ترمیستور چیست. استفاده از ترمیستورها برای محدود کردن جریان های هجومی در منابع تغذیه. استفاده از ترمیستور به عنوان سنسور فعال

توسعه الکترونیک هر سال شتاب بیشتری می گیرد. اما، با وجود اختراعات جدید، در مدارهای الکتریکیآه، دستگاه هایی که در ابتدای قرن بیستم طراحی شده بودند، قابل اعتماد هستند. یکی از این وسایل ترمیستور است. شکل و هدف این عنصر به قدری متنوع است که فقط کارگران با تجربه در زمینه مهندسی برق می توانند به سرعت آن را در مدار پیدا کنند. برای درک اینکه ترمیستور چیست، فقط می توان از ساختار و خواص هادی ها، دی الکتریک ها و نیمه هادی ها آگاهی داشت.

توضیحات دستگاه

سنسورهای دما به طور گسترده در مهندسی برق استفاده می شوند. تقریباً همه مکانیسم ها از ریزمدارهای آنالوگ و دیجیتال دماسنج، ترموکوپل، سنسورهای مقاومتی و ترمیستور استفاده می کنند. پیشوند در نام دستگاه نشان می دهد که ترمیستور وسیله ای است که به تأثیر دما بستگی دارد. میزان گرما در محیط، شاخص اصلی در کار آن است. به دلیل گرمایش یا سرمایش، پارامترهای عنصر تغییر می کند، سیگنالی ظاهر می شود که برای انتقال به مکانیسم های کنترل یا اندازه گیری در دسترس است.

ترمیستور یک دستگاه الکترونیکی است که در آن مقادیر دما و مقاومت رابطه معکوس دارند.

نام دیگری برای آن وجود دارد - ترمیستور. اما این کاملاً صحیح نیست، زیرا در واقع ترمیستور یکی از زیرگروه های ترمیستور است. تغییر در گرما می تواند به دو طریق بر مقاومت یک عنصر مقاومتی تأثیر بگذارد: یا با افزایش یا کاهش آن.

بنابراین با توجه به ضریب دما، مقاومت های حرارتی به PTC (مثبت) و NTC (منفی) تقسیم می شوند. RTS - مقاومت ها پوزیستور و NTC - ترمیستور نامیده می شوند.

تفاوت بین دستگاه های RTS و NTC در تغییر خواص آنها در مواجهه با شرایط آب و هوایی است. مقاومت پوزیستورها با مقدار گرمای محیط نسبت مستقیم دارد. هنگامی که دستگاه های NTC - گرم می شوند، مقدار آن کاهش می یابد.

بنابراین، افزایش دمای پوزیستور منجر به افزایش مقاومت آن و برای ترمیستور به افت می شود.

نوع ترمیستور در برق نمودارهای مدار شبیه یک مقاومت ساده است. یک ویژگی متمایز یک خط مستقیم در زاویه ای است که از عنصر عبور می کند. بنابراین نشان می دهد که مقاومت ثابت نیست، اما ممکن است بسته به افزایش یا کاهش دما در محیط متفاوت باشد.

ماده اصلی برای ایجاد پوزیستورها - تیتانات باریمفن آوری ساخت دستگاه های NTC به دلیل اختلاط مواد مختلف پیچیده تر است: نیمه هادی ها با ناخالصی ها و اکسیدهای فلزات واسطه شیشه ای.

طبقه بندی ترمیستور

ابعاد و طراحی ترمیستورها متفاوت است و به حوزه کاربرد آنها بستگی دارد.

شکل ترمیستورها ممکن است شبیه به موارد زیر باشد:

کوچکترین ترمیستورها به شکل مهره. ابعاد آنها کمتر از 1 میلی متر است و ویژگی های عناصر پایدار است. عیب آن عدم امکان جایگزینی متقابل در مدارهای الکتریکی است.

طبقه بندی ترمیستورها بر اساس تعداد درجه کلوین:

• دمای فوق العاده بالا - از 900 تا 1300؛
• دمای بالا - از 570 تا 899؛
• دمای متوسط ​​- از 170 تا 510؛
• دمای پایین - تا 170.

اگر چه حداکثر گرمایش برای عناصر حرارتی قابل قبول است، اما با بدتر شدن کیفیت و بروز خطای قابل توجه در نشانگرها، بر کار آنها تأثیر می گذارد.

مشخصات و اصل کار

انتخاب ترمیستور برای مکانیسم کنترل یا اندازه گیری با توجه به گذرنامه اسمی یا داده های مرجع انجام می شود. اصل عملکرد، مشخصات و پارامترهای اصلی ترمیستورها و پوزیستورها مشابه هستند. اما برخی تفاوت ها هنوز وجود دارد.

RTS - عناصر با سه شاخص تعیین کننده ارزیابی می شوند: مشخصات دما و ولت استاتیک - آمپر، ضریب مقاومت حرارتی (TCR).

ترمیستور فهرست وسیع تری دارد.

علاوه بر پارامترهای مشابه پوزیستور، شاخص ها به شرح زیر است:

• مقاومت اسمی؛
• ضرایب پراکندگی، حساسیت انرژی و دما؛
• ثابت زمانی؛
• درجه حرارت و قدرت به حداکثر.

از این شاخص ها، اصلی ترین مواردی که بر انتخاب و ارزیابی ترمیستور تأثیر می گذارد عبارتند از:

• مقاومت اسمی؛
• ضریب مقاومت حرارتی؛
• قدرت اتلاف؛
• محدوده دمای عملیاتی

مقاومت اسمی در یک دمای خاص (اغلب بیست درجه سانتیگراد) تعیین می شود. مقدار آن برای ترمیستورهای مدرن از چند ده تا صدها هزار اهم متغیر است.

مقداری خطا در مقدار مقاومت اسمی مجاز است. نمی تواند بیش از 20٪ باشد و باید در اطلاعات گذرنامه دستگاه نشان داده شود.

TCR به گرما بستگی دارد. این مقدار تغییر در مقاومت را هنگامی که دما در یک تقسیم نوسان می کند تعیین می کند. شاخص در تعیین آن نشان دهنده تعداد درجه سانتیگراد یا کلوین در زمان اندازه گیری است.

انتشار گرما روی قطعه به دلیل عبور جریان از طریق آن هنگام اتصال به مدار الکتریکی ظاهر می شود. قدرت اتلاف - مقداری که در آن عنصر مقاومتی از 20 درجه سانتیگراد تا حداکثر دمای مجاز گرم می شود.

فاصله دمای کارکرد مقدار آن را نشان می دهد که دستگاه برای مدت طولانی بدون خطا و آسیب کار می کند.

اصل عملکرد مقاومت های حرارتی بر اساس تغییر مقاومت آنها تحت تأثیر گرما است.

این به چند دلیل اتفاق می افتد:

• به دلیل تبدیل فاز؛
• یون‌های دارای ظرفیت غیرثابت، الکترون‌ها را با شدت بیشتری مبادله می‌کنند.
• غلظت ذرات باردار در یک نیمه هادی به روشی متفاوت توزیع می شود.

ترمیستورها در دستگاه های پیچیده ای استفاده می شوند که در صنعت، کشاورزی، مدارهای الکترونیک خودرو مورد استفاده قرار می گیرند. و همچنین در وسایلی که فرد را در زندگی روزمره احاطه می کنند - ماشین لباسشویی، ماشین ظرفشویی، یخچال و سایر تجهیزات با کنترل دما یافت می شود.

ترمیستور یک عنصر حساس به دما است که از مواد نیمه هادی ساخته شده است. مانند یک مقاومت حساس به دما عمل می کند. اصطلاح "ترمیستور" کوتاه شده برای مقاومت حساس به دما است. یک ماده نیمه هادی ماده ای است که رسانا می شود برقبهتر از دی الکتریک است، اما نه به خوبی یک هادی.

ترمیستور چگونه کار می کند

مانند دماسنج های مقاومتی، ترمیستورها از تغییرات مقاومت به عنوان مبنای اندازه گیری استفاده می کنند. با این حال، مقاومت یک ترمیستور با تغییرات دما نسبت معکوس دارد، نه نسبت مستقیم. با افزایش دمای اطراف ترمیستور، مقاومت آن کاهش می یابد و با کاهش دما، مقاومت آن افزایش می یابد.

اگرچه ترمیستورها خوانش های دقیق مشابه دماسنج های مقاومتی را ارائه می دهند، با این حال، ترمیستورها اغلب برای اندازه گیری در محدوده باریکتری طراحی می شوند. به عنوان مثال، یک دماسنج مقاومتی می تواند از -32 درجه فارنهایت تا 600 درجه فارنهایت اندازه گیری کند، در حالی که یک ترمیستور از -10 درجه فارنهایت تا 200 درجه فارنهایت اندازه گیری می کند. محدوده اندازه گیری برای یک ترمیستور خاص به اندازه و نوع ماده نیمه هادی که استفاده می کند بستگی دارد.

ترمیستورها مانند دماسنج ها به تغییرات دما با تغییر متناسبی در مقاومت پاسخ می دهند که هر دو اغلب در مدارهای پل استفاده می شوند.

در این مدار تغییر دما و رابطه معکوس بین دما و مقاومت ترمیستور جهت جریان جریان را تعیین می کند. در غیر این صورت، مدار مانند دماسنج مقاومتی عمل می کند. با تغییر دمای ترمیستور، مقاومت آن تغییر می کند و پل نامتعادل می شود. اکنون جریانی از دستگاه عبور می کند که قابل اندازه گیری است. جریان اندازه گیری شده را می توان با استفاده از جدول تبدیل یا با کالیبره کردن مقیاس به واحدهای دما تبدیل کرد.

ترمیستور NTC و PTC

در حال حاضر، این صنعت طیف وسیعی از ترمیستورها، پوزیستورها و ترمیستورهای NTC را تولید می کند. هر یک مدل جداگانهیا یک سری برای کار در شرایط خاصی ساخته شده است، الزامات خاصی بر آنها تحمیل می شود.

بنابراین، فهرست کردن صرفاً پارامترهای پوزیستورها و ترمیستورهای NTC فایده چندانی نخواهد داشت. ما یک راه کمی متفاوت خواهیم رفت.

هر بار که یک ترمیستور با نشانه‌های خوانا آسان می‌گیرید، باید یک برگه مرجع یا دیتاشیت در آن پیدا کنید. این مدلترمیستور

کسی که نمی داند دیتاشیت چیست، به شما توصیه می کنم به این صفحه نگاه کنید. به طور خلاصه، دیتاشیت حاوی اطلاعاتی در مورد تمام پارامترهای اصلی این جزء است. این سند همه چیزهایی را که برای اعمال یک مورد خاص باید بدانید فهرست می کند جزء الکترونیکی.

من این ترمیستور را دارم به عکس نگاه کنید. در ابتدا چیزی در مورد او نمی دانستم. اطلاعات حداقل بود. با قضاوت بر اساس علامت گذاری، این یک ترمیستور PTC است، یعنی یک پوزیستور. روی آن نوشته شده است - PTC. زیر علامت C975 است.

در ابتدا، ممکن است به نظر برسد که بعید به نظر می رسد که بتوان حداقل اطلاعاتی در مورد این posistor پیدا کرد. اما بینی خود را آویزان نکنید! مرورگر را باز می کنیم، عبارتی مانند این را در گوگل درایو می کنیم: "posistor c975"، "ptc c975"، "ptc c975 datasheet"، "ptc c975 datasheet"، "posistor c975 datasheet". سپس تنها یافتن دیتاشیت این پوزیستور باقی می ماند. به عنوان یک قاعده، دیتاشیت ها به صورت فایل pdf صادر می شوند.

از دیتاشیت یافت شده در PTC C975من متوجه موارد زیر شدم. این محصول توسط EPCOS تولید می شود. عنوان کامل B59975C0160A070(سری B599*5). این ترمیستور PTC برای محدود کردن جریان استفاده می شود مدار کوتاهو اضافه بار آن ها این یک نوع فیوز است.

من یک جدول با اصلی می دهم مشخصات فنیبرای سری B599 * 5، و همچنین رمزگشایی مختصری از همه چیزهایی که همه این اعداد و حروف نشان می دهند.

حال بیایید توجه خود را معطوف کنیم مشخصات الکتریکییک محصول خاص، در مورد ما یک پوزیستور PTC C975 (علامت گذاری کامل B59975C0160A070) است. به جدول زیر دقت کنید.

من R- جریان نامی (mA). جریان نامی این جریانی است که این پوزیستور می تواند برای مدت طولانی تحمل کند. من همچنین می توانم آن را یک جریان کارکرده و معمولی بنامم. برای ترمیستور C975، جریان نامی کمی بیش از نیم آمپر است، به ویژه 550 میلی آمپر (0.55 آمپر).

است- جریان سوئیچینگ (mA). جریان سوئیچینگ. این مقدار جریانی است که از پوزیستور می گذرد و در آن مقاومت آن به شدت شروع به افزایش می کند. بنابراین، اگر جریانی بیش از 1100 میلی آمپر (1.1 آمپر) از طریق پوزیستور C975 شروع به عبور کند، آنگاه عملکرد محافظتی خود را انجام می دهد، یا بهتر است بگوییم، به دلیل افزایش در خود، شروع به محدود کردن جریان عبوری از خود می کند. مقاومت. جریان سوئیچینگ ( است) و دمای مرجع ( T ref) متصل می شوند، زیرا جریان سوئیچینگ باعث گرم شدن ترمیستور و رسیدن دمای آن به سطح می شود T ref، که در آن مقاومت ترمیستور افزایش می یابد.

من اسمکس - حداکثر جریان سوئیچینگ (آ). حداکثر جریان سوئیچینگ همانطور که از جدول می بینید، برای این مقدار، مقدار ولتاژ در سراسر پوزیستور نیز نشان داده شده است - V=Vmax. این تصادفی نیست واقعیت این است که هر پوزیستور می تواند مقدار مشخصی نیرو را جذب کند. اگر بیش از حد مجاز باشد، شکست خواهد خورد.

بنابراین، ولتاژ برای حداکثر جریان سوئیچینگ نیز نشان داده شده است. در این حالت برابر با 20 ولت است. با ضرب 3 آمپر در 20 ولت به توان 60 وات می رسیم. این قدرتی است که پوزیستور ما می تواند هنگام محدود کردن جریان جذب کند.

ir- جریان باقیمانده (mA). جریان باقیمانده این جریان باقیمانده ای است که از طریق پوزیستور می گذرد، پس از اینکه کار کرد، شروع به محدود کردن جریان (به عنوان مثال، در هنگام اضافه بار) کرد. جریان باقیمانده ترمیستور را گرم نگه می دارد به طوری که در حالت "گرم" قرار می گیرد و تا زمانی که علت اضافه بار از بین برود به عنوان یک محدود کننده جریان عمل می کند. همانطور که می بینید، جدول مقدار این جریان را برای ولتاژهای مختلف روی پوزیستور نشان می دهد. یکی برای حداکثر ( V=Vmax)، دیگری برای اسمی ( V=VR). حدس زدن اینکه با ضرب جریان محدود کننده در ولتاژ، توان لازم برای حفظ گرمایش تزیستور در حالت راه اندازی را به دست خواهیم آورد. برای ترمیستور PTC C975این توان 1.62 ~ 1.7 W است.

چی آر آرو Rminنمودار زیر به درک ما کمک می کند.



Rmin - حداقل مقاومت (اهم). حداقل مقاومت. کوچکترین مقدار مقاومت ترمیستور. حداقل مقاومتی که مربوط به حداقل دمایی است که پس از آن محدوده PTC شروع می شود. اگر نمودارهای پوزیستورها را با جزئیات مطالعه کنید، تا مقدار آن را متوجه خواهید شد T Rminبرعکس مقاومت پوزیستور کاهش می یابد. یعنی یک پوزیستور در دمای پایین تر T Rminمانند یک ترمیستور NTC "بسیار بد" رفتار می کند و با افزایش دما مقاومت آن (کمی) کاهش می یابد.

R R - مقاومت درجه بندی شده (اهم). مقاومت درجه بندی شده این مقاومت پوزیستور در دمایی است که قبلاً توافق شده است. معمولا این 25 درجه سانتی گراد(کمتر 20 درجه سانتی گراد). به زبان ساده، این مقاومت یک ترمیستور در دمای اتاق است که به راحتی می توانیم آن را با هر مولتی متر اندازه گیری کنیم.

تائیدیه - در ترجمه تحت اللفظی این تایید است. یعنی مورد تایید فلان سازمان است که با کنترل کیفیت و ... سروکار دارد علاقه خاصی ندارد.

کد سفارش - شماره سریال. اینجا، فکر می کنم واضح است. برچسب زدن کامل محصول در مورد ما، این B59975C0160A070 است.

از برگه اطلاعات پوزیستور PTC C975 متوجه شدم که می توان از آن به عنوان فیوز قابل تنظیم مجدد استفاده کرد. به عنوان مثال، در یک دستگاه الکترونیکی که بیش از 0.5 آمپر جریان در ولتاژ تغذیه 12 ولت در حالت کار مصرف نمی کند.

حالا بیایید در مورد پارامترهای ترمیستور NTC صحبت کنیم. به شما یادآوری می کنم که ترمیستور NTC دارای TCR منفی است. بر خلاف پوزیستورها، هنگام گرم شدن، مقاومت ترمیستور NTC به شدت کاهش می یابد.

من چندین ترمیستور NTC در انبار داشتم. اصولاً در منابع تغذیه و انواع نیروگاه ها نصب می شدند. هدف آنها محدود کردن جریان راه اندازی است. من روی این ترمیستور مستقر شدم. بیایید پارامترهای آن را دریابیم.



روی کیس فقط علامت زیر نشان داده شده است: 16D-9 F1. پس از یک جستجوی کوتاه در اینترنت، من موفق به یافتن یک دیتاشیت برای کل سری ترمیستورهای MF72 NTC شدم. به طور خاص، مثال ما این است MF72-16D9. این سری از ترمیستورها برای محدود کردن جریان هجومی استفاده می شود. نمودار زیر نحوه عملکرد یک ترمیستور NTC را نشان می دهد.



در لحظه اولیه روشن شدن دستگاه (به عنوان مثال منبع تغذیه سوئیچینگ لپ تاپ، آداپتور، PSU کامپیوتر، شارژرمقاومت ترمیستور NTC زیاد است و پالس جریان را جذب می کند. علاوه بر این، گرم می شود و مقاومت آن چندین بار کاهش می یابد.

در حالی که دستگاه در حال کار و مصرف جریان است، ترمیستور در حالت گرم است و مقاومت آن کم است.

در این حالت، ترمیستور عملاً هیچ مقاومتی در برابر جریان عبوری از خود ندارد. به محض اینکه دستگاه از منبع تغذیه جدا شود، ترمیستور خنک می شود و مقاومت آن دوباره افزایش می یابد.

بیایید به پارامترها و ویژگی های اصلی ترمیستور NTC MF72-16D9 نگاه کنیم. بیایید به جدول نگاه کنیم.



R25- مقاومت درجه بندی ترمیستور در 25 درجه سانتیگراد (اهم). مقاومت ترمیستور در دمای محیط 25 درجه سانتی گراد. اندازه گیری این مقاومت با مولتی متر آسان است. برای ترمیستور MF72-16D9، این 16 اهم است. در حقیقت R25- مثل این هست که آر آر(مقاومت درجه بندی شده) برای ترمیستور.

حداکثر جریان حالت ثابت - حداکثر جریان ترمیستور (آ). حداکثر جریان ممکن از ترمیستور که می تواند برای مدت طولانی تحمل کند. اگر از حداکثر جریان فراتر رود، آنگاه افت مقاومت بهمن مانند رخ خواهد داد.

تقریبا R of Max. جاری- مقاومت ترمیستور در حداکثر جریان (اهم). مقدار تقریبی مقاومت یک ترمیستور NTC در حداکثر جریان جریان. برای ترمیستور MF72-16D9 NTC، این مقاومت 0.802 اهم است. این تقریباً 20 برابر کمتر از مقاومت ترمیستور ما در 25 درجه سانتیگراد است (زمانی که ترمیستور "سرد" است و با جریان جاری بارگذاری نمی شود).

پراکنده کردن Coef. - ضریب حساسیت انرژی (mW/°C). برای اینکه دمای داخلی ترمیستور 1 درجه سانتیگراد تغییر کند، باید مقداری نیرو جذب کند. نسبت توان جذب شده (بر حسب میلی وات) به تغییر دمای ترمیستور را نشان می دهد پارامتر داده شده. برای ترمیستور MF72-16D9 ما، این پارامتر 11 میلی وات/1 درجه سانتی گراد است.

اجازه دهید یادآوری کنم که وقتی یک ترمیستور NTC گرم می شود، مقاومت آن کاهش می یابد. برای گرم کردن آن، جریانی که از آن می گذرد مصرف می شود. بنابراین ترمیستور توان جذب خواهد کرد. قدرت جذب شده منجر به گرم شدن ترمیستور می شود و این به نوبه خود منجر به کاهش 10 تا 50 برابری مقاومت ترمیستور NTC می شود.

ثابت زمان حرارتی - ثابت زمان خنک کننده (S). مدت زمانی که طول می کشد تا دمای ترمیستور بدون بار به میزان 63.2 درصد از اختلاف دمایی بین خود ترمیستور و محیط تغییر کند. به بیان ساده، این زمانی است که در طی آن ترمیستور NTC پس از توقف جریان از طریق آن، زمان خنک شدن دارد. به عنوان مثال، هنگامی که منبع تغذیه از برق جدا می شود.

حداکثر ظرفیت بار بر حسب میکروF - حداکثر ظرفیت تخلیه . مشخصه تست ظرفیت خازنی را نشان می دهد که می تواند از طریق یک مقاومت پایانی در یک مدار آزمایشی به یک ترمیستور NTC تخلیه شود بدون اینکه به آن آسیبی وارد شود. ظرفیت خازنی بر حسب میکروفاراد و برای یک ولتاژ خاص (120 و 220 ولت) نشان داده شده است. جریان متناوب(VAC)).

تحمل R 25 - تحمل . تحمل مقاومت ترمیستور در 25 درجه سانتیگراد. در غیر این صورت، این یک انحراف از مقاومت اسمی است R25. معمولا تحمل ± 10 - 20٪ است.

این همه پارامترهای اصلی ترمیستورها هستند. البته پارامترهای دیگری نیز وجود دارند که در دیتاشیت ها یافت می شوند، اما معمولاً به راحتی از روی پارامترهای اصلی محاسبه می شوند.

امیدوارم اکنون، هنگامی که با یک قطعه الکترونیکی ناآشنا (نه لزوما یک ترمیستور) آشنا می شوید، به راحتی می توانید ویژگی ها، پارامترها و هدف اصلی آن را پیدا کنید.

ترمیستور یک جزء نیمه هادی است که وابسته به دما است مقاومت الکتریکی. در سال 1930 توسط دانشمند ساموئل روبن اختراع شد، تا به امروز این جزء به طور گسترده در فناوری استفاده می شود.

ترمیستورها از مواد مختلفی ساخته می شوند که بسیار بالا هستند - به طور قابل توجهی نسبت به آلیاژهای فلزی و فلزات خالص، یعنی از نیمه هادی های خاص و خاص برتری دارند.

عنصر اصلی مقاومت مستقیماً با متالورژی پودر، پردازش کالکوژنیدها، هالیدها و اکسیدهای فلزات خاص به دست می آید و به آنها اشکال مختلفی می دهد، به عنوان مثال، شکل دیسک یا میله با اندازه های مختلف، واشر بزرگ، لوله های متوسط، صفحات نازک، دانه های کوچک. ، در اندازه های مختلف از چند میکرون تا ده ها میلی متر.

با توجه به ماهیت همبستگی بین مقاومت عنصر و دمای آن، ترمیستورها را به دو گروه بزرگ تقسیم کنید - ترمیستورها و ترمیستورها. ترمیستورها TCR مثبت دارند (به همین دلیل ترمیستورها ترمیستور PTC نیز نامیده می شوند) و ترمیستورها دارای TCR منفی هستند (به همین دلیل ترمیستور NTC نامیده می شوند).

ترمیستور - یک مقاومت وابسته به دما، ساخته شده از یک ماده نیمه هادی با ضریب دمایی منفی و حساسیت بالا، یک پوزیستور -مقاومت وابسته به دما دارای ضریب مثبت است.بنابراین با افزایش دمای بدنه پوزیستور، مقاومت آن نیز افزایش می یابد و با افزایش دمای ترمیستور، مقاومت آن نیز به همان نسبت کاهش می یابد.

امروزه مواد ترمیستورها عبارتند از: مخلوطی از اکسیدهای فلزات واسطه پلی کریستالی مانند کبالت، منگنز، مس و نیکل، ترکیبات نوع IIIBV و همچنین نیمه هادی های شیشه ای دوپ شده مانند سیلیکون و ژرمانیوم و برخی مواد دیگر. قابل توجه پوزیستورهای ساخته شده از محلول های جامد بر پایه تیتانات باریم هستند.

به طور کلی ترمیستورها را می توان به موارد زیر طبقه بندی کرد:

کلاس دمای پایین (دمای کاری زیر 170 کلوین)؛

کلاس دمای متوسط ​​(دمای عملیاتی از 170 K تا 510 K)؛

کلاس درجه حرارت بالا (دمای عملیاتی از 570 K و بالاتر)؛

یک کلاس جداگانه از درجه حرارت بالا (دمای کاری از 900 K تا 1300 K).

همه این عناصر، اعم از ترمیستورها و پوزیستورها، می توانند تحت انواع شرایط خارجی آب و هوایی و با بارهای فیزیکی و خارجی قابل توجهی عمل کنند. با این حال، در شرایط سیکل حرارتی شدید، ویژگی‌های ترموالکتریک اولیه آنها در طول زمان تغییر می‌کند، مانند مقاومت اسمی در دمای اتاق و ضریب دمایی مقاومت.

برای مثال، اجزای ترکیبی نیز وجود دارد ترمیستور با گرمایش غیر مستقیم. در موارد چنین دستگاه هایی، هم خود ترمیستور و هم یک عنصر گرمایش ایزوله گالوانیکی قرار می گیرد که دمای اولیه ترمیستور و بر این اساس مقاومت الکتریکی اولیه آن را تنظیم می کند.

این دستگاه ها به عنوان مقاومت های متغیری که توسط ولتاژ اعمال شده به المنت حرارتی ترمیستور کنترل می شوند، استفاده می شوند.

بسته به نحوه انتخاب نقطه کار بر روی ویژگی های IV یک جزء خاص، حالت عملکرد ترمیستور در مدار نیز تعیین می شود. و مشخصه جریان-ولتاژ خود با ویژگی های طراحی و با دمای اعمال شده در مورد قطعه مرتبط است.

برای کنترل تغییرات دما و برای جبران پارامترهای تغییر دینامیکی مانند جریان جریان و ولتاژ اعمال شده در مدارهای الکتریکیبا تغییر پس از تغییرات در شرایط دما، ترمیستورها با تنظیم نقطه عملیاتی در مقطع خطی CVC استفاده می شوند.

اما نقطه کار به طور سنتی بر روی بخش سقوط CVC (ترمیستورهای NTC) تنظیم می شود، اگر ترمیستور به عنوان مثال، به عنوان یک دستگاه راه اندازی، یک رله زمان، در یک سیستم برای ردیابی و اندازه گیری شدت تابش مایکروویو استفاده شود. در سیستم های اعلام حریق، در تاسیسات کنترل جریان مواد جامد و مایعات حجیم.

امروزه محبوب ترین ترمیستورها و پوزیستورهای دمای متوسط ​​با TCR از -2.4 تا -8.4٪ در هر 1 K. آنها در طیف وسیعی از مقاومت ها از واحد اهم تا واحد مگا اهم عمل می کنند.

پوزیستورهایی با TCS نسبتاً کوچک از 0.5٪ تا 0.7٪ در هر K1 وجود دارند که بر اساس سیلیکون ساخته شده اند. مقاومت آنها تقریباً به صورت خطی متفاوت است. چنین پوزیستورهایی به طور گسترده در سیستم های تثبیت دما و در سیستم های خنک کننده فعال برای کلیدهای نیمه هادی قدرت در انواع مدرن استفاده می شود. وسایل برقیبه خصوص - در قدرتمند. این قطعات به راحتی در مدارها قرار می گیرند و فضای زیادی را روی بردها اشغال نمی کنند.

یک پوزیستور معمولی به شکل یک دیسک سرامیکی است، گاهی اوقات چندین عنصر به صورت سری در یک محفظه نصب می شود، اما اغلب در یک نسخه در یک پوشش محافظ مینای دندان نصب می شود. پوزیستورها به دلیل بی تکلف بودن و پایداری فیزیکی، اغلب به عنوان فیوز برای محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر اضافه بارهای ولتاژ و جریان، و همچنین سنسورهای دما و عناصر تثبیت کننده خودکار استفاده می شوند.

ترمیستورها به طور گسترده ای در بسیاری از زمینه های الکترونیک استفاده می شوند، به ویژه در جاهایی که کنترل دقیق دما مهم است. این برای تجهیزات انتقال داده صادق است، فناوری رایانه، پردازنده های مرکزی با کارایی بالا و تجهیزات صنعتی با دقت بالا.

یکی از ساده ترین و محبوب ترین کاربردهای ترمیستور، محدود کردن موثر جریان هجومی است. در لحظه ای که ولتاژ از شبکه به منبع تغذیه اعمال می شود، یک خازن بسیار تیز و قابل توجه رخ می دهد و یک جریان شارژ زیادی در مدار اولیه جریان می یابد که می تواند پل دیود را بسوزاند.

این جریان در اینجا توسط ترمیستور محدود می شود ، یعنی این جزء مدار بسته به جریان عبوری از آن مقاومت خود را تغییر می دهد ، زیرا مطابق با قانون اهم ، گرم می شود. ترمیستور پس از چند دقیقه پس از خنک شدن تا دمای اتاق، مقاومت اولیه خود را به دست می آورد.

اغلب، در منابع تغذیه مختلف، وظیفه محدود کردن جریان هجومی شروع هنگام روشن شدن به وجود می آید. دلایل ممکن است متفاوت باشد - سایش سریع تماس های رله یا سوئیچ ها، کاهش عمر مفید خازن های فیلتر و غیره. من هم اخیرا این مشکل را داشتم. در کامپیوتر از منبع تغذیه سرور خوب استفاده می کنم اما به دلیل اجرای ناموفق قسمت آماده به کار با قطع برق اصلی بیش از حد گرم می شود. به دلیل این مشکل، مجبور شدم 2 بار برد آماده به کار را تعمیر کنم و تعدادی از الکترولیت های کنار آن را عوض کنم. راه حل ساده بود - منبع تغذیه را از پریز خاموش کنید. اما تعدادی معایب داشت - هنگام روشن شدن، یک موج شدید جریان از طریق خازن ولتاژ بالا وجود داشت که می تواند آن را غیرفعال کند، علاوه بر این، پس از 2 هفته، دوشاخه برق واحد شروع به سوختن کرد. تصمیم گرفته شد که یک محدود کننده جریان هجومی ایجاد شود. به موازات این کار، من یک کار مشابه برای تقویت کننده های صوتی با قدرت بالا داشتم. مشکلات موجود در تقویت کننده ها یکسان است - سوزاندن کنتاکت های سوئیچ، افزایش جریان از طریق دیودهای پل و الکترولیت های فیلتر. در اینترنت می توانید مدارهای زیادی برای محدود کننده های جریان افزایش پیدا کنید. اما برای یک کار خاص، آنها ممکن است دارای معایبی باشند - نیاز به محاسبه مجدد عناصر مدار برای جریان مورد نظر. برای مصرف کنندگان قدرتمند - انتخاب عناصر قدرت که پارامترهای لازم برای توان خروجی تخمین زده شده را فراهم می کند. علاوه بر این، گاهی اوقات لازم است حداقل جریان راه اندازی برای دستگاه متصل ارائه شود که پیچیدگی چنین مداری را افزایش می دهد. برای حل این مشکل، یک راه حل ساده و قابل اعتماد وجود دارد - ترمیستورها.

شکل 1 ترمیستور

ترمیستور یک مقاومت نیمه هادی است که مقاومت آن با گرم شدن به سرعت تغییر می کند. برای اهداف ما، ما به ترمیستورهای ضریب دمای منفی - ترمیستورهای NTC نیاز داریم. هنگامی که جریان از یک ترمیستور NTC عبور می کند، گرم می شود و مقاومت آن کاهش می یابد.

شکل 2 ترمیستور TKS

ما علاقه مند هستیم گزینه های زیرترمیستور:

مقاومت در دمای 25 درجه سانتی گراد

حداکثر جریان ثابت

هر دو پارامتر در مستندات مربوط به ترمیستورهای خاص هستند. با پارامتر اول، می توانیم حداقل جریانی را که از مقاومت بار عبور می کند، زمانی که از طریق ترمیستور متصل می شود، تعیین کنیم. پارامتر دوم با حداکثر اتلاف توان ترمیستور تعیین می شود و توان بار باید به گونه ای باشد که میانگین جریان عبوری از ترمیستور از این مقدار تجاوز نکند. برای عملکرد مطمئن ترمیستور، لازم است مقدار این جریان کمتر از 20 درصد پارامتر مشخص شده در مستندات باشد. به نظر می رسد انتخاب ترمیستور مناسب و مونتاژ دستگاه آسان تر است. اما باید چند نکته را در نظر بگیرید:

1. ترمیستور مدت زیادی طول می کشد تا خنک شود. اگر دستگاه را خاموش کنید و بلافاصله دوباره آن را روشن کنید، ترمیستور مقاومت کمی دارد و عملکرد محافظتی خود را انجام نمی دهد.
2. اتصال ترمیستورها به صورت موازی برای افزایش جریان غیرممکن است - به دلیل گسترش پارامترها، جریان عبوری از آنها بسیار متفاوت است. اما اتصال تعداد مورد نیاز ترمیستور به صورت سری کاملاً امکان پذیر است.
3. در حین کار، ترمیستور بسیار داغ می شود. عناصر کنار آن نیز گرم می شوند.
4. حداکثر جریان ثابت از طریق ترمیستور باید با حداکثر توان آن محدود شود. این گزینه در مستندات مشخص شده است. اما اگر از ترمیستور برای محدود کردن نوسانات کوتاه جریان استفاده شود (مثلاً وقتی منبع تغذیه در ابتدا روشن است و خازن فیلتر در حال شارژ شدن است)، جریان افزایش می تواند بیشتر باشد. سپس انتخاب ترمیستور با حداکثر توان پالس آن محدود می شود.

انرژی یک خازن شارژ شده با فرمول تعیین می شود:

E = (C*Vpeak²)/2

که در آن E انرژی بر حسب ژول است، C ظرفیت خازن فیلتر، Vpeak حداکثر ولتاژی است که خازن فیلتر به آن شارژ می شود (برای شبکه های ما، می توانید مقدار 250V*√2 = 353V را بگیرید).

اگر مستندات حداکثر توان پالس را نشان می دهد، بر اساس این پارامتر، می توانید یک ترمیستور را انتخاب کنید. اما، به عنوان یک قاعده، این پارامتر مشخص نشده است. سپس حداکثر ظرفیت قابل شارژ ایمن با ترمیستور را می توان از جداول محاسبه شده قبلی برای ترمیستورهای سری استاندارد تخمین زد.

من جدولی با پارامترهای ترمیستورهای Joyin NTC گرفتم. جدول نشان می دهد:

Rnom- مقاومت اسمی ترمیستور در 25 درجه سانتیگراد

ایمکس- حداکثر جریان عبوری از ترمیستور (حداکثر جریان حالت پایدار)

Smax- حداکثر ظرفیت در مدار تست که بدون آسیب رساندن به ترمیستور به آن تخلیه می شود (ولتاژ تست 350 ولت)

نحوه انجام آزمون در صفحه هفتم قابل مشاهده است.

چند کلمه در مورد پارامتر Smax- مستندات نشان می دهد که در مدار آزمایش، خازن از طریق ترمیستور و مقاومت محدود کننده تخلیه می شود که انرژی اضافی آزاد می کند. بنابراین حداکثر ظرفیت ایمنی که ترمیستور می تواند بدون چنین مقاومتی شارژ کند کمتر خواهد بود. من برای اطلاعات در انجمن های موضوعی خارجی جستجو کردم و به مدارهای معمولی با محدود کننده ها به شکل ترمیستور نگاه کردم که داده ها را ارائه می دهند. بر اساس این اطلاعات، می توانید ضریب را برای Smaxدر مدار واقعی 0.65، که در آن داده های جدول ضرب می شود.

جدول پارامترهای ترمیستور Joyin NTC

با اتصال چند ترمیستور NTC یکسان به صورت سری، ما نیاز برای حداکثر انرژی پالسی هر یک از آنها را کاهش می دهیم.

من برای شما یک مثال می زنم. به عنوان مثال، باید یک ترمیستور برای روشن کردن منبع تغذیه کامپیوتر انتخاب کنیم. حداکثر توان مصرفی کامپیوتر 700 وات است. ما می خواهیم جریان شروع را به 2-2.5A محدود کنیم. یک خازن فیلتر 470uF در منبع تغذیه نصب شده است.

ما مقدار موثر جریان را در نظر می گیریم:

I = 700W/220V = 3.18A

همانطور که در بالا نوشتم، برای عملکرد قابل اعتماد ترمیستور، حداکثر جریان حالت پایدار را از اسناد 20٪ بیشتر از این مقدار انتخاب می کنیم.

Imax = 3.8A

ما مقاومت مورد نیاز ترمیستور را برای جریان راه اندازی 2.5 آمپر در نظر می گیریم

R \u003d (220V * √2) / 2.5A \u003d 124 Ohm

از جدول ترمیستورهای لازم را پیدا می کنیم. 6 قطعه ترمیستور JNR15S200L به صورت سری مناسب ما است ایمکس، مقاومت کل حداکثر ظرفیتی که آنها می توانند شارژ کنند 680uF*6*0.65=2652uF خواهد بود که حتی بیشتر از نیاز ما است. به طور طبیعی، زمانی که کاهش می یابد Vpeak، الزامات برای حداکثر قدرت پالسترمیستور ما به مربع ولتاژ وابستگی داریم.

و سوال آخر در مورد انتخاب ترمیستور. اگر ترمیستورهای لازم برای حداکثر توان پالس را انتخاب کرده باشیم، اما مطابق با ما مناسب نیستند، چه می شود ایمکس(بار ثابت برای آنها خیلی زیاد است)، یا ما به منبع گرمایش ثابت در خود دستگاه نیاز نداریم؟ برای انجام این کار، ما یک راه حل ساده را اعمال می کنیم - یک سوئیچ دیگر را به موازات ترمیستور به مدار اضافه می کنیم که پس از شارژ شدن خازن، آن را روشن می کنیم. کاری که من در محدود کننده خود انجام دادم. در مورد من، پارامترها به شرح زیر است - حداکثر مصرف برق رایانه 400 وات، حد جریان شروع 3.5 آمپر، خازن فیلتر 470uF است. من 6 قطعه ترمیستور 15d11 (15 اهم) گرفتم. نمودار زیر نشان داده شده است.

برنج. 3 مدار محدود کننده

توضیحاتی برای نمودار SA1 سیم فاز را قطع می کند. LED VD2 برای نشان دادن عملکرد محدود کننده عمل می کند. خازن C1 ریپل را صاف می کند و LED با فرکانس شبکه سوسو نمی زند. اگر به آن نیاز ندارید، C1، VD6، VD1 را از مدار خارج کنید و به سادگی LED و دیود را به طور موازی با عناصر VD4، VD5 وصل کنید. برای نشان دادن فرآیند شارژ خازن، LED VD4 به موازات ترمیستورها متصل می شود. در مورد من، هنگام شارژ خازن منبع تغذیه کامپیوتر، کل فرآیند کمتر از یک ثانیه طول می کشد. بنابراین، ما جمع آوری می کنیم.

Fig.4 کیت مونتاژ

من نشانگر برق را مستقیماً در پوشش سوئیچ جمع کردم و یک لامپ رشته ای چینی را از آن بیرون انداختم که مدت زیادی دوام نمی آورد.

برنج. 5 نشانگر قدرت

شکل 6 بلوک ترمیستور

برنج. 7 محدود کننده مونتاژ شده

اگر بعد از یک هفته کار تمام ترمیستورها از کار نمی افتادند، می توانست به پایان برسد. اینجوری به نظر می رسید.

برنج. 8 خرابی ترمیستورهای NTC

با وجود این واقعیت که حاشیه ظرفیت مجاز بسیار زیاد بود - 330uF * 6 * 0.65 = 1287uF.

من ترمیستورها را در یک شرکت معروف و از فرقه های مختلف گرفتم - همه ازدواج. سازنده ناشناخته است. یا چینی ها ترمیستورهای با قطر کمتر را در کیس های بزرگ می ریزند یا کیفیت مواد بسیار ضعیف است. در نتیجه، من حتی یک قطر کوچکتر خریدم - SCK 152 8mm. همان چین، اما قبلاً مارک شده است. طبق جدول ما، ظرفیت ظرفیت مجاز 100uF * 6 * 0.65 = 390uF است که حتی کمی کمتر از حد لازم است. با این حال، همه چیز عالی کار می کند.