在应用时如何选用合适的PTC热敏电阻?
热敏电阻器的典型特点是对温度敏感,不同的温度下表现出不同的电阻值。
选择合适的PTC热敏电阻(正温度系数热敏电阻)需要考虑多个关键因素,以确保其在电路中安全、可靠、有效地工作并实现预期功能。以下是主要的选型步骤和考虑点:
1. 明确应用类型和核心功能
- 过流保护: 这是最常见的用途之一(如电源输入保护、USB端口保护、电机保护)。核心需求是能在过流时快速、可靠地“跳闸”(阻值剧增),并在故障排除后自动复位。
- 温度传感/补偿/控制: PTC用作感温元件(如电机绕组过热保护、电池组热保护、温度开关)。更关注其电阻值随温度变化的关系(R-T曲线)的精确度和稳定性。
- 消磁电路 (CRT显示器时代): 需要特定的电阻值和居里温度。
- 电机启动: 作为启动绕组的分流元件。
- 延时: 利用其热惯性实现时间延迟功能。
- 自恢复保险丝: 本质上是专为过流保护优化设计的PTC。
2. 关键电气参数选型(对于过流保护应用尤为关键)
- 额定电压: PTC两端可能承受的最大稳态直流电压或交流电压有效值。所选PTC的额定电压必须高于或等于应用电路的最大工作电压。 需要足够的安全裕量,并考虑可能的电压波动、瞬态冲击。在直流应用中,确认是直流额定电压。
- 保持电流: 在指定环境温度下,PTC能够长期保持低阻态(不触发)的最大稳态电流。正常工作电流必须小于或等于所选PTC的保持电流。 需考虑环境温度和散热条件(见“降额使用”)。
- 触发电流: 在指定环境温度下,能使PTC在指定时间内“跳闸”到高阻态的最小电流。所选PTC的触发电流应小于电路需要保护的最大故障电流,但同时要大于电路的正常工作电流(有足够余量),以避免误触发。 触发电流通常是保持电流的2倍或更大。
- 最大电流: PTC能承受而不发生物理损坏的最大故障电流(通常指一次冲击)。
- 最大功耗: PTC在高阻态(跳闸状态)下消耗的功率(电压×漏电流)。它影响PTC的发热和维持跳闸状态的能力,也影响系统的热管理。
3. 关键热学参数选型(所有应用都需考虑)
- 居里温度: PTC电阻开始急剧增大的温度点。对于温度开关应用,这是核心参数。对于过流保护,它影响热触发机制。
- 工作温度范围: PTC能可靠工作的环境温度范围。确保应用的最高最低环境温度在器件规格内。
- 耐压值(UL认证等): 器件表面温度在故障状态下能达到的最高温度(由UL等安全机构定义)。确保不会引燃周围材料或对人员造成烫伤风险。
4. 尺寸、封装与物理特性
- 封装形式: 插件(径向/轴向引线)、贴片(不同尺寸如0603, 0805, 1206等)、表面安装、特殊安装方式。选择与应用电路板布局、空间限制和散热条件相匹配的形式。
- 尺寸: 影响能承受的电流大小(通常尺寸越大,电流能力越强)和PCB空间占用。
- 引线/端子材料与涂层: 考虑焊接性、耐腐蚀性以及是否能承受高温工作。
5. 性能与环境要求
- 响应速度: 对于过流保护,需要了解器件从过流发生到“跳闸”所需的时间是否满足保护要求。
- 电阻容差: 初始电阻值的允许偏差范围(对于感温应用的精度尤其重要)。
- 循环寿命: PTC能承受多少次触发-复位循环而不显著劣化性能。
- 环境因素: 是否有化学腐蚀、盐雾、高湿度、强烈振动或冲击?选择满足对应环境要求的等级和封装。
6. 降额使用考虑
- 环境温度影响: 随着环境温度的升高,PTC的保持电流会降低(更容易触发),而触发电流也可能会发生变化。必须参考器件规格书中的降额曲线(Hold Current vs. Ambient Temperature),在最高应用环境温度下,确保保持电流仍然大于电路的最大正常工作电流。
- 散热条件: 如果器件周围空气不流通或被其他热源加热(如功率元件附近),其有效保持电流也会降低。必须考虑实际的PCB布局和机内温度分布。
7. 认证与标准
- 对于需要符合安全标准的产品(如家电、IT设备),选择已通过相关安规认证(如UL, cUL, TÜV, CQC等)的PTC器件是必须的。注意认证是仅针对器件本身还是适用于最终产品。
8. 故障模式与安全余量
- 失效模式: 理解PTC可能的失效模式(通常是开路或高阻值状态)。设计中应考虑在PTC失效后(变成永久高阻)电路是否安全(如后级是否有额外保护措施)。
- 安全裕量: 在所有关键参数(电压、电流、温度)的选择上,都应留有足够的工程裕量(如20-50%或更多,视应用风险而定),以应对元件公差、环境变化、制造波动和老化效应。
选型步骤总结
- 确定功能用途 (过流保护、温度开关、补偿等)。
- 测量/计算关键参数:正常工作电流、最大工作电压、最高工作环境温度、最大预期故障电流。
- 初步筛选:根据功能和关键参数(电压、电流、封装)查阅PTC供应商(如TDK-EPC, Littelfuse, Vishay, Bourns, Ametherm等)的选型指南和规格书。特别注意保持电流的降额曲线。
- 精细筛选:比较不同候选器件的剩余参数:居里温度、响应时间、电阻容差、尺寸、认证状态、价格、供货情况。
- 验证测试:在可能的范围内(如原型板),进行功能测试和压力测试(环境温度升高、过流测试),验证PTC在真实工作条件下的表现。
核心建议:
- 详细阅读供应商提供的规格书(Datasheet),特别是其中的参数定义、测试条件、特性曲线图(如电阻-温度曲线、保持电流-环境温度曲线、触发电流-环境温度曲线、时间-电流曲线)。
- 考虑实际应用环境,尤其是散热条件。
- 务必应用降额因子,特别是在高温环境中。
- 优先选择通过相关安全认证的器件。
- 如有疑问,向PTC供应商的应用工程师(FAE)咨询支持。 他们通常能提供非常有价值的选型建议。
通过系统地考虑以上因素,您可以更有把握地为特定应用选择到最合适的PTC热敏电阻。
PTC热敏电阻的经典应用详细说明
PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数
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佚名
2021-01-20 11:45:23
PTC热敏电阻有哪些经典应用详细说明
PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数
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佚名
2020-07-02 16:52:20
PTC热敏电阻的应用举例
PTC热敏电阻可用于计算机及其外部设备、移动电话组、远程通讯和网络装备变压器、工业控制设备、汽车及其它电子产作为开关类的PTC陶瓷元件,具有开发
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佚名
2020-07-01 17:55:56
PTC热敏电阻的经典应用详细资料说明
PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数
资料下载
佚名
2019-07-04 14:52:00
ptc和ntc热敏电阻区别
PTC(Positive Temperature Coefficient)热敏电阻和NTC(Negative Temperature Coefficient)
2024-01-17 10:04:36
PTC热敏电阻与NTC热敏电阻的区别
温度传感器。 PTC热敏电阻用于温度的测量与控制,还可用作加热元件,同时起到“开关”的作用,兼有灵敏元件,加热器和开关三种功能,称为“热敏开关”
2023-11-03 11:38:42
PTC热敏电阻经典应用
,因而得到了一定数量产生导电性的自由电子.对 于 PTC 热敏电阻效应,也就是电阻值阶跃增高的原因,在于材料组织是由许多小的微晶构成的,
换一换
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