充电器用正温度系数热敏电阻

充电器用正温度系数热敏电阻自我防护式充电电阻器以PTC（正温度系数）陶瓷为基础，用于平滑电源中的电容器。当发生短路时，它们会将电流限定在安全水平。普通电阻在电容充电时常用来限制电流。不过，这常有技术风险。举例来说，当短接电容器时，如果电容器短路或者继电器失灵，电阻器将持续暴露在大功率电平下。这可能导致电阻器或者整个系统遭到破坏。爱普科斯采用基于PTC陶瓷的新式J20X系列充电电阻器，现已研发出一种专业解决方案：在自我防护的同时，还实现了相对紧凑的尺寸。如下表所示，J20X系列包括J201、J202和J204产品。PTC充电电图器主要数据表重号定购代玛UmaxMRn[Ohm]酣醛树脂封装：J201*B59201J0140B010550口土加%J202*B59202J0135B01065056±30%)J204*B59204J0130B010800100±25%J105B59105J0130A02036022±25%J107B59107J0130A02062056±25%J109B59109J0130A020800100±25%带引线圆片:B750B59750B0120A07036025±25%B751B5975IB0120A07036050±25%B752B59752B0120A0703608口土坐跖B753B59753B0120A070620120±25%B754B59754B0120A070620150±25%B755B59755B0115A070800500±25%带引线圆片，包封：C1412B59412C1130A070620120±25%C1451B59451C1130A07047056±25%新设计勿用J20X系列的典型应用范围为500W至50kW功率范围内的工业电源、变频器以及UPS（不间断电源）系统。在这些应用中，链路电容器用于平整生成的直流电压或者在链路中用作储能装置。当电容器充电时，通常需要串联一个电阻器来限制充电电流，以免产生超过允许范围的强电

流峰值。一般是采用固定式普通电阻或负温度系数（NTC）电阻实现这一功能。在大多数情况下，会在充电之后使用一个由时间或电压控制的继电器来短接限流元件。充电电流的制约对整流器和转换器系统来说非常重要，因为产生的冲击电流峰值如果未得到限制，可能会触发熔丝或使整流器遭受超过允许范围的强电流。图1所示为传统整流器或转换器系统的方块图。,3葡1：采用平滑电容器的整流器方块图电源线整治器直端链路负载猾逋电阻器会限制充电电流口当电容器充电后,段电器就会短路电阻器「以免发生运行损耗.如果运行时没有干扰，那么上述普通电阻器和继电器的组合足以限制充电电流。不过，在充电期间或充电后发生的干扰可能会导致这些电阻器彻底失灵，并因此导致系统其它元件的全面故障。为处理典型故障，比如电容器短路或短路开关失灵，建议使用J20X系列自我防护式充电电阻器。在无故障充电中，这些元件的作用就像固定式普通电阻器，可制约充电电流的峰值。当发生故障时，PTC陶瓷的温度和内阻将随加大的欧姆损耗一同增加（见图2），并将电流限定在安全级别。强短路电流可加热PTC陶瓷，导致其电阻大幅度增加「电阻温度（七）相比之下，如果将固定电阻器用作充电电流限制器，上述故障将导致电阻器产生相当高的功率耗损，这会要求元件要有一定大的尺寸，这很不经济。以下特殊实例（见图3）可清楚说明这一功能原理。U S3：整端器电路整端器在配有平滑电容器和自我防护式充电电阻器的三相电力系统中的典型配■ , 置U以ECJ7M

G~T~-4'―:口-4 h口/■ Q?wa—a—■|0OG 芭芭苫上述电路采用三相桥式整流器，并将其接至相导线电压为400VRMS的电源中。其中平滑电容器的电容为94。f并联电路含有两个B59204J0130B010型充电电阻器，用于限定冲击电流。亦称为零电位电阻器，其额定电阻在25℃的环境温度下为100。在这种情况下，需要并联两元件：因为电能必须在充电期间内传到电容器，这会使单个B59204J0130B010电阻器开始发热，直至温度高出允许范围，结果便导致电阻大大加强。这一情况应当避免，否则将无法对链路电容器进行彻底充电。可以使用下面的公式计算出所需J20X系列元件的数量：2c如（TrlT^J其中：n 所需J2口电件的数量C；蓬路电溶器的电容£单位：F）y 电容器的最大充电电压费位：的：.dh支口洗电电阻器的热容〔单位打麻了TRefPTC陶音的参考温度4沮位：以由欲充电电阻器插头点的最高环境温度（单位/因

如果说元件B59204J0130B010大约有2J/K的热容，参考温度为130℃，那么既可串联也可并联两元件。满足上述等式可确保PTC陶瓷在充电完毕之前不会超出参考温度，并且维持在低电阻范围内。当达到电容器95%的极限充电电压时，并联的J20X元件将被短路，同时将接入负荷（以20固定电阻器为代表）。因此两个J204元件构成的并联电路的性能与一个50的固定电阻相当。有关无故障充电的情况，请参见图4所示电流时间图。图小w-PTC电阻器与欧姆电阻器在正常充电下之时间曲线图Time㈣对PTC电阻器（蓝色）与普通电阻器Time㈣（红色）来说，充电期间流动的电流几乎相同口在这两种情况下，充电电流的时间曲线几乎相同。PTC陶瓷与固定电阻在电流特性方面的细微差别的产生原因是：PTC热敏电阻的电阻温度特性形状特殊；另外，PTC陶瓷在开启时的对电压的依赖性非常强。在计算峰值冲击电流时，一定要考虑电压依赖性。约过190ms之后，充电完毕，充电电阻器便会短路。能量吸收曲线以及加热程度同样相差无几（见图5）。二者的最高点均与电容器在短路时的能量相对应。圆圈5：充电期间能量吸收图能量PTC陶笛（蓝色，•以及普通电阻器（红色）的能量吸收在正常充电期间大同小异口当发生故障时，PTC热敏电阻用作限流元件的优势就会十分明显。如果继电器接通失败，负荷电流将流经充电电阻器，并产生强大的热应力，这要求电阻器有相应的尺寸。若采用基于PTC陶瓷的充电电阻器，其电阻会由于强大的起始功率损耗而升至数10k，从而能够在故障发生期间限定电流（参见图6）。在约三秒之后，先流经两电阻器然后流经总体电路的电流已跌至数10mA。有关吸取能量的比较，请参见图7。图8:缝电器失员时的电睛图了：维电器失灵时的能量吸收。0。。口«。0图8:缝电器失员时的电睛图了：维电器失灵时的能量吸收。0。。口«。0『u9B76rn-43?=而期大约4秒钟后,PTC陶笛的能量吸收保持稳定，不过使用普通电阻器时则继续增加（红色）口当舞电器故障时，PTC陶笛开始发热,然后电流约m秒钟（蓝色）后降到安全冰■平.在进入高阻状态后，PTC陶瓷将能量吸收限定为非关键值，而固定欧姆电阻器的吸收能量则呈直线上升。在该实例中，考虑到温度降额，固定电阻器必须具有200W以上的额定功率，才能防止过热以及随后的损坏。故障电容器在充电开始时发生短路强大的冲击电流在约150ms之后使两个自我防护式充电电阻器产生高电阻性，进而限制电流。而流经固定电阻器的电流则仅由极低的电源线电阻进行限定，因此固定电阻器中会产生非常高功率的能量转换。

图口:电容器短路时的电端曲线当电容器发生短路时,流经PTC陶笛的电流立刻下降到非关援值,而使用普通电阻器时，电端保持在高位值不变（缸色）.在短时间内，并联的两个自我防护