NTC热敏电阻，PTC热敏电阻在抑制浪涌电路分析-华巨电子

NTC热敏电阻器是负温度系数的，温度升高后阻值下降。如图示是NTC热敏电阻器抑制浪涌电路，这是PC开关电源中的抑制浪涌的应用电路，电路中的NTCR1是NTC热敏电阻器，用来抑制开机时的浪涌电流。

NTC热敏电阻器抑制浪涌电路

1. 抑制浪涌的原因

在PC冷启动时会产生一个很大的浪涌电流，即交流220V市电会给PC一个很大的开机冲击电流，这一很大的浪涌电流有可能烧毁电源和主机内部电路，为此要设置一个抑制浪涌的电路，使PC开机时抑制浪涌电流较小，而在开机后又能恢复正常的220V供电状态。

2. NTC热敏电阻器位置

打开PC的开关电源外壳，在外侧可以发现一只圆片型陶瓷电容，通常是橄榄绿色。它就是用来抑制浪涌电流的NTC热敏电阻器，如图所示。

3. 电路分析

从电路中可以看出，NTCR1串联在220V供电回路中，作为220V交流市电负载的一部分。在PC冷启动时，由于NTCR1在常温下（零功率）阻值较大，这样限制了开机时220V回路的电流，使之不能太大。

在开机后，电流流过NTCR1，使其温度升高，阻值开始下降。在PC开机很短时间后，NTCR1电阻器温度上升到工作区间，其阻值下降到很低的数值，可以忽略不计。这时220V市电供电进入正常状态，这时NTCR1阻值很小，也不会产生过多的功耗。

   这种抑制浪涌电路也有缺点，例如，当关断电源后快速重启动时，热敏电阻还未完全冷却，会丧失部分浪涌抑制功能，这也就是为何短暂地关掉又开启电源是有害操作的原因。另外因为NTC热敏电阻在环境温度高的时候阻值会比较低，不一定能起到很好的浪涌抑制效果，比如25摄氏度时阻值为10欧的NTC热敏电阻到了环境温度-10摄氏度时阻值有34欧太大了，环境温度60摄氏度时只有3欧左右阻值太小了不能很好的抑制开机浪涌电流。这种情况下可以采用浪涌抑制型PTC热敏电阻加继电器组合很好的替代NTC热敏电阻，这是因为PTC热敏电阻是一种基于具有高正温度系数(PTC)的特殊半导体陶瓷材料的温度相关电阻。在室温下，它们的电阻值相对较低。当电流流过PTC时，产生的热量会提高PTC的温度。一旦超过一定温度(居里温度)，PTC的电阻就会显著增大。这种效果可以用来保护电路或设备免受过电流的影响。在这种情况下，过电流使PTC达到一定的高温，并由此产生大电阻，然后限制过电流。故障原因消除后，PTC会冷却下来，像一个可重置熔断器一样再次发挥作用。由于具有这种特性，PTC热敏电阻被用作过电流保护装置,PTC热敏电阻在居里温度点以下阻值变化不大，如下图所示:

    能够很好的抑制开机浪涌电流,开机时电源通过PTC给后级电容上电充电，PTC热敏电阻起到浪涌电流抑制的作用，一旦电容充电完成，继电器把PTC热敏电阻短接，电流直接通过继电器给后级供电，PTC热敏电阻处于不工作状态，所以电源重启是PTC热敏电阻随即即可投入使用，不会丧失浪涌抑制功能，另外在后级电路短路的情况下浪涌抑制型PTC热敏电阻由于带有自保护功能，这时浪涌抑制型PTC热敏电阻又可以起到保险丝的作用，切断电路保护设备防止事故进一步扩大。其电路图如下图所示。

单个浪涌抑制型PTC热敏电阻后级最大允许电容量按照以下公式计算

C : 滤波电容. 

Tc: PTC的居里温度Ta :环境温度

Cth：浪涌抑制型PTC热敏电阻的热容量

V : 电容器两端最高充电电压,电源电压为交流电，V是交流电的峰值。

K 系数 直流DC时 K = 1 三相交流电整流时 K = 0.96 单相桥式整流时 K = 0.76 

以上参数可以在：http://www.remindianzu.com/wmz12adianyuan.htm 查找到

PTC热敏电阻在限制励磁涌流中的应用

应用1：车载充电器(OBC)的励磁涌流限制

开关电源(SMPS)的体积小、重量轻、性能优良，常用作电子设备的电源。当SMPS开启时(例如，当平滑电容器开始充电时)，会有一个高峰值励磁涌流流过装置。这种励磁涌流可能会对平滑电容器的使用寿命产生负面影响，损坏电源开关的触点或破坏整流二极管。因此，需要限制SMPS的励磁涌流。

下面的电路图是励磁涌流限制器(ICL)电路的一个例子，其中的PTC热敏电阻和晶闸管(或机械继电器)组合在一起使用。

当电源开关关闭、充电过程开始时，没有充电的电容器像一个短路的电路，因此会产生很大的励磁涌流。由于这时晶闸管处于高欧姆状态（机械继电器将处于打开状态），与平滑电容器串联的PTC将浪涌电流（电容器的充电电流）限制在期望的较低水平。一旦电容器充电，晶闸管就会使PTC短路，施加电负载。

在某些情况下，晶闸管(或机械继电器)可能发生故障，不会使PTC短路。发生这种情况时，负载被加到电路上，大工作电流将使PTC升温。PTC随后进入高欧姆状态，从而将故障电流降低到一个不危险的较低水平。PTC热敏电阻能承受这种负载，不会损坏。

如果像过去一般采取的方式一样，用固定电阻器来限制励磁涌流，大工作电流会使电阻器热应力过大，甚至破坏电阻器或导致火灾发生。

开关电源中的励磁涌流限制如下图所示：

应用2：工业逆变器和变频器的励磁涌流限制

感应电机常用于工厂的风机、水泵、空调和其他设备。感应电机结构简单、结实，其速度取决于电源的频率。逆变器用于控制感应电机的转速。这种变频驱动(VFD)提高了电机的效率，从而降低了能耗。

逆变系统由转换器部分和逆变器部分组成。直流链路电容器(平滑电容器)放在转换器部分之后。当系统电源开启时，直流链路电容器充电，这时的励磁涌流的峰值是给电容器充电时所需的稳定电流的几倍。这种励磁涌流会对电容器的使用寿命产生不利影响或者破坏暴露于电流的半导体器件。

励磁涌流限制器(ICL)中的PTC热敏电阻和晶闸管(或继电器)相互结合在一起使用，使用它能很好地限制励磁涌流。

PTC ICL的功能与在车载充电器应用中描述的相同。同样，PTC具有自保护特性(在电路故障时电阻增大)。

工业逆变器和变频器中的励磁涌流限制如下图：

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