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电动汽车充电站用防浪涌大电流大功率NTC热敏电阻SCD系列大电流NTC热敏电阻

已有 800 次阅读2014-4-2 08:17 | 关键词: 大电流NTC热敏电阻

电动汽车充电站用防浪涌大电流大功率NTC热敏电阻SCD系列大电流NTC热敏电阻

SCD系列大功率NTC热敏电阻是华巨电子工程师花费数年时间研制出来的专利产品,产品选用纳米材料等高科技产品作为原材料联合南京东南大学和理工大学等几所学校和科研院所联合研发的新一代抑制浪涌的功率型NTC热敏电阻,生产中采用新工艺新技术生产的新一代防浪涌NTC热敏电阻,SCD系列热敏电阻具有抑制浪涌能力强,最大稳态电流大,性能稳定,性价比高等特点。广泛应用于各种大功率电源,充电器,工业设备,汽车电子,航空航天领域,对于拟制浪涌冲,防止因电流浪涌损坏或者干扰设备的正常运行起到很好地保护作用。详细参数欢迎询问华巨电子。可以替代AMETHERMRTI Electoronics公司的产

为了避免电子电路中在开机瞬间产生的浪涌电流,在电源电路中串接一个功率型NTC热敏电阻,能有效的抑制开机时的浪涌电流,并在完成浪涌电流抑制作用后,由于通过其电流的持续作用,功率型热敏电阻的阻值将下降的一个非常小的程度,它消耗的功率可以忽略不计,不会对正常的工作电流造成影响,所以在电源回路中使用功率型NTC热敏电阻,是抑制开机浪涌电流保护电子设备免遭破坏的最为简便而有效的措施。

功率型NTC热敏电阻器的选用原则 
    1.电阻器的最大工作电流〉实际电源回路的工作电流
    2.功率型电阻器的标称电阻值
        R≥1.414*E/Im
      式中  E为线路电压  Im为浪涌电流
            对于转换电源,逆变电源,开关电源,UPS电源, Im=100倍工作电流
            对于灯丝,加热器等回路   Im=30倍工作电流
    3.B值越大,残余电阻越小,工作时温升越小
    4.一般说,时间常数与耗散系数的乘积越大,则表示电阻器的热容量越大,电阻器抑制浪涌电流的能力也越强。

功率型NTC热敏电阻,主要应用于开关电源,UPS,大功率电子产品的开机防浪涌

SCK功率型热敏电阻

SCD大功率型热敏电阻

MF74超大功率型热敏电阻

SCK MF72功率型NTC热敏电阻SCD大功率型NTC热敏电阻MF74超大功率型NTC热敏电阻
0.1A~11A2A~32A10A~36A

下图为使用MF72热敏电阻前后浪涌电流得比较曲线图,虚线为使用热敏电阻前,实线为使用热敏电阻后。

随着电子产品对可靠性要求的不断提高和能源资源的日益紧缩,高可靠性和高效节能的电子产品将是未来电子产品发展的一个方向,因此在产品的电源设计上,必须要充分考虑其可靠性能和电源使用效率。
本文首先分析电子产品为什么会有开机浪涌,然后以典型的电源电路为例分析如何使用热敏电阻抑制浪涌电流,最后介绍热敏电阻在实际应用中应如何选型。
开机浪涌电流产生的原因

1是典型的电子产品电源部分简化电路,C1是与负载并联的滤波电容。在开机上电的瞬间,电容电压不能突变,因此会产生一个很大的充电电流。根据一阶电路零状态响应模型所建立的一阶线性非齐次方程可以求出其电流初始值相当于把滤波电容短路而得到的电流值。这个电流就是我们常说的输入浪涌电流,它是在对滤波电容进行初始充电时产生的,其大小取决于启动上电时输入电压的幅值以及由桥式整流器和电解电容其所形成的回路的总电阻。

电源示意图

假设输入电压V1220Vac,整个电网内阻(含整流桥和滤波电容)Rs=1Ω,若正好在电源输入波形达到90度相位的时候开机,那么开机瞬间浪涌电流的峰值将达到I=220×1.414/1=311(A)。这个浪涌电流虽然时间很短,但如果不加以抑制,会减短输入电容和整流桥的寿命,还可能造成输入电源电压的降低,让使用同一输入电源的其它动力设备瞬间掉电,对临近设备的正常工作产生干扰。

浪涌电流的抑制

浪涌电流的抑制方法有很多,一般中小功率电源中采用电阻限流的办法抑制开机浪涌电流。图2是一个常见的110V/220V双输入电源示意图,以此为例,我们分析一下如何使用NTC热敏电阻进行浪涌电流的抑制。

2 110/220Vac双输入电源示意图

NTC
热敏电阻,即负温度系数热敏电阻,其特性是电阻值随着温度的升高而呈非线性的下降。NTC在应用上一般分为测温热敏电阻和功率型热敏电阻,用于抑制浪涌的NTC热敏电阻指的就是功率型热敏电阻器。

2R1~R4为热敏电阻浪涌抑制器通常放置的位置。对于同时兼容110Vac220Vac输入的双电压输入产品,应该在R1R2位置同时放两个NTC热敏电阻,这样可使在110Vac输入连接线连接时和220Vac输入连接线断开时的冲击电流大小一致,也可单独在R3R4处放置一个NTC热敏电阻。对于只有220Vac输入的单电压产品,只需在R3R1位置放1NTC热敏电阻即可。

其工作原理如下:

在常温下,NTC热敏电阻具有较高的电阻值(一般选用10Ω),即标称零功率电阻值。参考图1的例子,串接10ΩNTC时,开机浪涌电流为:I=220×1.414/(1+10)= 28(A),比未使用NTC热敏电阻时的311A降低了10倍,有效的起到了抑制浪涌电流的作用。

开机后,由于NTC热敏电阻迅速发热、温度升高,其电阻值会在毫秒级的时间内迅速下降到一个很小的级别,一般只有零点几欧到几欧的大小,相对于传统的固定阻值限流电阻而言,这意味着电阻上的功耗因为阻值的下降随之降低了几十到上百倍,因此这种设计非常适合对转换效率和节能有较高要求的产品,如开关电源。

断电后,NTC热敏电阻随着自身的冷却,电阻值会逐渐恢复到标称零功率电阻值,恢复时间需要几十秒到几分钟不等。下一次启动时,又按上述过程循环。

改进型电源设计

上述使用NTC浪涌抑制器的电路与使用固定电阻的电路相比,已经具备了节能的特性。对于某些特殊的产品,如工业产品,有时客户会提出如下要求:1、如何降低NTC的故障率以提高其使用寿命?2、如何将NTC的功耗降至最低?3、如何使串联了NTC热敏电阻的电源电路能适应循环开关的应用条件?

对于第12两点,因为NTC热敏电阻的主要作用是抑制浪涌,产品正常启动后它所消耗的能量是我们不需要的,如果有一种可行的办法能将NTC热敏电阻从正常工作的电路中切断,就可以满足这种要求。

对于第3点,首先分析为什么使用了NTC热敏电阻的产品不能频繁开关。从电路工作原理的分析我们可以看到,在正常工作状态下,是有一定电流通过NTC热敏电阻的,这个工作电流足以使NTC的表面温度达到100℃~200℃。当产品关断时,NTC热敏电阻必须要从高温低阻状态完全恢复到常温高阻状态才能达到与上一次同等的浪涌抑制效果。这个恢复时间与NTC热敏电阻的耗散系数和热容有关,工程上一般以冷却时间常数作为参考。所谓冷却时间常数,指的是在规定的介质中,NTC热敏电阻自热后冷却到其温升的63.2%所需要的时间(单位为秒)。冷却时间常数并不是NTC热敏电阻恢复到常态所需要的时间,但冷却时间常数越大,所需要的恢复时间就越长,反之则越短。

在上述思路的指导下,产生了图3的改进型电路。产品上电瞬间,NTC热敏电阻将浪涌电流抑制到一个合适的水平,之后产品得电正常工作,此时继电器线圈从负载电路得电后动作,将NTC热敏电阻从工作电路中切去。这样,NTC热敏电阻仅在产品启动时工作,而当产品正常工作时是不接入电路的。这样既延长了NTC热敏电阻的使用寿命,又保证其有充分的冷却时间,能适用于需要频繁开关的应用场合。

带继电器旁路电路的电源设计示意图

NTC
热敏电阻的选型

NTC
热敏电阻的选型要考虑以下几个要点:

最大额定电压和滤波电容值

滤波电容的大小决定了应该选用多大尺寸的NTC。对于某个尺寸的NTC热敏电阻来说,允许接入的滤波电容的大小是有严格要求的,这个值也与最大额定电压有关。在电源应用中,开机浪涌是因为电容充电产生的,因此通常用给定电压值下的允许接入的电容量来评估NTC热敏电阻承受浪涌电流的能力。对于某一个具体的NTC热敏电阻来说,所能承受的最大能量已经确定了,根据一阶电路中电阻的能量消耗公式E=1/2×CV2可以看出,其允许的接入的电容值与额定电压的平方成反比。简单来说,就是输入电压越大,允许接入的最大电容值就越小,反之亦然。

NTC
热敏电阻产品的规范一般定义了在220Vac下允许接入的最大电容值。假设某应用条件最大额定电压是420Vac,滤波电容值为200μF,根据上述能量公式可以折算出在220Vac下的等效电容值应为200×4202/2202=729μF,这样在选型时就必须选择220Vac下允许接入电容值大于729μF的型号。

产品允许的最大启动电流值和长期加载在NTC热敏电阻上的工作电流

电子产品允许的最大启动电流值决定了NTC热敏电阻的阻值。假设电源额定输入为220Vac,内阻为,允许的最大启动电流为60A,那么选取的NTC在初始状态下的最小阻值为Rmin=(220×1.414/60)-1=4.2(Ω)。至此,满足条件的NTC热敏电阻一般会有一个或多个,此时再按下面的方法进行选择。

产品正常工作时,长期加载在NTC热敏电阻上的电流应不大于规格书规定的电流。根据这个原则可以从阻值大于4.2Ω的多个电阻中挑选出一个适合的阻值。当然这指的是在常温情况下。如果工作的环境温度不是常温,就需要按下文提到的原则来进行NTC热敏电阻的降额设计。

NTC
热敏电阻的工作环境

由于NTC热敏电阻受环境温度影响较大,一般在产品规格书中只给出常温下(25℃)的阻值,若产品应用条件不是在常温下,或因产品本身设计或结构的原因,导致NTC热敏电阻周围环境温度不是常温的时候,必须先计算出NTC在初始状态下的阻值才能进行以上步骤的选择。

当环境温度过高或过低时,必须根据厂家提供的降功耗曲线进行降额设计。将功耗曲线一般有两种形式,如图4所示。

降功耗曲线
对曲线a,允许的最大持续工作电流可用以下公式表示:


对曲线b,允许的最大持续工作电流可用以下公式表示:


事实上,不少生产厂家都对自己的产品定义了环境温度类别,在实际应用中,应尽量使NTC热敏电阻工作的环境温度不超出厂家规定的上/下限温度。同时,应注意不要使其工作在潮湿的环境中,因为过于潮湿的环境会加速NTC热敏电阻的老化。

结论

通过以上分析可以看出,在电源设计中使用NTC热敏电阻型浪涌抑制器,其抑制浪涌电流的能力与普通电阻相当,而在电阻上的功耗则可降低几十到上百倍。对于需要频繁开关的应用场合,电路中必须增加继电器旁路电路以保证NTC热敏电阻能完全冷却恢复到初始状态下的电阻。在产品选型上,要根据最大额定电压和滤波电容值选定产品系列,根据产品允许的最大启动电流值和长时间加载在NTC热敏电阻上的工作电流来选择NTC热敏电阻的阻值,同时要考虑工作环境的温度,适当进行降额设计。

压敏电阻: http://www.sinochip.net热敏电阻: http://www.thermistors.com.cn温度传感器 http://www.tempsensor.com.cn自恢复保险丝http://www.scpptc.com贴片保险丝http://www.smdfuse.com.cn/热敏电阻http://www.remindianzu.com压敏电阻http://www.yamindianzu.com华巨电子http://www.huajudianzi.com自恢复保险丝http://www.pptcfuse.comPTC热敏电阻: http://www.sinochip.net/productptc.htmNTC热敏电阻: http://www.sinochip.net/product.htm压敏电阻: http://www.sinochip.net/productmyg.htm自恢复保险丝http://www.sinochip.net/productwh.htm贴片保险丝http://www.sinochip.net/smdfuse.htm

4.产品标志说明:

Tmax
d±0.05
F 1 ±1
F 2 ±1.5
直引线
弯引线
Lmin
L 1 min
L 2 ±2

SCD-□R□□□

7
1.0
7.5/10
3
25
17/5
8
备注

a、□R□为额定零功率电阻值 1R5=1.5Ω
b 、17/5其中17表示打弯成型的长引线,5表示打弯成型的短引线

说明:若非特别指出,常用外形为Ⅰ型,即:引出线为长引直线

注:若非特别指出,R25的允许偏差为±20%。

5.主要技术参数 

型号

R25

最大稳态电流

25℃下最大电流时近似电阻值

片径Φ

耗散系数

热时间常数

工作温度

(Ω)

(A)

(Ω)

(mm)

(mW/℃)

(S)

(℃)

芯片直径:(13-35)mm

-55~+250

SCD-10R01.7101.70.0315860

SCD-20R01

2010.475860
SCD-1R09190.032131363
SCD-1R391.390.042131363
SCD-1R591.590.043131363
SCD-2R58-132.580.048131363
SCD-3R08380.052131363
SCD-4R07470.068131363
SCD-5R07570.078131363
SCD-6R06660.090131363
SCD-7R06760.098131363
SCD-8R06860.104131363
SCD-10R061060.126131363
SCD-12R051250.146131363
SCD-15R041540.155131363
SCD-16R041640.158131363
SCD-20R042040.192131363
SCD-30R3.5303.50.237131363
SCD-47R034730.340131363
SCD-60R2.5602.50.420131363
SCD-120R2.51202.50.994131363
SCD-2R582.58

0.086

13/152175
SCD-1R3101.310

0.034

152275
SCD-1R5101.510

0.036

152275
SCD-2R59.52.59.5

0.044

152275
SCD-3R093.09.0

0.046

152275
SCD-5R085.08.00.058152275
SCD-6R076.07.00.069152275
SCD-7R077.07.00.078152275
SCD-8R078.07.00.084152275
SCD-10R0710.07.00.098152275
SCD-12R0612.06.00.116152275
SCD-15R0615.06.00.125152275
SCD-16R0616.06.00.129152275
SCD-20R0620.06.00.136152275
SCD-30R0530.05.00.165152275
SCD-47R0447.04.00.357152275
SCD-121R2.51202.50.652152275

SCD-0R716

0.716

0.026

20

29

110

SCD-1R016

1.016

0.027

20

29

110

SCD-1R020

1.020

0.020

20

29

113

SCD-1R515

1.515

0.030

20

29

110

SCD-2R014

2.014

0.035

20

29

110

SCD-2R512

2.512

0.060

20

29

110

SCD-2R513

2.513

0.055

20

29

110

SCD-2R515

2.515

0.046

20

29

110

SCD-3R012

3.012

0.040

20

28

110

SCD-4R012

4.012

0.043

20

28

110

SCD-4R712

4.712

0.046

20

28

110

SCD-5R010

5.010

0.049

20

29

110

SCD-5R012

5.012

0.047

20

29

110

SCD-6R011

6.011

0.052

20

29

110

SCD-6R810

6.810

0.055

20

29

110

SCD-7R010

7.010

0.075

20

28

110

SCD-10R08

10.08

0.085

20

29

110

SCD-12R07.5

12.07.5

0.112

20

29

110

SCD-15R07

15.07

0.123

20

29

110

SCD-18R07

18.07

0.122

20

29

110

SCD-20R06

20.06

0.132

20

29

110

SCD-20R07

20.07

0.122

20

29

110

SCD-0R522

0.522

0.017

25

30

130

SCD-0R722

0.522

0.018

25

30

130

SCD-1R519

1.519

0.024

25

30

130

SCD-2R018

2.018

0.026

2530

130

SCD-2R516

2.516

0.029

2530

130

SCD-3R015.5

3.015.5

0.032

2530

130

SCD-4R015

4.015

0.039

2530

130

SCD-4R714

4.714

0.044

2530

130

SCD-5R014

5.014

0.047

2530

130

SCD-6R812

6.812

0.061

2530

130

SCD-7R011

7.011

0.064

2530

130

SCD-8R010

8.010

0.079

2530

130

SCD-10R010

10.010

0.084

2530

130

SCD-12R09

12.09

0.102

2530

130

SCD-15R08

15.08

0.117

2530

130

SCD-18R08

18.08

0.125

2530

130

SCD-20R08

20.08

0.132

2530

130

SCD-0R530

0.530

0.013

3040

190

SCD-1R030

1.030

0.014

3040

190

SCD-1R525

1.525

0.016

3040

190

SCD-2R023

2.023

0.019

3040

190

SCD-2R520

2.520

0.023

3040

190

SCD-3R019.5

3.019.5

0.026

3040

190

SCD-4R019

4.019

0.031

3040

190

SCD-4R718

4.718

0.035

3040

190

SCD-5R017

5.017

0.037

3040

190

SCD-6R816

6.816

0.043

3040

190

SCD-7R015

7.015

0.044

3040

190

SCD-8R014

8.014

0.049

3040

190

SCD-10R013

10.013

0.056

3040

190

SCD-12R012

12.012

0.067

3040

190

SCD-15R011

15.011

0.078

3040

190

SCD-18R010

18.010

0.092

3040

190

SCD-20R09

20.09

0.113

3040

190

SCD-0R532

0.532

0.010

3555280

SCD-1R032

1.032

0.011

3555280

SCD-1R528

1.528

0.013

3555280

SCD-2R025

2.025

0.017

3555280

SCD-2R523

2.523

0.020

3555280

SCD-3R022

3.022

0.023

3555280

SCD-4R021

4.021

0.026

3555280

SCD-4R720

4.720

0.029

3555280

SCD-5R019

5.019

0.030

3555280

SCD-6R818

6.818

0.035

3555280

SCD-7R017

7.017

0.037

3555280

SCD-8R016

8.016

0.041

3555280

SCD-10R015

10.015

0.045

3555280

SCD-12R014

12.014

0.051

3555280

SCD-15R013

15.013

0.060

3555280

SCD-18R011

18.011

0.072

3555280

SCD-20R010

20.010

0.089

3555280

注:若非特别指出,R25的允许偏差为±20%。

SG系列

型号华巨替代型号R25最大稳态电流25℃下最大电流时 近似电阻值片径Φ耗散系数热时间 常数工作温度
(Ω)(A)(Ω)(mm)(mW/℃)(S)(℃)

芯片直径:(13-35)mm

SG130SCD-2R57

2.5

7

0.081

152775

-55~+250

SG200SCD-5R07

5.0

7

0.056

152775
SG40SCD-10R08

10.0

8

0.085

2029110
SG64SCD-7R10

7

10

0.075

20

28

110
SG150SCD-2R515

2.5

10

0.05020

29

110

SG26SCD-5R0105.012

0.047

20

29

110

SG32SCD-4R014

4.0

14

0.0402530130
SG160SCD-2R5152.515

0.046

20

29

110

SG110SCD-2R5182.018

0.026

2530

130

SG100SCD-1R0201.020

0.020

20

29

113

SG420SCD-2R0232.023

0.019

3040

190

SG260SCD-0R5300.530

0.013

3040

190

SG405SCD-1R0301.030

0.014

3040

190

 

MS系列

 

 

型号华巨替代型号R25最大稳态电流25℃下最大电流时 近似电阻值耗散系数热时间 常数工作温度
(Ω)(A)(Ω)(mW/℃)(S)(℃)

芯片直径:(13-35)mm

MS15 40004SCD-40R04404

0.330

2775

-55~+250

SL22 0R516SCD-0R5160.5160.02429110
SL22 0R712SCD-0R7120.7120.03329110
SL22 1R020SCD-1R0201.0200.02029110
SL22 2R018SCD-2R0182.0180.02630130
SL22 2R510SCD-2R5102.5100.07029110
SL22 2R515SCD-2R5152.5150.04629130
SL22 4R014SCD-4R0144.0140.03930130
SL22 5R012SCD-5R0125.0120.04729110
SL22 10008SCD-10R081080.08529110
MS22 20005SCD-20R052050.1362775
MS22 30005SCD-30R053050.1652775
MS32 2R025SCD-2R0252.5250.02055280
MS32 5R020SCD-5R0205.0200.02955280
MS35 5R025SCD-5R0255.0250.02255280
MS32 7R015SCD-7R0157.0150.04440

190

MS25 10010SCD-10R0101010

0.084

30130
MS32 10015SCD-10R01510150.04555280
MS32 15012SCD-15R0121512

0.060

55280
MS32 20008SCD-20R08208

0.132

30130
MS32 20010SCD-20R01020100.09055280
SL32 0R530SCD-0R5300.5300.01340

190

SL32 1R030SCD-1R0301.0300.01440

190

SL32 1R032SCD-1R0321.0320.01155280
SL32 2R023SCD-2R0232.0230.01940

190

SL32 10015SCD-10R01510150.04555280
AS32 2R025SCD-2R0252.0250.01755280
AS35 20010SCD-20R01020100.08955280

本厂亦提供功率型NTC芯片


路过

鸡蛋

鲜花

握手

雷人

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