PTC 서미스터
PTC 서미스터의 기원
1940년대 초 일본, 미국, 소련이 발견한 티탄산바륨(BaTiO3)은 일반적으로 실온에서 1010Ω·cm 이상의 저항률을 갖습니다. 1952년 필립스(네덜란드)의 하이만(Haayman) 등은 희토류 원소(Y, Bi, Sb 등)를 소량 첨가하면 저항률이 10~106Ω·cm가 되고, 재료의 온도 특성이 퀴리점에 해당한다는 것을 발견했습니다. 그러나 당시에는 문헌을 발표하지 않고 특허만 출원했기 때문에 1954년경까지 대중에게 알려지지 않았습니다. 1961년 무라타 제작소에서 PTC 서미스터가 처음으로 양산되었고 POSISTOR라는 등록상표를 취득했습니다. 1963년경에 유럽, 미국, 일본 기업들이 PTC 서미스터를 산업화하기 시작했으며, 이는 온도 보상, 수위 검출, 모터 과열 방지, 자동 온도 조절 히터, 컬러 TV 자기소거 회로 등의 분야에 응용되었습니다.
PTC 서미스터 선택 매개변수
애플리케이션에 적합한 PTC 서미스터를 선택하려면 주요 매개변수를 이해하는 것이 필수적입니다. 고려해야 할 다섯 가지 중요한 요소는 다음과 같습니다.
1. 최대 작동 전압
PTC 서미스터는 회로에서 직렬로 연결됩니다. 정상 작동 시에는 PTC 서미스터에 전압의 일부만 남아 있습니다. PTC 서미스터가 고저항 상태에서 시동될 경우, 전원 전압의 거의 전부를 견뎌야 합니다. 따라서 PTC 서미스터를 선택할 때는 충분히 높은 최대 작동 전압을 선택해야 하며, 전원 전압의 변동 가능성도 고려해야 합니다.
2. 비작동 전류 및 작동 전류
신뢰할 수 있는 스위칭 기능을 얻으려면 동작 전류가 비동작 전류의 최소 두 배 이상이어야 합니다. 주변 온도는 비동작 전류와 동작 전류에 큰 영향을 미치므로(아래 그림 참조) 최악의 상황을 고려해야 합니다. 비동작 전류는 허용 가능한 최고 주변 온도에서 선택해야 하며, 동작 전류는 그보다 낮은 주변 온도에서 사용되는 값을 선택해야 합니다.
3. 최대 작동 전압에서 허용되는 최대 전류
PTC 서미스터가 보호 기능을 수행할 때, 회로에 최대 허용 전류를 초과하는 전류가 발생하는 조건이 있는지 확인하십시오. 이는 일반적으로 단락 가능성을 나타냅니다. 최대 전류 값은 사양에 명시되어 있습니다. 이 값을 초과하여 사용하면 PTC 서미스터가 손상되거나 조기에 고장날 수 있습니다.
4. 스위칭 온도(퀴리 온도)
퀴리 온도가 80℃, 100℃, 120℃, 140℃ 등인 과전류 보호 부품을 제공할 수 있습니다. 비작동 전류는 퀴리 온도와 PTC 서미스터 칩의 직경에 따라 달라집니다. 비용 절감을 위해서는 퀴리 온도가 높고 크기가 작은 부품을 선택해야 합니다. 하지만 이렇게 선택된 PTC 서미스터는 표면 온도가 높아 회로에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 점을 고려해야 합니다. 일반적으로 퀴리 온도는 최대 사용 주변 온도보다 20~40℃ 높아야 합니다.
5. 사용환경의 영향
화학 시약과 접촉하거나 포팅재 또는 충전재를 사용할 경우, 티탄산 바륨 세라믹의 환원을 방지하기 위해 특별한 주의가 필요합니다. 환원으로 인해 PTC 서미스터의 효과가 감소할 수 있으며, 포팅으로 인해 열전도도가 변화하여 국부적인 과열이 발생하고 PTC 서미스터가 손상될 수 있습니다.
전력 변압기용 PTC 서미스터 선택의 예
전력 변압기의 1차 전압은 220V, 2차 전압은 16V, 2차 전류는 1.5A이며, 2차 이상 시 1차 전류는 약 350mA로 10분 이내에 보호 상태로 전환되어야 합니다. 변압기의 작동 환경 온도는 -10 ~ 40℃이며, 정상 작동 시 온도 상승은 15 ~ 20℃입니다. PTC 서미스터는 변압기 근처에 설치됩니다. 1차 보호용으로 PTC 서미스터를 선택하십시오.
1. 최대 작동 전압을 결정하세요
변압기의 작동 전압은 220V인 것으로 알려져 있습니다. 전원 변동 계수를 고려하면 최대 작동 전압은 220V×(1+20%) = 264V에 도달해야 합니다.<br/>PTC 서미스터의 최대 작동 전압은 265V입니다.
2. 비작동 전류를 결정하세요
계산 및 실제 측정 결과, 변압기가 정상 작동할 때 1차 전류는 125mA입니다. PTC 서미스터 설치 장소의 주변 온도가 60℃에 달하는 것을 고려하면, 60℃에서 비작동 전류는 130~140mA가 되어야 함을 알 수 있습니다.
3. 동작 전류를 결정하세요
PTC 서미스터의 설치 장소의 주변 온도가 -10℃ 또는 25℃까지 낮아질 수 있다는 점을 고려할 때, -10℃ 또는 25℃에서 동작 전류는 340~350mA가 되어야 하며, 동작 시간은 약 5분 정도가 되어야 한다고 판단됩니다.
4. 정격 제로 전력 저항 R25를 결정하십시오.
PTC 서미스터는 1차측에 직렬로 연결되며, 발생하는 전압 강하는 가능한 한 작아야 합니다. PTC 서미스터 자체의 발열량 또한 가능한 한 작아야 합니다. 일반적으로 PTC 서미스터의 전압 강하는 전체 전력 공급량의 1% 미만이어야 합니다. R25는 다음과 같이 계산됩니다.<br/>220V x 1%÷0.125A=17.6Ω
5. 최대 전류를 결정하세요
실제 측정 결과, 변압기 2차측이 단락되었을 때 1차 전류는 최대 500mA에 달할 수 있습니다. 1차 코일에 부분 단락이 발생하여 더 큰 전류가 흐를 경우, PTC 서미스터의 최대 전류는 1A 이상으로 측정됩니다.
6. 퀴리 온도와 치수를 결정하세요
PTC 서미스터 설치 위치의 주변 온도가 최대 60°C까지 도달할 수 있다는 점을 고려하여, 퀴리 온도는 여기에 40°C를 더하여 선정하였으며, 퀴리 온도는 100°C입니다. 그러나 비용이 저렴하고 PTC 서미스터가 변압기 코일에 설치되지 않는다는 점을 고려하면, 높은 표면 온도가 변압기에 악영향을 미치지 않으므로 퀴리 온도를 120°C로 선정할 수 있습니다. 이렇게 하면 PTC 서미스터의 직경을 한 단계 줄이고 비용을 절감할 수 있습니다.
7. PTC 서미스터의 모델을 확인하세요
위의 요구 사항에 따라 당사 사양표를 참조하고 MZ11-10P15RH265를 선택하십시오.<br/>즉, 최대 작동 전압 265V, 정격 제로 전력 저항값 15Q±25%, 비작동 전류 140mA, 작동 전류 350 mA, 최대 전류 1.2A, 퀴리 온도 120°C, 최대 크기 11.0mm입니다.
PTC 서미스터 코어의 장점
PTC 서미스터는 전자 회로의 다양한 보호 및 제어 애플리케이션에 적합하도록 하는 고유한 장점을 제공합니다.
자기 보호 기능
온도가 임계값을 초과하면 서미스터의 저항이 급격히 증가하여 전류를 자동으로 제한합니다. 모터 과전류 보호 및 리튬 배터리 보호 기능이 이러한 예입니다.
외부 제어가 필요하지 않습니다
서미스터의 수동적 특성은 온도 변화에 직접 반응하므로 회로 설계가 간소화되고 시스템 복잡성이 줄어듭니다.
장수명
기계적 접촉이 없기 때문에 노화가 방지되고, 기존 퓨즈에 비해 내구성이 뛰어나며 작동 수명이 연장됩니다.
사용자 정의 가능성
세라믹 PTC는 다양한 응용 분야에서 20~300°C 사이의 온도에 도달할 수 있으며, 재료를 변형하여 퀴리점을 조절할 수 있습니다.
회로가 정상 상태일 때, 과전류 보호 PTC 서미스터에 흐르는 전류는 정격 전류보다 적고, 과전류 보호 PTC 서미스터는 매우 작은 저항값을 가진 정상 상태이므로 보호 회로의 정상 작동에 영향을 미치지 않습니다. 회로에 고장이 발생하여 전류가 정격 전류를 크게 초과하면 과전류 보호 PTC 서미스터가 갑자기 가열되어 고저항 상태가 되어 회로를 비교적 "단선" 상태로 만들어 회로 손상을 방지합니다. 고장이 해결되면 과전류 보호 PTC 서미스터도 자동으로 저저항 상태로 돌아가 회로가 정상 작동을 재개합니다.
회로가 정상 상태일 때, 과전류 보호 PTC 서미스터에 흐르는 전류는 정격 전류보다 적고, 과전류 보호 PTC 서미스터는 매우 작은 저항값을 가진 정상 상태이므로 보호 회로의 정상 작동에 영향을 미치지 않습니다. 회로에 고장이 발생하여 전류가 정격 전류를 크게 초과하면 과전류 보호 PTC 서미스터가 갑자기 가열되어 고저항 상태가 되어 회로를 비교적 "단선" 상태로 만들어 회로 손상을 방지합니다. 고장이 해결되면 과전류 보호 PTC 서미스터도 자동으로 저저항 상태로 돌아가 회로가 정상 작동을 재개합니다.
PTC 서미스터 제조 공정
PTC 서미스터 제조는 탄산바륨, 산화티타늄, 그리고 원하는 전기적 및 열적 특성을 갖는 기타 재료들을 혼합하여 분쇄, 혼합, 압축하여 원반 또는 직사각형 형태로 만든 후, 바람직하게는 1400°C 이하의 온도에서 소결하는 것으로 시작됩니다. 그 후, 모델에 따라 연결 부품을 장착하고, 조심스럽게 연결한 후, 최종적으로 코팅 또는 캡슐화합니다.
PTC 서미스터의 일반적인 응용 분야
과전류 보호: 가전제품(헤어드라이어, 커피 머신), 자동차 전자 제품. 온도 감지 및 보상: 산업 장비 온도 제어 시스템. 자가 조절 가열: 항온 히터(세라믹 PTC의 저항은 퀴리점 근처에서 안정적입니다). 전자 회로 보호: USB 전류 제한, PCB 과열 보호.
