反激式開關(guān)電源器件計(jì)算與選型（四）——熱敏電阻

核桃設(shè)計(jì)分享 2024-11-20 13:07 870 閱讀 9 贊 9 收藏 0 評論

圖1

如上圖1所示，熱敏電阻在開關(guān)電源中起到非常重要的作用，在這里簡單的概括一下吧！

表格1

熱敏電阻NTC,也稱負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，字面意思就是說這個(gè)熱敏電阻的阻值會(huì)隨著溫度的升高，阻值而變低，溫度低時(shí)，阻值較高！

那其實(shí)很多小伙伴到這就會(huì)感到很疑惑，這不是個(gè)測溫的嗎？怎么和開關(guān)電源的輸入扯上關(guān)系了呢？

這個(gè)就是熱敏電阻運(yùn)用在開關(guān)電源輸入處巧妙的地方！

開關(guān)電源的整流濾波電路中一般都會(huì)大的電解電容存在，在開機(jī)的瞬間，電容兩端的電壓不能突變，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短時(shí)間的充電電流，形成很大的浪涌電流，這個(gè)浪涌電流對其他器件是有害的，必須加以限制，那這個(gè)時(shí)候熱敏電阻就起到關(guān)鍵的作用了，由于上電前，熱敏電阻的溫度比較低，所以阻值較高，故這個(gè)時(shí)候就直接限制了電容的充電電流了（也就相當(dāng)于抑制浪涌電流了），開關(guān)電源正常工作后，由于工作電流慢慢變大，通過熱敏電阻的電流也隨之增大，溫度也同理升高，此時(shí)熱敏電阻的阻值就會(huì)降低，從而功耗降低！

圖2

假設(shè)電路的負(fù)載電阻為1Ω，電路中加入熱敏電阻和沒加入熱敏電阻的這兩種情況對比一下，我們通過歐姆定律簡單的計(jì)算一下電流Ia，如下圖所示：

圖3

從圖3可以看的出來，加和不加熱敏電阻的電流相差10倍以上，這對電路中的整流橋可能是致命的，如果這個(gè)上電瞬間的電流不加以抑制，整流橋很容易熱擊穿。

在整流橋的手冊中有兩個(gè)參數(shù)是非常重要的，就是Ifsm（正向峰值電流）和I²t，如下圖4所示：

圖4

上面所示的8.3ms就是一個(gè)半波的時(shí)間，也就是半波的時(shí)間內(nèi)通過的電流是60A，后面主要以這個(gè)參數(shù)來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。

至于I²t（熔斷積分），如果說半波的時(shí)間不是8.3ms的話，就需要按照這個(gè)公式I²t來計(jì)算正向峰值電流Ifsm，比如半波的時(shí)間是4ms，整流橋的I²t等于5.8A²s

圖5

則：Ifsm=√(14.91/4ms)≈61A

那該如何選型？

（1）先知道NTC實(shí)物上標(biāo)注的字母數(shù)字表示什么意思！

比如5D-7，指的就是25℃的環(huán)境溫度下NTC的阻值為5Ω，直徑為7mm的圓形NTC熱敏電阻。

（2）選擇多大阻值的NTC?

在實(shí)際的電路中，回路的電阻主要由保險(xiǎn)絲+NTC+電解電容ESR+PCB走線的線阻組成，由于保險(xiǎn)絲和PCB走線的電阻都很小，可忽略不計(jì)。

從上面的圖4中，我們可以知道整流橋的Ifsm=60A，故根據(jù)歐姆定律：

負(fù)載電阻R等于整流后的電壓除以Ifsm：

R=1.414*220V/60A≈5.1Ω

由于保險(xiǎn)絲和PCB走線的電阻忽略不計(jì)，所以剩下的就是電解電容的ESR和NTC了，電解電容的ESR可以查看具體的規(guī)格書可知（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）：

圖6

由之前的文章可知我們選擇的電容為10uF/400V，還不清楚的小伙伴可以翻看這篇文章：反激式開關(guān)電源器件計(jì)算與選型（二）——輸入電容

由圖6可知電解電容的ESR為4.5Ω，所以NTC的阻值必須大于5.1-4.5Ω。也就是R25(25指的就是環(huán)境溫度25℃)這個(gè)指標(biāo)：

（3）選擇多大直徑的NTC?

正常來說，NTC的直徑越大，功率也就越大，能通過的電流也就越大。

在電路正常工作時(shí)的電流小于NTC的穩(wěn)態(tài)電流即可，如下面的兩張圖所示：

可以看得出，直徑不一樣，穩(wěn)態(tài)電流就不一樣。

（4）NTC其余參數(shù)的簡介

①殘余電阻Residual Resistance，指NTC本體溫度達(dá)到最大時(shí)，本體所具備的阻值（NTC不可能為0Ω），如下圖表示的就是在175℃時(shí)NTC的殘余電阻阻值：

②熱時(shí)間常數(shù)Thermal Time Consant，指的是NTC高溫之后恢復(fù)到25℃時(shí)所需要的時(shí)間。

這個(gè)指標(biāo)很關(guān)鍵，說明了NTC還是存在一定的弊端，就拿這個(gè)熱時(shí)間常數(shù)來講，如果快速開關(guān)機(jī)的話，那NTC還處于發(fā)熱狀態(tài)，此時(shí)再開機(jī)，阻值較低，那NTC就不能很大的起到限流的作用了，所以一般這種時(shí)候可以并一個(gè)電阻或者并一個(gè)繼電器來解決這個(gè)問題！