Wie benutze ich einen NTC-Thermistor, um den StoSSstrom zu begrenzen?
In dem Moment, in dem der Stromkreis erregt wird, wird die Energie der externen Stromquelle zuerst auf den Eingangsfilterkondensator übertragen. Dieser Moment erzeugt einen großen Stoßstrom, wenn nicht begrenzt, ist es leicht, die Sicherung und nachfolgende Gleichrichterdioden und andere periphere elektronische Komponenten zu beschädigen. Daher müssen Sie beim Schaltungsentwurf überlegen, wie der Einschaltstrom begrenzt werden kann. In diesem Artikel wird zunächst erläutert, wie der NTC-Thermistor zur Begrenzung des Einschaltstroms verwendet wird, wie der NTC-Thermistor ausgewählt wird und wie das Relais zum weiteren Reduzieren des Stromverbrauchs des NTC-Thermistors verwendet wird.
Abbildung 1 unten zeigt das Front-End eines typischen AC-DC-Stromversorgungskreises. In der Figur ist Z1 ein NTC-Thermistor. Dieser Widerstand wirkt als Momentanstrombegrenzungsschutz, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird.
In dem Moment, in dem der Stromkreis erregt wird, kann dies als Ladevorgang des Filterkondensators angesehen werden (C1, C2 in Abbildung 1 unten). Die Größe des Stoßstroms kann geschätzt werden, indem die Spannung durch den äquivalenten Reihenwiderstand des Filterkondensators geteilt wird.
Je größer der Stromwert ist, desto größer ist die Zerstörungskraft für die umgebenden Stromkreise.
Um dieses Problem zu lösen, ist es am einfachsten, einen NTC-Thermistor (Z1 in Abbildung 1 unten) hinzuzufügen, um die Größe des Stoßstroms zu verringern. Der Stoßwiderstand zum Zeitpunkt des Einschaltens entspricht der Spannung geteilt durch die Summe des äquivalenten Serienwiderstands des NTC-Thermistors und des Filterkondensators.
Wenn Sie beispielsweise einen 10Ω-NTC-Thermistor bei 25 ° C verwenden und davon ausgehen, dass der äquivalente Serienwiderstand des Filterkondensators 1Ω beträgt, wird der Einschaltstrom auf etwa ein Zehntel reduziert. Es ist ersichtlich, dass je größer der Widerstand des NTC-Thermistors ist, desto besser ist die Wirkung der Begrenzung des Einschaltstroms.
Natürlich ist der Widerstandswert des NTC-Thermistors nicht umso größer, je besser. Je größer der Widerstand, desto mehr Strom wird verbraucht. Der NTC-Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten gleicht sich gut mit der Begrenzung des Einschaltstroms und des Stromverbrauchs aus.
Nehmen Sie für einen 100-W-Stromkreis einen 10-Ohm-NTC-Thermistor bei 25 ° C an. Der NTC-Thermistor hat eine Verlustleistung von ca. 2 W, wenn der Strom eingeschaltet wird und die Umgebungstemperatur 25 ° C beträgt:
Wenn dann der Strom durch den NTC-Thermistor fließt, steigt die Temperatur allmählich an. Unter der Annahme, dass der NTC-Thermistor auf 85 ° C erwärmt wird, sinkt der Widerstand auf ca. 2 Ω und der Verlust am NTC-Thermistor auf ca. 0,4 W. Wie unten gezeigt
Wie wählt man einen NTC-Thermistor?
Die YAXUN-Website listet eine Reihe von NTC-Thermistorparametern auf, wobei der "Ohmsche Wert von 25 ° C" und der B-Wert zwei wichtige Parameter sind. Der "Ohmsche Wert von 25 ° C" bestimmt die Strombegrenzungsfähigkeit des NTC-Thermistors zum Zeitpunkt der Bestromung des Stromversorgungskreises. Entsprechend dem B-Wert kann der Widerstandswert des NTC-Thermistors zur Endtemperatur berechnet werden.
YAXUN NTC-Thermistor
Abbildung 2, Vergleich und Überprüfung der NTC-Parameter auf der YAXUN-Website
Wie wählen und berechnen Sie B? Der B-Wertebereich (K) ist der thermische Index des Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten, der die Widerstandsänderung zwischen den beiden Temperaturen widerspiegelt.
Es ist definiert als das Verhältnis der Differenz zwischen dem natürlichen Logarithmus des Nullleistungswiderstandswerts bei zwei Temperaturen und der Differenz zwischen dem Kehrwert dieser Temperatur.
Aus der obigen Gleichung sind R1 und R2 Widerstandswerte (Ω) bei absoluten Temperaturen T1 bzw. T2. Unter diesen entsprechen B0 / 50, B25 / 50, B25 / 75, B25 / 85 und B25 / 100 B-Werten zwischen verschiedenen Temperaturen.
Wenn der Widerstand bei 25 ° C 10 Ω betragen soll, beträgt der Widerstand 2 Ω, wenn die Temperatur 85 ° C beträgt, und die obige Gleichung kann erhalten werden. Der B-Wert benötigt 2864 KB oder mehr.
Schließlich ist die umfassende Abschirmung, schnell gefunden EPCOS (TDK) B57234S0100M000 B-Wert von 3060K, 25 ° C 10, Leistung 3,2W, im Grunde die Anforderungen zu erfüllen.
Was kann ich tun, um den Verlust auf dem NTC weiter zu reduzieren?
Bei einigen Anwendungen ist die Reduzierung des Stromverbrauchs besonders wichtig, und der Stromverlust bei NTC-Thermistoren ist nicht zu vernachlässigen.
Parallel zum NTC-Thermistor kann ein Relais geschaltet werden, um den Stromverbrauch des NTC-Thermistors zu verringern. Wie unten gezeigt, ist Vaa eine digitale / analoge Stromversorgung für nachfolgende Schaltungen, die mit Wechselstrom / Gleichstrom konvertiert werden, z. B. 5 V / 12 V.
Das Relais ist zunächst ausgeschaltet. Wenn Vaa allmählich seine eigene Spannung erreicht, wird die Zenerdiode D1 eingeschaltet, der Transistor Q1 eingeschaltet und das Relais RY1 geschlossen, was dem Kurzschließen des Strombegrenzungs-NTC-Thermistors Z1 entspricht.
Selbstverständlich kann hier anstelle des NTC-Thermistors auch ein normaler Widerstand als Strombegrenzungswiderstand verwendet werden. Bei gewöhnlichen Widerständen, die in Verbindung mit Relais verwendet werden, ist der Widerstand ohne Temperatur stabiler und die Wirkung der Strombegrenzung ist stabiler.
um zusammenzufassen
In dem Moment, in dem der Stromkreis erregt wird, wird die Energie der externen Stromquelle zuerst auf den Eingangsfilterkondensator übertragen. Der NTC-Thermistor kann verwendet werden, um den Einschaltstrom zu begrenzen und gleichzeitig den Widerstand zu verringern, wenn die Temperatur steigt, wodurch der Stromverbrauch des NTC-Thermistors selbst verringert wird.
Schließlich können periphere Schaltungen wie Relais verwendet werden, um die Verlustleistung des NTC-Thermistors als Strombegrenzungswiderstand weiter zu verringern.
Begrenzen des Einschaltstroms, warum NTC verwenden?
NTC (negativer Temperaturkoeffizient) Ein Thermistor ist ein Thermistor, dessen negativer Temperaturkoeffizient mit abnehmender Exponentialbeziehung mit zunehmender Temperatur abnimmt.Abbildung 1 unten zeigt das Front-End eines typischen AC-DC-Stromversorgungskreises. In der Figur ist Z1 ein NTC-Thermistor. Dieser Widerstand wirkt als Momentanstrombegrenzungsschutz, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird.
In dem Moment, in dem der Stromkreis erregt wird, kann dies als Ladevorgang des Filterkondensators angesehen werden (C1, C2 in Abbildung 1 unten). Die Größe des Stoßstroms kann geschätzt werden, indem die Spannung durch den äquivalenten Reihenwiderstand des Filterkondensators geteilt wird.
Je größer der Stromwert ist, desto größer ist die Zerstörungskraft für die umgebenden Stromkreise.
Um dieses Problem zu lösen, ist es am einfachsten, einen NTC-Thermistor (Z1 in Abbildung 1 unten) hinzuzufügen, um die Größe des Stoßstroms zu verringern. Der Stoßwiderstand zum Zeitpunkt des Einschaltens entspricht der Spannung geteilt durch die Summe des äquivalenten Serienwiderstands des NTC-Thermistors und des Filterkondensators.
Wenn Sie beispielsweise einen 10Ω-NTC-Thermistor bei 25 ° C verwenden und davon ausgehen, dass der äquivalente Serienwiderstand des Filterkondensators 1Ω beträgt, wird der Einschaltstrom auf etwa ein Zehntel reduziert. Es ist ersichtlich, dass je größer der Widerstand des NTC-Thermistors ist, desto besser ist die Wirkung der Begrenzung des Einschaltstroms.
Abbildung 1, Frontend des AC-DC-Stromkreises
Natürlich ist der Widerstandswert des NTC-Thermistors nicht umso größer, je besser. Je größer der Widerstand, desto mehr Strom wird verbraucht. Der NTC-Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten gleicht sich gut mit der Begrenzung des Einschaltstroms und des Stromverbrauchs aus.
Nehmen Sie für einen 100-W-Stromkreis einen 10-Ohm-NTC-Thermistor bei 25 ° C an. Der NTC-Thermistor hat eine Verlustleistung von ca. 2 W, wenn der Strom eingeschaltet wird und die Umgebungstemperatur 25 ° C beträgt:
Wenn dann der Strom durch den NTC-Thermistor fließt, steigt die Temperatur allmählich an. Unter der Annahme, dass der NTC-Thermistor auf 85 ° C erwärmt wird, sinkt der Widerstand auf ca. 2 Ω und der Verlust am NTC-Thermistor auf ca. 0,4 W. Wie unten gezeigt
Wie wählt man einen NTC-Thermistor?
Die YAXUN-Website listet eine Reihe von NTC-Thermistorparametern auf, wobei der "Ohmsche Wert von 25 ° C" und der B-Wert zwei wichtige Parameter sind. Der "Ohmsche Wert von 25 ° C" bestimmt die Strombegrenzungsfähigkeit des NTC-Thermistors zum Zeitpunkt der Bestromung des Stromversorgungskreises. Entsprechend dem B-Wert kann der Widerstandswert des NTC-Thermistors zur Endtemperatur berechnet werden.
YAXUN NTC-Thermistor
Abbildung 2, Vergleich und Überprüfung der NTC-Parameter auf der YAXUN-Website
Wie wählen und berechnen Sie B? Der B-Wertebereich (K) ist der thermische Index des Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten, der die Widerstandsänderung zwischen den beiden Temperaturen widerspiegelt.
Es ist definiert als das Verhältnis der Differenz zwischen dem natürlichen Logarithmus des Nullleistungswiderstandswerts bei zwei Temperaturen und der Differenz zwischen dem Kehrwert dieser Temperatur.
Aus der obigen Gleichung sind R1 und R2 Widerstandswerte (Ω) bei absoluten Temperaturen T1 bzw. T2. Unter diesen entsprechen B0 / 50, B25 / 50, B25 / 75, B25 / 85 und B25 / 100 B-Werten zwischen verschiedenen Temperaturen.
Wenn der Widerstand bei 25 ° C 10 Ω betragen soll, beträgt der Widerstand 2 Ω, wenn die Temperatur 85 ° C beträgt, und die obige Gleichung kann erhalten werden. Der B-Wert benötigt 2864 KB oder mehr.
Abbildung 3. Überprüfung auf geeignete NTC-Thermistorparameter von der YAXUN-Website
Schließlich ist die umfassende Abschirmung, schnell gefunden EPCOS (TDK) B57234S0100M000 B-Wert von 3060K, 25 ° C 10, Leistung 3,2W, im Grunde die Anforderungen zu erfüllen.
Was kann ich tun, um den Verlust auf dem NTC weiter zu reduzieren?
Bei einigen Anwendungen ist die Reduzierung des Stromverbrauchs besonders wichtig, und der Stromverlust bei NTC-Thermistoren ist nicht zu vernachlässigen.
Parallel zum NTC-Thermistor kann ein Relais geschaltet werden, um den Stromverbrauch des NTC-Thermistors zu verringern. Wie unten gezeigt, ist Vaa eine digitale / analoge Stromversorgung für nachfolgende Schaltungen, die mit Wechselstrom / Gleichstrom konvertiert werden, z. B. 5 V / 12 V.
Das Relais ist zunächst ausgeschaltet. Wenn Vaa allmählich seine eigene Spannung erreicht, wird die Zenerdiode D1 eingeschaltet, der Transistor Q1 eingeschaltet und das Relais RY1 geschlossen, was dem Kurzschließen des Strombegrenzungs-NTC-Thermistors Z1 entspricht.
Selbstverständlich kann hier anstelle des NTC-Thermistors auch ein normaler Widerstand als Strombegrenzungswiderstand verwendet werden. Bei gewöhnlichen Widerständen, die in Verbindung mit Relais verwendet werden, ist der Widerstand ohne Temperatur stabiler und die Wirkung der Strombegrenzung ist stabiler.
Abbildung 4. Verwenden eines Relais zur Reduzierung des Stromverbrauchs des NTC-Thermistors
Bei einigen kostengünstigen Stromversorgungsschaltungen mit geringerem Stromverbrauch werden häufig NTC-Thermistoren verwendet, um den Einschaltstrom zu begrenzen. Für Stromkreise mit mittlerer und hoher Leistung sowie für Anwendungen, bei denen der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung entscheidend ist, können Relais verwendet werden, um die Verlustleistung von NTC-Thermistoren weiter zu reduzieren.
YAXUN Leistungsrelais
YAXUN mehr verschiedene Relaisoptionen
Bei einigen kostengünstigen Stromversorgungsschaltungen mit geringerem Stromverbrauch werden häufig NTC-Thermistoren verwendet, um den Einschaltstrom zu begrenzen. Für Stromkreise mit mittlerer und hoher Leistung sowie für Anwendungen, bei denen der Wirkungsgrad der Leistungsumwandlung entscheidend ist, können Relais verwendet werden, um die Verlustleistung von NTC-Thermistoren weiter zu reduzieren.
YAXUN Leistungsrelais
YAXUN mehr verschiedene Relaisoptionen
um zusammenzufassen
In dem Moment, in dem der Stromkreis erregt wird, wird die Energie der externen Stromquelle zuerst auf den Eingangsfilterkondensator übertragen. Der NTC-Thermistor kann verwendet werden, um den Einschaltstrom zu begrenzen und gleichzeitig den Widerstand zu verringern, wenn die Temperatur steigt, wodurch der Stromverbrauch des NTC-Thermistors selbst verringert wird.
Schließlich können periphere Schaltungen wie Relais verwendet werden, um die Verlustleistung des NTC-Thermistors als Strombegrenzungswiderstand weiter zu verringern.
