使用NTC热敏电阻限制浪涌电流

这是我们讨论浪涌电流系列文章中的一篇。在之前的文章中，我们已经介绍了浪涌电流的基础知识和各种类型的浪涌保护电路。浪涌电流保护最常见的方法是使用NTC热敏电阻，因此在本文中，我们将讨论更多关于NTC热敏电阻以及如何在您的设计中使用NTC热敏电阻来防止浪涌电流。这种类型的NTC涌流限制电路通常可以在AC-DC转换器或SMPS电路等电源单元中找到。随着涌流保护，设计师还包括许多其他类型的保护电路在他们的设计;我们已经介绍了各种保护电路，例如：

•过电压保护

•过流保护

•反极性保护

•短路保护

简单的成本效益涌流保护电路

虽然NTC是一种广泛使用的方法来对抗由于负载的高输入电容而产生的浪涌启动电流。更传统和直接的方法是在负载和输入电源之间串联一个固定电阻。让我们快速通过这种方法来了解这种方法的缺点，这导致了NTC的流行。考虑下面的图像，其中一个电阻串联连接在源电源和负载之间。

上述电路可以在低成本的SMPS或电源模块中找到。这是一个正常的和最便宜的方式来处理涌流。由于电阻器被用作控制输入的主要部件，它充当浪涌电流限制器，但这不是将大电流负载与电源连接的正确方式。为什么?

很明显，在电路的正常状态下，电阻器在阻挡涌流的同时也在抵抗正常电流的流动。因此，当电阻器的值固定时，流过电阻器的恒流将耗散大量的功率，从而影响电路的整体效率。

最糟糕的部分是，如果负载电路消耗了大量的功率，流过电阻的电流将会增加，通过电阻的功耗也会增加，效率最终会降低。越来越多的功率需要在电阻上耗散，需要一个更大瓦数的电阻来满足功率要求。更不用说，现在很清楚，在高功率电路中包括一个电阻作为浪涌电流限制器并不是一个好的选择。

但是，如果采用一种特殊类型的电阻，可以在电路启动时提供高电阻，在电路正常状态下提供低电阻，那么效率将明显提高，功耗将非常小。这正是全国过渡委员会的工作。NTC在启动时提供高电阻，在电路正常状态时提供低电阻。

如何使用NTC进行涌流

正如我们之前所讨论的，NTC是一种特殊类型的电阻元件，在启动条件下提供高电阻，但在电路正常状态下提供低电阻。

NTC表示负温度系数。温度和电阻有直接的关系。如果温度稍微升高，则电阻明显降低。这是处理限制浪涌电流的有用特性。在第一次上电的情况下，当负载第一次从电源获得功率时，NTC在正常环境温度下充当高值电阻，从而有效地阻断进入电路的涌流。

经过很短的时间，当大电流流过NTC时，NTC内部温度略有升高，最终影响电阻。电阻显著降低，并与负载和电源形成直接路径。由于在正常工作状态下电阻较低，因此降低了功耗，提高了效率。

NTC浪涌限流电路

通常，当高值容性负载与电源连接时，在电源单元的正极线之间添加NTC。

但在交流电源单元或SMPS的情况下，NTC在桥式整流二极管之前连接在热线中。我们已经制作了一些使用NTC和浪涌限流器的SMPS或电源电路。

选择正确的NTC值

选择浪涌限流器的计算是确定峰值电压和峰值电流。由于NTC是一个电阻器，欧姆定律足以适应NTC电阻的值。

根据欧姆定律，R = V/I这种情况也是成立的。NTC电阻=峰值电压/峰值涌流。例如，在交流230V时，vrm的电压可达300V。在这个Vrms中，要阻断30A的峰值涌流，需要10欧姆的NTC。

NTC浪涌限流电路的测试

为了评估浪涌电流的影响，在电源单元上连接一个容性负载。测试是在面包板和10欧姆NTC上完成的。电路如下图所示。

电阻R1用作分流电阻来计算峰值电流。当电流流过电阻器时，就会产生电压降。一个额外的示波器连接在这个电阻上，以检查电阻上的电压降，如下所示

电压降可以再次使用欧姆定律来确定，其中电流=电压/电阻。在我们的例子中，我们使用了1欧姆的电阻，因此，流过这个电阻的1A电流将产生1V的电压降。NTC通过电路的正极线连接。

电阻R2是一个负载电阻，用于电容器的快速放电。电容器为100uF 50V通用电容器。由于浪涌电流发生得非常快，持续时间很短，因此使用示波器的触发功能。

在测试没有NTC的电路后，通过电阻的峰值电流如下图所示

示波器设为每分1V，峰值电压为4.2V。因此记录峰值电流为4.2A。这是9V电源单元通过100uF 50V电容连接时的浪涌电流。

因此，为了阻止这种情况，在电路的正电源上连接一个10欧姆的NTC。下面图片所示的输出

示波器设置保持不变，源电压为9V，但浪涌峰值电流显着降低到近500mA。

本文编译自circuitdigest