上，必須要充分考慮其可靠性能與電源使用效率。本文首先分析電子產品為什么會有開機浪涌，然后以典型的電源電路為例分析如何使用熱敏電阻抑制浪涌電流，最后介紹熱敏電阻在實際應用中應如何選型。 開機浪涌電流產生的原因圖1就是典型的電子產品電源部分簡化電路，C1就是與負載并聯的濾波電容。在開機上電的瞬間，電容電壓不能突變，因此會產生一個

4、很大的充電電流。 根據一階 電路零狀態響應模型所建立的一階線性非齊次方程可以求出其電流初始值相當 于把濾波電容短路而得到的電流值。這個電流就就是我們常說的輸入浪涌電流，它就是在對濾波電容進行初始充電時產生的，其大小取決于啟動上電時輸入電壓的幅值以及由橋式整流器與電解電容其所形成的回路的總電阻。圖1電源示意圖假設輸入電壓 V1為220Vac,整個電網內阻(含整流橋與濾波電容)Rs=1Q，若正好 在電源輸入波形達到90度相位的時候開機，那么開機瞬間浪涌電流的峰值將達到1=220 X 1、414/1=311(A)。這個浪涌電流雖然時間很短，但如果不加以抑制，會減短輸入電容與整流橋的壽命，還可能造成輸

5、入電源電壓的降低，讓使用同一輸入電源的其它動力設備瞬間掉電，對臨近設備的正常工作產生干擾。浪涌電流的抑制浪涌電流的抑制方法有很多，一般中小功率電源中采用電阻限流的辦法抑制開機浪涌電流。圖2就是一個常見的110V/220V雙輸入電源示意圖，以此為例，我們分 析一下如何使用 NTC熱敏電阻進行浪涌電流的抑制。圖 2 110/220Vac 雙輸入電源示意圖NTC熱敏電阻，即負溫度系數熱敏電阻，其特性就是電阻值隨著溫度的升高而呈 非線性的下降。NTS應用上一般分為測溫熱敏電阻與功率型熱敏電阻，用于抑制浪涌的NTC熱敏電阻指的就就是功率型熱敏電阻器。圖2中R1R4為熱敏電阻浪涌抑制器通常放置的位置。對于

6、同時兼容 110Vac與 220Vac輸入的雙電壓輸入產品,應該在R1與R2位置同時放兩個 NTC熱敏電阻, 這樣可使在110Vac輸入連接線連接時與 220Vac輸入連接線斷開時的沖擊電流大 小一致，也可單獨在R3或R4處放置一個NTC熱敏電阻。對于只有220Vac輸入的 單電壓產品，只需在R3或R1位置放1個NTC熱敏電阻即可。其工作原理如下 :在常溫下，NTC熱敏電阻具有較高的電阻值 (一般選用5Q或10Q )，即標稱零功率 電阻值。參考圖1的例子，串接10Q NTC時，開機浪涌電流為：1=220 X 1、414/(1 + 10)= 28(A),比未使用NTC熱敏電阻時的311A降低了

7、10倍，有效的起到了抑制浪涌電流的作用。開機后，由于NTC熱敏電阻迅速發熱、溫度升高，其電阻值會在毫秒級的時間內迅 速下降到一個很小的級別 ，一般只有零點幾歐到幾歐的大小 ，相對于傳統的固定 阻值限流電阻而言 ，這意味著電阻上的功耗因為阻值的下降隨之降低了幾十到上 百倍 ， 因此這種設計非常適合對轉換效率與節能有較高要求的產品 ， 如開關電源。斷電后，NTC熱敏電阻隨著自身的冷卻，電阻值會逐漸恢復到標稱零功率電阻值，恢復時間需要幾十秒到幾分鐘不等。下一次啟動時 ， 又按上述過程循環。改進型電源設計上述使用NTC浪涌抑制器的電路與使用固定電阻的電路相比，已經具備了節能的特性。 對于某些特殊的產品

8、 ， 如工業產品 ， 有時客戶會提出如下要求 ：1 、如何降低 NTC的故障率以提高其使用壽命？2、如何將NTC的功耗降至最低？ 3、如何使串聯了 NTC熱敏電阻的電源電路能適應循環開關的應用條件？對于第1、2兩點，因為NTC熱敏電阻的主要作用就是抑制浪涌 ，產品正常啟動后 它所消耗的能量就是我們不需要的，如果有一種可行的辦法能將 NTC 熱敏電阻從 正常工作的電路中切斷 ，就可以滿足這種要求。對于第3點，首先分析為什么使用了NTC熱敏電阻的產品不能頻繁開關。從電路工作原理的分析我們可以瞧到，在正常工作狀態下，就是有一定電流通過 NTC 熱敏電阻的，這個工作電流足以使 NTC的表面溫度達到10

9、0C200Co當產品關斷 時，NTC熱敏電阻必須要從高溫低阻狀態完全恢復到常溫高阻狀態才能達到與上 一次同等的浪涌抑制效果。這個恢復時間與NTC熱敏電阻的耗散系數與熱容有關 工程上一般以冷卻時間常數作為參考。所謂冷卻時間常數，指的就是在規定的介質中，NTC熱敏電阻自熱后冷卻到其溫升的63、2%所需要的時間（單位為秒）。冷卻時間常數并不就是 NTC熱敏電阻恢復到常態所需要的時間，但冷卻時間常數越大,所需要的恢復時間就越長,反之則越短。在上述思路的指導下，產生了圖3的改進型電路。產品上電瞬間,NTC熱敏電阻將 浪涌電流抑制到一個合適的水平，之后產品得電正常工作，此時繼電器線圈從負 載電路得電后動作

10、，將NTC熱敏電阻從工作電路中切去。這樣，NTC熱敏電阻僅在產品啟動時工作，而當產品正常工作時就是不接入電路的。這樣既延長了NTC熱敏電阻的使用壽命，又保證其有充分的冷卻時間，能適用于需要頻繁開關的應用 場合。圖3帶繼電器旁路電路的電源設計示意圖NTC熱敏電阻的選型NTC熱敏電阻的選型要考慮以下幾個要點：最大額定電壓與濾波電容值濾波電容的大小決定了應該選用多大尺寸的NTC對于某個尺寸的 NTC熱敏電阻來說，允許接入的濾波電容的大小就是有嚴格要求的，這個值也與最大額定電壓有關。在電源應用中，開機浪涌就是因為電容充電產生的，因此通常用給定電壓值下的允許接入的電容量來評估NTC熱敏電阻承受浪涌電流的

11、能力。對于某一個具體的NTC熱敏電阻來說，所能承受的最大能量已經確定了，根據一階電路中電阻的能量消耗公式 E=1/2X CV2可以瞧出，其允許的接入的電容值與額定電壓的平 方成反比。簡單來說，就就是輸入電壓越大，允許接入的最大電容值就越小 ，反之 亦然。NTC熱敏電阻產品的規范一般定義了在220Vac下允許接入的最大電容值。假設某應用條件最大額定電壓就是420Vac，濾波電容值為200 yF，根據上述能量公式可以折算出在 220Vac下的等效電容值應為 200X 4202/220 2=729yF，這樣在選型 時就必須選擇220Vac下允許接入電容值大于729 yF的型號。產品允許的最大啟動電流

12、值與長期加載在NTC熱敏電阻上的工作電流電子產品允許的最大啟動電流值決定了NTC熱敏電阻的阻值。假設電源額定輸入為220Vac,內阻為1Q ,允許的最大啟動電流為 60A,那么選取的NTC在初始狀態 下的最小阻值為 Rmin=(220X 1、414/60)-仁4、2( Q)。至此,滿足條件的 NTC熱 敏電阻一般會有一個或多個，此時再按下面的方法進行選擇。產品正常工作時，長期加載在NTC熱敏電阻上的電流應不大于規格書規定的電 流。根據這個原則可以從阻值大于4、2Q的多個電阻中挑選出一個適合的阻值。當然這指的就是在常溫情況下。如果工作的環境溫度不就是常溫，就需要按下文提到的原則來進行 NTC熱敏

13、電阻的降額設計。NTC熱敏電阻的工作環境由于NTC熱敏電阻受環境溫度影響較大 ，一般在產品規格書中只給出常溫下(25 C )的阻值，若產品應用條件不就是在常溫下，或因產品本身設計或結構的原因，導致NTC熱敏電阻周圍環境溫度不就是常溫的時候，必須先計算出NTC在初始狀態下的阻值才能進行以上步驟的選擇。當環境溫度過高或過低時，必須根據廠家提供的降功耗曲線進行降額設計。將功 耗曲線一般有兩種形式，如圖4所示。圖4降功耗曲線對曲線a，允許的最大持續工作電流可用以下公式表示對曲線b,允許的最大持續工作電流可用以下公式表示ft- x （ft 一 &）/ （ft - GJ事實上，不少生產廠家都對自己

14、的產品定義了環境溫度類別，在實際應用中，應盡量使NTC熱敏電阻工作的環境溫度不超出廠家規定的上/下限溫度。同時,應注意不要使其工作在潮濕的環境中 ,因為過于潮濕的環境會加速 NTC熱敏電阻的老 化。結論通過以上分析可以瞧出,在電源設計中使用 NTC熱敏電阻型浪涌抑制器,其抑制 浪涌電流的能力與普通電阻相當，而在電阻上的功耗則可降低幾十到上百倍。對 于需要頻繁開關的應用場合 ,電路中必須增加繼電器旁路電路以保證NTC熱敏電阻能完全冷卻恢復到初始狀態下的電阻。在產品選型上，要根據最大額定電壓與濾波電容值選定產品系列，根據產品允許的最大啟動電流值與長時間加載在NTC熱敏電阻上的工作電流來選擇NTC熱

15、敏電阻的阻值,同時要考慮工作環境的溫度適當進行降額設計。F圖為MF72-3D25的R-T阻溫特性曲線4030-20-10 C 10 2C 30 40 50 C0 70 90 !?0 WC-1101201301+015 01601701BC190200Tempera tin c ( C )NTC負溫度系數熱敏電阻 專業術語零功率電阻值 RT(Q)RT指在規定溫度T時,采用引起電阻值變化相對于總的測量誤差來說可以忽略不計的測量功率測得的電阻 值。電阻值與溫度變化的關系式為：RT = RN expB(1/T - 1/TN)RT :在溫度T ( K ) 時的NTC熱敏電阻阻值。RN :在額定溫度TN

16、( K )時的NTC熱敏電阻阻值。T:規定溫度(K )。B : NTC 熱敏電阻的材料常數，又叫熱敏指數。exp :以自然數e為底的指數(e = 2、71828)。該關系式就是經驗公式，只在額定溫度TN或額定電阻阻值 RN的有限范圍內才具有一定的精確度，因為材料常數B本身也就是溫度T的函數。額定零功率電阻值R25 ( Q)根據國標規定，額定零功率電阻值就是 NTC熱敏電阻在基準溫度 25 C時測得的電阻值 R25,這個電阻值 就就是NTC熱敏電阻的標稱電阻值。通常所說NTC熱敏電阻多少阻值，亦指該值。最大穩態電流在環境溫度為25 C時允許施加在熱敏電阻器上的最大連續電流。25C下最大電流時近似

17、電阻值(Q)25C下最大電流時近似電阻值就就是在環境溫度25C時，對熱敏電阻施加允許的最大連續電流時，熱敏電阻剩余的阻值，亦稱最大殘余電阻值。材料常數(熱敏指數)B值(K )B值被定義為：TiT3HtlinRT1 :溫度T1 （ K ） 時的零功率電阻值。RT2 :溫度T2 （ K ） 時的零功率電阻值。T1, T2 :兩個被指定的溫度（K ）。對于常用的NTC熱敏電阻，B 值范圍一般在2000K6000K之間。零功率電阻溫度系數（aT ）在規定溫度下，NTC熱敏電阻零動功率電阻值的相對變化與引起該變化的溫度變化值之比值。aT:溫度T （ K）時的零功率電阻溫度系數。 RT :溫度T （ K ） 時的零功率電阻值。T :溫度（T ）。B :材料常數。耗散系數（3）在規定環境溫度下，NTC熱敏電阻耗散系數就是電阻中耗散的功率變化與電阻體相應的溫度變化之比值。AP3 : NTC熱敏電阻耗散系數,（mW/ K ）。 P : NTC 熱敏電阻消耗的功率（mW ）。 T : NTC 熱敏電阻消耗功率 P時，電阻體相應的溫度變化（K ）熱時間常數（T）在零功率條件下，當溫度突變時，熱敏電阻的溫度變化了始未兩個溫度差的63、2%時所需的時間，熱時間常數與