Čo je termistor. Použitie termistorov na obmedzenie nábehových prúdov v napájacích zdrojoch. Použitie termistora ako aktívneho snímača

Vývoj elektroniky každým rokom naberá na obrátkach. Ale napriek novým vynálezom v elektrické obvody aha, zariadenia navrhnuté na začiatku 20. storočia fungujú spoľahlivo. Jedným z takýchto zariadení je termistor. Forma a účel tohto prvku sú také rozmanité, že ho v obvode rýchlo nájdu iba skúsení pracovníci v oblasti elektrotechniky. Aby sme pochopili, čo je termistor, stačí poznať štruktúru a vlastnosti vodičov, dielektrík a polovodičov.

Popis zariadenia

Snímače teploty sú široko používané v elektrotechnike. Takmer všetky mechanizmy využívajú analógové a digitálne mikroobvody teplomerov, termočlánkov, odporových snímačov a termistorov. Predpona v názve zariadenia označuje, že termistor je zariadenie, ktoré závisí od vplyvu teploty. Množstvo tepla v prostredí je hlavným ukazovateľom jeho práce. Ohrievaním alebo chladením sa menia parametre prvku, objaví sa signál, ktorý je k dispozícii na prenos do riadiacich alebo meracích mechanizmov.

Termistor je elektronické zariadenie, v ktorom sú hodnoty teploty a odporu nepriamo úmerné.

Existuje pre to aj iný názov - termistor. Ale to nie je úplne správne, pretože v skutočnosti termistor je jedným z podtypov termistorov. Zmena tepla môže ovplyvniť odpor odporového prvku dvoma spôsobmi: buď jeho zvýšením alebo znížením.

Preto sa podľa teplotného koeficientu tepelné odpory delia na PTC (kladné) a NTC (negatívne). RTS - rezistory sa nazývajú pozistory a NTC - termistory.

Rozdiel medzi zariadeniami RTS a NTC je zmena ich vlastností pri vystavení klimatickým podmienkam. Odpor pozistorov je priamo úmerný množstvu tepla v okolí. Pri zahrievaní zariadení NTC sa jeho hodnota znižuje.

Zvýšenie teploty pozistora teda povedie k zvýšeniu jeho odporu a pre termistor - k poklesu.

Typ termistora na elektriku obvodové schémy vyzerá ako jednoduchý odpor. Charakteristickým znakom je priamka pod uhlom, ktorá prečiarkne prvok. To ukazuje, že odpor nie je konštantný, ale môže sa meniť v závislosti od zvýšenia alebo zníženia teploty v prostredí.

Hlavná látka na vytváranie pozistorov - titaničitan bárnatý. Technológia výroby zariadení NTC je zložitejšia v dôsledku miešania rôznych látok: polovodičov s nečistotami a oxidmi sklovitých prechodných kovov.

Klasifikácia termistorov

Rozmery a dizajn termistorov sú rôzne a závisia od oblasti ich použitia.

Tvar termistorov môže pripomínať:

Najmenšie termistory vo forme guľôčok. Ich rozmery sú menšie ako 1 milimeter a vlastnosti prvkov sú stabilné. Nevýhodou je nemožnosť vzájomnej substitúcie v elektrických obvodoch.

Klasifikácia termistorov podľa počtu stupňov v Kelvinoch:

• super vysoká teplota - od 900 do 1300;
• vysoká teplota - od 570 do 899;
• stredná teplota - od 170 do 510;
• nízka teplota - do 170.

Aj keď je maximálny ohrev pre termoprvky prípustný, ovplyvňuje ich prácu zhoršením kvality a výskytom významnej chyby v indikátoroch.

Špecifikácie a princíp činnosti

Voľba termistora pre riadiaci alebo merací mechanizmus sa vykonáva podľa nominálnych pasových alebo referenčných údajov. Princíp činnosti, hlavné charakteristiky a parametre termistorov a pozistorov sú podobné. Niektoré rozdiely však stále existujú.

RTS - prvky sú hodnotené tromi definujúcimi ukazovateľmi: teplotná a statická volt - ampérová charakteristika, tepelný koeficient odporu (TCR).

Termistor má širší zoznam.

Okrem parametrov podobných pozistoru sú indikátory nasledovné:

• nominálny odpor;
• koeficienty rozptylu, energetická citlivosť a teplota;
• časová konštanta;
• teplota a výkon na maximum.

Z týchto ukazovateľov sú hlavné, ktoré ovplyvňujú výber a hodnotenie termistora:

• nominálny odpor;
• tepelný koeficient odporu;
• disipačná sila;
• Rozsah prevádzkových teplôt.

Menovitý odpor sa určuje pri konkrétnej teplote (najčastejšie dvadsať stupňov Celzia). Jeho hodnota pre moderné termistory sa pohybuje od niekoľkých desiatok do stoviek tisíc ohmov.

Určitá chyba v hodnote menovitého odporu je prípustná. Nemôže to byť viac ako 20% a musí byť uvedené v pasových údajoch zariadenia.

TCR závisí od tepla. Nastavuje veľkosť zmeny odporu, keď teplota kolíše o jeden dielik. Index vo svojom označení udáva počet stupňov Celzia alebo Kelvina v čase merania.

Uvoľňovanie tepla na časti sa objavuje v dôsledku toku prúdu cez ňu, keď je pripojená k elektrickému obvodu. Disipačný výkon - hodnota, pri ktorej sa odporový prvok zahreje z 20 stupňov Celzia na maximálnu prípustnú teplotu.

Interval prevádzkovej teploty ukazuje svoju hodnotu, pri ktorej zariadenie funguje dlhodobo bez chýb a poškodenia.

Princíp fungovania tepelných odporov je založený na zmene ich odporu vplyvom tepla.

Stáva sa to z niekoľkých dôvodov:

• v dôsledku fázovej transformácie;
• ióny s nekonštantnou valenčnou výmenou elektrónov energickejšie;
• koncentrácia nabitých častíc v polovodiči je rozdelená iným spôsobom.

Termistory sa používajú v zložitých zariadeniach, ktoré sa používajú v priemysle, poľnohospodárstve, obvodoch automobilovej elektroniky. A tiež sa nachádza v spotrebičoch, ktoré obklopujú človeka v každodennom živote - práčky, umývačky riadu, chladničky a ďalšie zariadenia s reguláciou teploty.

Termistor je teplotne citlivý prvok vyrobený z polovodičového materiálu. Správa sa ako teplotne citlivý odpor. Termín "termistor" je skratka pre teplotne citlivý odpor. Polovodičový materiál je materiál, ktorý vedie elektriny lepšie ako dielektrikum, ale nie také dobré ako vodič.

Ako funguje termistor

Rovnako ako odporové teplomery, aj termistory využívajú zmeny odporu ako základ pre meranie. Odpor termistora je však nepriamo úmerný zmenám teploty, nie priamo úmerný. So zvyšovaním teploty v okolí termistora sa jeho odpor znižuje a so znižovaním teploty sa jeho odpor zvyšuje.

Hoci termistory poskytujú rovnako presné údaje ako odporové teplomery, termistory sú častejšie navrhnuté na meranie v užšom rozsahu. Napríklad odporový teplomer môže merať od -32 °F do 600 °F, zatiaľ čo termistor by meral od -10 °F do 200 °F. Rozsah merania pre konkrétny termistor závisí od veľkosti a typu použitého polovodičového materiálu.

Rovnako ako teplomery, aj termistory reagujú na zmeny teploty úmernou zmenou odporu, pričom oba sa často používajú v mostíkových obvodoch.

V tomto obvode zmena teploty a inverzný vzťah medzi teplotou a odporom termistora určia smer toku prúdu. V opačnom prípade bude obvod fungovať rovnako ako v prípade odporového teplomera. Pri zmene teploty termistora sa mení jeho odpor a mostík sa stáva nevyváženým. Teraz bude zariadením pretekať prúd, ktorý je možné merať. Nameraný prúd je možné previesť na jednotky teploty pomocou prevodnej tabuľky alebo zodpovedajúcim kalibrovaním stupnice.

NTC a PTC termistory

V súčasnosti priemysel vyrába obrovskú škálu termistorov, pozistorov a NTC termistorov. Každý samostatný model alebo je vyrobená séria na prevádzku za určitých podmienok, sú na ne kladené určité požiadavky.

Preto jednoduchý výpis parametrov pozistorov a NTC termistorov bude málo užitočný. Pôjdeme trochu inou cestou.

Zakaždým, keď sa vám dostane do rúk termistor s ľahko čitateľnými značkami, musíte nájsť referenčný list alebo údajový list na tento model termistor.

Kto nevie, čo je datasheet, odporúčam pozrieť si túto stránku. Stručne povedané, údajový list obsahuje informácie o všetkých hlavných parametroch tohto komponentu. Tento dokument obsahuje všetko, čo potrebujete vedieť, aby ste mohli použiť konkrétnu položku elektronický komponent.

Mám tento termistor. Pozrite sa na fotografiu. Najprv som o ňom nič nevedel. Informácií bolo minimum. Súdiac podľa označenia, ide o PTC termistor, teda posistor. Na ňom a je napísané - PTC. Nasleduje označenie C975.

Spočiatku sa môže zdať, že je nepravdepodobné, že o tomto posistore bude možné nájsť aspoň nejaké informácie. Ale nevešajte nos! Otvoríme prehliadač, zadáme do Google frázu, ako je táto: "posistor c975", "ptc c975", "ptc c975 datasheet", "ptc c975 datasheet", "pozitor c975 datasheet". Potom zostáva len nájsť katalógový list pre tento posistor. Technické listy sa spravidla vydávajú ako súbor pdf.

Z nájdeného údajového listu na PTC C975 Zistil som nasledovné. Vyrába EPCOS. Celý názov B59975C0160A070(Séria B599*5). Tento PTC termistor sa používa na obmedzenie prúdu, keď skrat a preťaženia. Tie. je to druh poistky.

Dám tabuľku s hlavným Technické špecifikácie pre sériu B599 * 5, ako aj krátke dekódovanie všetkého, čo znamenajú všetky tieto čísla a písmená.

Teraz obráťme svoju pozornosť na elektrické charakteristiky konkrétny produkt, v našom prípade je to pozistor PTC C975 (plné označenie B59975C0160A070). Pozrite si nasledujúcu tabuľku.

ja R- Menovitý prúd (mA). Menovitý prúd. To je prúd, ktorý tento posistor vydrží dlho. Nazval by som to aj pracovný, normálny prúd. Pre termistor C975 je menovitý prúd niečo vyše pol ampéra, konkrétne 550 mA (0,55A).

JE- Spínací prúd (mA). Spínací prúd. Ide o množstvo prúdu pretekajúceho cez posistor, pri ktorom začne prudko narastať jeho odpor. Ak teda cez pozistor C975 začne pretekať prúd väčší ako 1100 mA (1,1A), potom začne plniť svoju ochrannú funkciu, respektíve začne obmedzovať prúd, ktorý ním preteká v dôsledku zvýšenia odpor. Spínací prúd ( JE) a referenčná teplota ( T ref) sú zapojené, keďže spínací prúd spôsobí zahriatie termistora a jeho teplota dosiahne úroveň T ref, pri ktorej sa zvyšuje odpor termistora.

ja Smax - maximálny spínací prúd (A). Maximálny spínací prúd. Ako môžete vidieť z tabuľky, pre túto hodnotu je uvedená aj hodnota napätia na pozistore - V = Vmax. Nie je to náhoda. Faktom je, že každý posistor môže absorbovať určité množstvo energie. Ak prekročí povolenú hodnotu, zlyhá.

Preto je napätie uvedené aj pre maximálny spínací prúd. V tomto prípade sa rovná 20 voltom. Vynásobením 3 ampérov 20 voltmi dostaneme výkon 60 wattov. Práve túto silu dokáže náš posistor absorbovať pri obmedzovaní prúdu.

Ir- zvyškový prúd (mA). zvyškový prúd. Ide o zvyškový prúd, ktorý preteká pozistorem, po jeho pôsobení začal obmedzovať prúd (napríklad pri preťažení). Zvyškový prúd udržuje termistor teplý, takže je v „horúcom“ stave a pôsobí ako prúdový obmedzovač, kým sa neodstráni príčina preťaženia. Ako vidíte, v tabuľke je uvedená hodnota tohto prúdu pre rôzne napätia na pozistore. Jeden pre maximum ( V = Vmax), ďalšie pre nominálne ( V=VR). Nie je ťažké uhádnuť, že vynásobením obmedzujúceho prúdu napätím dostaneme výkon, ktorý je potrebný na udržanie ohrevu tezerátora v spustenom stave. pre termistor PTC C975 tento výkon je 1,62~1,7W.

Čo R R a Rmin Nasledujúca tabuľka nám pomôže pochopiť.



Rmin - Minimálny odpor (Ohm). Minimálny odpor. Najmenšia hodnota odporu termistora. Minimálny odpor, ktorý zodpovedá minimálnej teplote, po ktorej začína rozsah PTC. Ak si podrobne preštudujete grafy pre pozistory, všimnete si, že až do hodnoty T Rmin odpor pozistora naopak klesá. Teda posistor pri teplotách pod T Rmin sa správa ako "veľmi zlý" NTC termistor a jeho odpor (mierne) klesá so stúpajúcou teplotou.

R R - Menovitá odolnosť (Ohm). Menovitá odolnosť. Toto je odpor pozistora pri vopred dohodnutej teplote. Zvyčajne toto 25 °C(menej často 20°С). Zjednodušene povedané, ide o odpor termistora pri izbovej teplote, ktorý ľahko zmeriame akýmkoľvek multimetrom.

Schválenia - v doslovnom preklade ide o schválenie. To znamená, že to schvaľuje taká a taká organizácia, ktorá sa zaoberá kontrolou kvality atď. Nijak zvlášť to nezaujíma.

objednávací kód - sériové číslo. Tu je to myslím jasné. Úplné označenie produktu. V našom prípade je to B59975C0160A070.

Z datasheetu k pozistoru PTC C975 som sa dozvedel, že sa dá použiť ako resetovateľná poistka. Napríklad v elektronickom zariadení, ktoré pri napájacom napätí 12V v prevádzkovom režime spotrebuje nie viac ako 0,5A prúdu.

Teraz si povieme niečo o parametroch NTC termistorov. Pripomínam, že NTC termistor má záporný TCR. Na rozdiel od pozistorov pri zahriatí odpor NTC termistora prudko klesá.

Na sklade som mal niekoľko NTC termistorov. V podstate boli inštalované v napájacích zdrojoch a všetkých druhoch pohonných jednotiek. Ich účelom je obmedziť rozbehový prúd. Rozhodol som sa pre tento termistor. Poďme zistiť jeho parametre.



Na puzdre je uvedené iba nasledujúce označenie: 16D-9 F1. Po krátkom hľadaní na internete sa mi podarilo nájsť datasheet k celej sérii NTC termistorov MF72. Konkrétne ide o náš prípad MF72-16D9. Táto séria termistorov sa používa na obmedzenie nábehového prúdu. Nižšie uvedený graf ukazuje, ako NTC termistor funguje.



V počiatočnom momente, keď je zariadenie zapnuté (napríklad spínaný zdroj prenosného počítača, adaptér, PSU počítača, Nabíjačka), odpor NTC termistora je veľký a absorbuje prúdový impulz. Ďalej sa zahrieva a jeho odpor niekoľkokrát klesá.

Kým zariadenie pracuje a spotrebúva prúd, termistor je v zahriatom stave a jeho odpor je nízky.

V tomto režime nemá termistor prakticky žiadny odpor voči prúdu, ktorý ním prechádza. Akonáhle je spotrebič odpojený od zdroja energie, termistor vychladne a jeho odpor sa opäť zvýši.

Pozrime sa na parametre a hlavné charakteristiky NTC termistora MF72-16D9. Pozrime sa na tabuľku.



R25- Menovitý odpor termistora pri 25°C (Ohm). Odolnosť termistora pri teplote okolia 25°C. Tento odpor sa dá ľahko zmerať pomocou multimetra. Pre termistor MF72-16D9 je to 16 ohmov. v skutočnosti R25 je to isté ako R R(Menovitý odpor) pre termistor.

Max. Ustálený prúd - Maximálny prúd termistora (A). Maximálny možný prúd cez termistor, ktorý môže dlhodobo odolávať. Ak sa prekročí maximálny prúd, potom dôjde k lavínovému poklesu odporu.

Približne. R z Max. prúd- Odpor termistora pri maximálnom prúde (Ohm). Približná hodnota odporu NTC termistora pri maximálnom prietoku prúdu. Pre termistor MF72-16D9 NTC je tento odpor 0,802 Ohm. To je takmer 20-krát menej ako odpor nášho termistora pri 25°C (keď je termistor „studený“ a nie je zaťažený pretekajúcim prúdom).

Dissip. Coef. - Faktor energetickej citlivosti (mW/°C). Aby sa vnútorná teplota termistora zmenila o 1°C, musí odobrať určitý výkon. Pomer absorbovaného výkonu (v mW) k teplotnej zmene termistora a ukazuje daný parameter. Pre náš termistor MF72-16D9 je tento parameter 11 miliwattov/1°C.

Dovoľte mi pripomenúť, že keď sa NTC termistor zahrieva, jeho odpor klesá. Na jeho zohriatie sa spotrebuje prúd, ktorý ním preteká. Preto bude termistor absorbovať energiu. Absorbovaný výkon vedie k zahrievaniu termistora a to zase vedie k zníženiu odporu NTC termistora 10 až 50 krát.

Tepelná časová konštanta - Konštantný čas chladenia (S). Čas potrebný na zmenu teploty nezaťaženého termistora o 63,2 % teplotného rozdielu medzi samotným termistorom a prostredím. Zjednodušene povedané, ide o čas, počas ktorého stihne NTC termistor vychladnúť po tom, čo ním prestane prechádzať prúd. Napríklad, keď je napájanie odpojené od elektrickej siete.

Max. Záťažová kapacita v µF - Maximálna vybíjacia kapacita . Testovacia charakteristika. Označuje kapacitu, ktorá môže byť vybitá do termistora NTC cez zakončovací odpor v testovacom obvode bez jeho poškodenia. Kapacita sa udáva v mikrofaradoch a pre špecifické napätie (120 a 220 voltov striedavý prúd(VAC)).

Tolerancia R 25 - Tolerancia . Tolerancia odporu termistora pri 25°C. V opačnom prípade ide o odchýlku od nominálneho odporu R25. Zvyčajne je tolerancia ±10 - 20%.

To sú všetky hlavné parametre termistorov. Samozrejme, existujú aj ďalšie parametre, ktoré možno nájsť v datasheetoch, ale zvyčajne sa dajú ľahko vypočítať z hlavných parametrov.

Dúfam, že teraz, keď stretnete pre vás neznámu elektronickú súčiastku (nie nevyhnutne termistor), bude pre vás ľahké zistiť jej hlavné charakteristiky, parametre a účel.

Termistor je polovodičová súčiastka so závislosťou od teploty elektrický odpor. Tento komponent, vynájdený v roku 1930 vedcom Samuelom Rubenom, je dodnes široko používaný v technológii.

Termistory sa vyrábajú z rôznych materiálov, ktoré sú pomerne vysoké - výrazne prevyšujú kovové zliatiny a čisté kovy, teda zo špeciálnych, špecifických polovodičov.

Priamo hlavný odporový prvok sa získava práškovou metalurgiou, spracovaním chalkogenidov, halogenidov a oxidov určitých kovov, ktoré im dávajú rôzne tvary, napríklad tvar kotúčov alebo tyčí rôznych veľkostí, veľké podložky, stredné rúrky, tenké platne, malé guľôčky , s veľkosťou od niekoľkých mikrónov do desiatok milimetrov .

Podľa povahy korelácie medzi odporom prvku a jeho teplotou, rozdeliť termistory do dvoch veľkých skupín - termistory a termistory. Termistory majú kladné TCR (z tohto dôvodu sa termistory nazývajú aj PTC termistory) a termistory majú záporné TCR (preto sa nazývajú NTC termistory).

Termistor - teplotne závislý odpor, je vyrobený z polovodičového materiálu s negatívnym teplotným koeficientom a vysokou citlivosťou, pozistor -teplotne závislý odpor s kladným koeficientom.Takže so zvýšením teploty puzdra pozistora sa zvýši aj jeho odpor a so zvýšením teploty termistora sa jeho odpor zodpovedajúcim spôsobom zníži.

Materiály pre termistory sú dnes: zmesi polykryštalických oxidov prechodných kovov ako kobalt, mangán, meď a nikel, zlúčeniny typu IIIBV, ako aj dopované, sklovité polovodiče ako kremík a germánium a niektoré ďalšie látky. Pozoruhodné sú pozistory vyrobené z pevných roztokov na báze titaničitanu bárnatého.

Termistory sa vo všeobecnosti delia na:

Trieda nízkej teploty (pracovná teplota pod 170 K);

Stredná teplotná trieda (prevádzková teplota od 170 K do 510 K);

Vysokoteplotná trieda (prevádzková teplota od 570 K a viac);

Samostatná trieda vysokej teploty (pracovná teplota od 900 K do 1300 K).

Všetky tieto prvky, termistory aj pozistory, môžu pracovať v rôznych vonkajších klimatických podmienkach a pri výraznom fyzikálnom externom a prúdovom zaťažení. Avšak v podmienkach ťažkých tepelných cyklov sa ich počiatočné termoelektrické charakteristiky časom menia, ako je nominálny odpor pri izbovej teplote a teplotný koeficient odporu.

Existujú napríklad aj kombinované komponenty termistory s nepriamym ohrevom. V prípade takýchto zariadení je umiestnený ako samotný termistor, tak aj galvanicky oddelené vykurovacie teleso, ktoré nastavuje počiatočnú teplotu termistora a tým aj jeho počiatočný elektrický odpor.

Tieto zariadenia sa používajú ako variabilné odpory riadené napätím aplikovaným na vyhrievací prvok termistora.

V závislosti od toho, ako je zvolený pracovný bod na IV charakteristikách konkrétneho komponentu, sa určuje aj prevádzkový režim termistora v obvode. A samotná charakteristika prúdového napätia je spojená s konštrukčnými prvkami a teplotou aplikovanou na puzdro komponentu.

Na riadenie zmien teploty a na kompenzáciu dynamicky sa meniacich parametrov, ako je prietok prúdu a použité napätie elektrické obvody, meniace sa po zmenách teplotných podmienok, sa používajú termistory s nastavením pracovného bodu na lineárnej časti CVC.

Pracovný bod sa však tradične nastavuje na klesajúcom úseku CVC (termistor NTC), ak sa termistor používa napríklad ako spúšťacie zariadenie, časové relé, v systéme na sledovanie a meranie intenzity mikrovlnného žiarenia, v požiarnych poplachových systémoch, v zariadeniach na kontrolu prietoku sypkých látok a kvapalín.

Najpopulárnejšie dnes strednoteplotné termistory a pozistory s TCR od -2,4 do -8,4 % na 1 K. Pracujú v širokom rozsahu odporov od jednotiek ohmov až po jednotky megaohmov.

Existujú pozistory s relatívne malým TCS od 0,5 % do 0,7 % na 1 K, vyrobené na báze kremíka. Ich odpor sa mení takmer lineárne. Takéto pozistory sú široko používané v systémoch stabilizácie teploty a v systémoch aktívneho chladenia pre výkonové polovodičové spínače v rôznych moderných elektronické zariadenia, najmä - v mocnom. Tieto komponenty ľahko zapadnú do obvodov a nezaberú veľa miesta na doskách.

Typický posistor má tvar keramického disku, niekedy je niekoľko prvkov inštalovaných v sérii v jednom kryte, ale častejšie v jedinej verzii v ochrannom smaltovanom povlaku. Pozistory sa často používajú ako poistky na ochranu elektrických obvodov pred napäťovým a prúdovým preťažením, ako aj teplotné snímače a autostabilizačné prvky, a to z dôvodu ich nenáročnosti a fyzickej stability.

Termistory sú široko používané v mnohých oblastiach elektroniky, najmä tam, kde je dôležitá presná regulácia teploty. To platí pre zariadenia na prenos údajov, počítačová technológia, vysokovýkonné CPU a vysoko presné priemyselné zariadenia.

Jednou z najjednoduchších a najpopulárnejších aplikácií termistora je efektívne obmedzenie nábehového prúdu. V momente, keď je na napájanie zo siete privedené napätie, dochádza k extrémne prudkej výraznej kapacite a v primárnom okruhu tečie veľký nabíjací prúd, ktorý môže spáliť diódový mostík.

Tento prúd je tu obmedzený termistorom, to znamená, že tento komponent obvodu mení svoj odpor v závislosti od prúdu, ktorý ním prechádza, pretože sa v súlade s Ohmovým zákonom zahrieva. Termistor potom po ochladení na izbovú teplotu po niekoľkých minútach opäť získa svoj pôvodný odpor.

V rôznych napájacích zdrojoch často vzniká úloha obmedziť štartovací prúd pri zapnutí. Dôvody môžu byť rôzne - rýchle opotrebovanie kontaktov relé alebo spínačov, zníženie životnosti filtračných kondenzátorov atď. Nedávno som mal tento problém tiež. V mojom počítači používam dobré napájanie servera, ale kvôli neúspešnej implementácii pohotovostnej časti sa pri vypnutí hlavného napájania prehrieva. Kvôli tomuto problému som už 2x musel opraviť pohotovostnú dosku a vymeniť niektoré elektrolyty vedľa nej. Riešenie bolo jednoduché – vypnúť napájanie zo zásuvky. Malo to však niekoľko nevýhod - pri zapnutí došlo k silnému prúdovému rázu cez vysokonapäťový kondenzátor, ktorý ho mohol znefunkčniť, navyše po 2 týždňoch začala horieť zástrčka jednotky. Bolo rozhodnuté vytvoriť obmedzovač nábehového prúdu. Súbežne s touto úlohou som mal podobnú úlohu pre vysokovýkonné audio zosilňovače. Problémy v zosilňovačoch sú rovnaké - spálenie kontaktov spínača, prúdový ráz cez mostíkové diódy a filtračné elektrolyty. Na internete nájdete množstvo obvodov pre obmedzovače rázového prúdu. Ale pre konkrétnu úlohu môžu mať množstvo nevýhod - potrebu prepočítať prvky obvodu na požadovaný prúd; pre výkonných spotrebiteľov - výber výkonových prvkov, ktoré poskytujú potrebné parametre pre vypočítaný výstupný výkon. Okrem toho je niekedy potrebné zabezpečiť minimálny štartovací prúd pre pripojené zariadenie, čo zvyšuje zložitosť takéhoto obvodu. Na vyriešenie tohto problému existuje jednoduché a spoľahlivé riešenie - termistory.

Obr.1 Termistor

Termistor je polovodičový odpor, ktorého odpor sa pri zahrievaní rýchlo mení. Pre naše účely potrebujeme termistory so záporným teplotným koeficientom - NTC termistory. Keď prúd preteká cez NTC termistor, zahrieva sa a jeho odpor klesá.

Obr.2 Termistor TKS

Máme záujem o nasledujúce parametre termistor:

Odolnosť pri 25˚C

Maximálny ustálený prúd

Oba parametre sú v dokumentácii ku konkrétnym termistorom. Prvým parametrom môžeme určiť minimálny prúd, ktorý prejde cez odpor záťaže, keď je pripojený cez termistor. Druhý parameter je určený maximálnym stratovým výkonom termistora a výkon záťaže musí byť taký, aby priemerný prúd cez termistor neprekročil túto hodnotu. Pre spoľahlivú činnosť termistora je potrebné odobrať hodnotu tohto prúdu menšiu ako 20 percent parametra uvedeného v dokumentácii. Zdá sa, že je jednoduchšie vybrať správny termistor a zostaviť zariadenie. Musíte však vziať do úvahy niektoré body:

1. Termistor dlho ochladzuje. Ak zariadenie vypnete a ihneď znova zapnete, termistor bude mať nízky odpor a nebude plniť svoju ochrannú funkciu.
2. Na zvýšenie prúdu nie je možné pripojiť termistory paralelne - v dôsledku šírenia parametrov sa prúd cez ne bude veľmi líšiť. Je však celkom možné pripojiť požadovaný počet termistorov do série.
3. Počas prevádzky je termistor veľmi horúci. Prvky vedľa neho sú tiež zahrievané.
4. Maximálny ustálený prúd cez termistor musí byť obmedzený jeho maximálnym výkonom. Táto možnosť je uvedená v dokumentácii. Ak sa však termistor používa na obmedzenie krátkych prúdových rázov (napríklad, keď je napájanie zapnuté a kondenzátor filtra sa nabíja), môže byť rázový prúd väčší. Voľba termistora je potom obmedzená jeho maximálnym impulzným výkonom.

Energia nabitého kondenzátora je určená vzorcom:

E = (C*Vpeak²)/2

kde E je energia v jouloch, C je kapacita filtračného kondenzátora, Vpeak je maximálne napätie, na ktoré sa bude filtračný kondenzátor nabíjať (pre naše siete môžete použiť hodnotu 250V*√2 = 353V).

Ak dokumentácia uvádza maximálny impulzný výkon, potom na základe tohto parametra môžete vybrať termistor. Tento parameter však spravidla nie je špecifikovaný. Potom je možné z už vypočítaných tabuliek pre termistory štandardnej série odhadnúť maximálnu kapacitu, ktorú je možné bezpečne nabiť pomocou termistora.

Zobral som tabuľku s parametrami Joyin NTC termistorov. Tabuľka ukazuje:

Rnom- nominálny odpor termistora pri 25°C

Imax- maximálny prúd cez termistor (maximálny prúd v ustálenom stave)

Smax- maximálna kapacita v testovacom obvode, ktorý sa vybije do termistora bez jeho poškodenia (testovacie napätie 350v)

Ako test prebieha, môžete vidieť na siedmej strane.

Pár slov o parametri Smax- dokumentácia ukazuje, že v testovacom obvode sa kondenzátor vybíja cez termistor a obmedzovací odpor, čím sa uvoľňuje dodatočná energia. Preto bude maximálna bezpečná kapacita, ktorú môže termistor nabíjať bez takéhoto odporu, menšia. Hľadal som informácie na zahraničných tematických fórach a pozrel som sa na typické obvody s obmedzovačmi v podobe termistorov, ktoré sú uvedené údaje. Na základe týchto informácií môžete použiť koeficient Smax v reálnom obvode 0,65, čím sa vynásobia údaje z tabuľky.

Pripojte tabuľku parametrov termistora NTC

Zapojením niekoľkých rovnakých NTC termistorov do série znižujeme požiadavky na maximálnu pulznú energiu každého z nich.

Uvediem príklad. Napríklad musíme vybrať termistor na zapnutie napájania počítača. Maximálna spotreba počítača je 700 wattov. Chceme obmedziť štartovací prúd na 2-2,5A. V napájacom zdroji je inštalovaný filtračný kondenzátor 470uF.

Uvažujeme efektívnu hodnotu prúdu:

I = 700W/220V = 3,18A

Ako som písal vyššie, pre spoľahlivú prevádzku termistora vyberáme z dokumentácie maximálny ustálený prúd o 20% viac ako je táto hodnota.

Imax = 3,8A

Uvažujeme s potrebným odporom termistora pre štartovací prúd 2,5A

R \u003d (220 V * √2) / 2,5 A \u003d 124 Ohm

Z tabuľky nájdeme potrebné termistory. 6 kusov sériovo zapojených termistorov JNR15S200L nám pasuje Imax, celkový odpor. Maximálna kapacita, ktorú môžu nabíjať, bude 680uF*6*0,65=2652uF, čo je ešte viac, ako potrebujeme. Prirodzene, pri znižovaní Vpeak, požiadavky na max pulzný výkon termistor. Máme závislosť od druhej mocniny napätia.

A posledná otázka ohľadom výberu termistorov. Čo ak máme vybraté termistory potrebné pre maximálny impulzný výkon, ale nevyhovujú nám podľa Imax(stála záťaž je pre nich príliš vysoká), alebo nepotrebujeme zdroj stáleho ohrevu v samotnom zariadení? K tomu použijeme jednoduché riešenie - paralelne s termistorom pridáme do obvodu ďalší spínač, ktorý zapneme po nabití kondenzátora. Čo som urobil vo svojom obmedzovači. V mojom prípade sú parametre nasledovné - maximálny príkon počítača 400W, limit štartovacieho prúdu 3,5A, filtračný kondenzátor 470uF. Vzal som 6 kusov termistorov 15d11 (15 ohmov). Diagram je uvedený nižšie.

Ryža. 3 Obvod obmedzovača

Vysvetlivky k diagramu. SA1 odpojí fázový vodič. LED VD2 slúži na indikáciu činnosti obmedzovača. Kondenzátor C1 vyhladzuje zvlnenie a LED nebliká s frekvenciou siete. Ak to nepotrebujete, odstráňte C1, VD6, VD1 z obvodu a jednoducho pripojte LED a diódu paralelne analogicky s prvkami VD4, VD5. Na indikáciu procesu nabíjania kondenzátora je LED VD4 zapojená paralelne s termistormi. V mojom prípade pri nabíjaní kondenzátora napájacieho zdroja počítača celý proces trvá menej ako sekundu. Takže zbierame.

Obr.4 Montážna sada

Indikáciu napájania som namontoval priamo do krytu vypínača, vyhodil som z neho čínsku žiarovku, ktorá by dlho nevydržala.

Ryža. 5 Indikácia napájania

Obr.6 Blok termistora

Ryža. 7 Zmontovaný obmedzovač

To sa mohlo skončiť, keby po týždni práce nezlyhali všetky termistory. Vyzeralo to takto.

Ryža. 8 Porucha NTC termistorov

Napriek tomu, že rezerva pre prípustnú kapacitu bola veľmi veľká - 330uF * 6 * 0,65 = 1287uF.

Vzal som termistory v jednej známej spoločnosti a rôznych denominácií - všetko manželstvo. Výrobca je neznámy. Buď Číňania nalievajú do veľkých puzdier termistory menších priemerov, alebo je kvalita materiálov veľmi slabá. V dôsledku toho som si kúpil ešte menší priemer - SCK 152 8mm. Tá istá Čína, ale už značková. Podľa našej tabuľky je povolená kapacita 100uF * 6 * 0,65 = 390uF, čo je dokonca o niečo menej, ako je potrebné. Všetko však funguje výborne.