NTC热敏电阻抑制浪涌电流的工作原理

一路上

前言

浪涌电流保护最常见的方法是使用NTC热敏电阻，因此本文将简单介绍使用NTC热敏电阻抑制浪涌电流的机制原理，这种类型的NTC浪涌电流限制器电路常见于AC-DC转换器或SMPS电路等电源单元中。

当然，除了浪涌电流保护外，设计人员在其电路设计当中还应包括许多其它类型的保护电路方法，例如：过压保护、过流保护、反极性保护、短路保护。

经济有效的浪涌电流保护电路

尽管NTC热敏电阻是一种广 泛使用的方法来对抗由于负载的高输入电容而发生的浪涌启动电流,但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，不过这种方法有一些缺点，从而导致NTC的流行使用。

如下图所示，其中在源电源和负载之间串联了一个电阻器。

上述电路可以在低成本SMPS或电源模块中找到，这是处理浪涌电流的正常且最便宜的方法。由于电阻器用作控制输入的主要元件，它起到了浪涌电流限制器的作用，但这不是将大电流负载与电源连接的正确方法。为什么?

很明显可以看出，电阻器在电路正常状态下阻止浪涌电流，但也阻止正常电流流动。因此，由于电阻值固定，流过电阻的恒定电流会消耗大量功率，从而影响电路的整体效率。

最糟糕的是，如果负载电路消耗大量功率，流过电阻的电流会增加，该电阻上的功耗也会增加，最终效率会降低。电阻器上需要消耗的功率越多,就需要更大功率的电阻器来满足功率要求。所以不难看出，现在在大功率电路中包含-个电阻器作为浪涌电流限制器并不是一个好的选择。

但是，如果采用特殊类型的电阻器，可以在电路启动状态下提供高阻值，而在电路正常状态下提供低阻值,效率会明显提高，功耗会非常小，这正是NTC热敏电阻的工作原理机制。NTC在启动期间提供高电阻，在电路正常状态下提供低电阻。

NTC热敏电阻检测浪涌电流的方法

正如之前所述，NTC是一 种特殊类型的电阻元件，它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代表负温度系数，它与温度和电阻有直接关系。如果温度稍微升高，电阻就会显着降低。这是处理限制浪涌电流的有用助能。在第一-次上电情况下，当负载第一-次从电源获得电力时， NTC在正常环境温度下充当高阻值电阻，从而有效地阻止浪涌电流进入电路。

在很短的时间后，当大电流流过NTC时，NTC的内部温度会略微升高，最终影响电阻，电阻会显着降低，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，因此功耗会降低，效率也会提高。

NTC热敏电阻浪涌电流限制电路

一般在大容性负载接电源时，在电源单元的正极线之间加NTC.

但如果在交流电源单元或SMPS的情况下，NTC连接-般在热线中桥式整流二_极管之 前。

选择正确的NTC值

选择浪涌电流限制器的计算是确定峰值电压和峰值电流。由于NTC是电阻器，因此欧姆定律足以适应NTC电阻的值。

根据欧姆定律，R=V/I, 在这种情况下也是如此。NTC电阻=峰值电压/峰值浪涌电流。例如，在230V AC中，Vrms可以是300V。在此Vrms下，为了阻止30A的峰值浪涌电流，需要10欧姆NTC.

NTC浪涌电流限制器电路的测试示例

为了评估浪涌电流的影响，在电源单元上连接了一个容性负载。测试是在带有10欧姆NTC的面包板上完成的，电路如下图所示。

电阻器R1用作分流电阻器来计算峰值电流。当电流流过电阻器时，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，如下图所示:

电压降可以再次使用欧姆定律确定，其中电流=电压/电阻。在本文中，小编使用了1欧姆的电阻，因此，1A的电流流过这个电阻会产生1V的电压降。NTC跨接在电路的正极线上。

电阻R2是为电容器快速放电而发出的负载电阻，电容为100uF 50V通用电容。由于浪涌电流发生得非常快且持续时间很短，因此使用了示波器的触发功能。

在没有NTC的情况下测试电路后，流过电阻的峰值电流如下图所示:

由于示波器设置为每格1V,因此峰值电压为4.2V。因此，记录了4.2A的峰值电流。这是9V电源单元跨接100uF 50V电容器时的浪涌电流。

因此，为了阻止这种情况，在电路的正电源上连接了一个10欧姆的NTC ，输出如下图所示:

示波器设置保持不变,电源电压也和以前一样为9V, 但浪涌峰值电流显着降低至接近500mA。

因此，通过使用NTC热敏电阻可以有效抑制巨大容性负载上的浪涌电流，这也让其成为当前抑制浪涌电流最为常用的方法。

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