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PTC热敏电阻 (POSISTOR)保持电流・跳闸电流

PTC热敏电阻(POSISTOR)的基本知识

保持电流(Hold电流)

表示由于环境温度以外的原因而未达到电流最大值的电流。

图1 : PTC接线图

跳闸电流(工作电流)

在伏安特性中,电流的最大点被称为跳闸电流

在图1的电路中、

  1. 若流经PTC热敏电阻的电流小于跳闸电流

    图2所示、在负载曲线a与PTC热敏电阻的伏安特性曲线交点A处稳定,作为简单的定值电阻工作。

  2. 若流经PTC热敏电阻大于跳闸电流

    在负载曲线b与伏安特性曲线的交点B处稳定。
    也就是说,当大于跳闸电流的电流通过电路时,PTC热敏电阻的阻值增大,将电路电流衰减到小于跳闸电流的值,从而保护电源和负载。

图2 : I-V特性及负载曲线

【参考】负载曲线

PTC伏安特性图中的负载曲线,表示回路电阻的分压由于图1中PTC两端的电压增大而不断下降时流经回路的电流。

  1. 正常时(回路不发生异常,正常工作)

    假设正常工作状态下电流为正常I,那么,电源电压E / 正常I = 正常回路电阻。

  2. 异常时(回路的某部分发生异常)

    假设异常时电流为异常I,那么,电源电压E / 异常I = 异常回路电阻。

在上述电路电阻上施加电压将导致图3中所示的结果。

图3 : 电路电阻的I-V特性

根据定义,若将横轴改为“PTC处的压降=电源电压-电路电阻处的压降”,纵横轴均以对数表示,则特性如图5所示。

图4 : 将水平轴更改为PTC处的电压
图5 : 将两个轴更改为对数

保护电流变动范围

PTC热敏电阻的跳闸电流因环境温度、阻值、温度特性、形状等因素而异。跳闸电流上限以上的电流区域称为跳闸电流区域,下限以下的电流范围称为保持电流区域,上下限之间的电流区域称为保护电流变动范围
如果电路电流小于保持电流,PTC热敏电阻作为一个简单的固定电阻工作,但当电流大于跳闸电流时,电阻值增加以执行保护操作。

图6 : 保护电流变动范围与I-V特性变化之间的关系

【参考】保护电流变动范围的计算

电能
施加跳闸电流时的功率
热能
V-I顶点(CP)时的发热

根据热平衡式电能 = 热能

方程1
D
热耗散常数
R
电阻值
Ia
环境温度为Ta时的跳闸电流
Tcp
居里温度

同一元件的D和R相同,将Ia与环境温度为25°C时的跳闸电流相比,

方程2

若居里点为120°C,在环境温度条件为60°C及−10°C时,分别计算得出 :

方程3

→ 25°C跳闸电流的0.795倍

方程4

→ 25°C跳闸电流的1.17倍

图7 : 保护电流变动范围