เทอร์มิสเตอร์ PTC
แหล่งกำเนิดเทอร์มิสเตอร์ PTC
แบเรียมไททาเนต (BaTiO3) ซึ่งค้นพบโดยญี่ปุ่น สหรัฐอเมริกา และสหภาพโซเวียตในช่วงต้นทศวรรษ 1940 โดยทั่วไปจะมีค่าความต้านทานไฟฟ้ามากกว่า 1010 โอห์ม·เซนติเมตร ที่อุณหภูมิห้อง ในปี 1952 Haayman และคณะจากบริษัท Philips (เนเธอร์แลนด์) พบว่าเมื่อเติมธาตุหายาก (Y, Bi, Sb ฯลฯ) ลงไปเล็กน้อย ค่าความต้านทานไฟฟ้าจะอยู่ระหว่าง 10~106 โอห์ม·เซนติเมตร และคุณสมบัติทางอุณหภูมิของวัสดุจะสอดคล้องกับจุดคูรี อย่างไรก็ตาม ในขณะนั้นพวกเขาไม่ได้ตีพิมพ์เอกสารใดๆ เพียงแต่ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรเท่านั้น จึงยังไม่เป็นที่รู้จักของสาธารณชนจนกระทั่งประมาณปี 1954 ในปี 1961 เทอร์มิสเตอร์ PTC ถูกผลิตขึ้นเป็นจำนวนมากโดย Murata Manufacturing และได้รับเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ POSISTOR ประมาณปีพ.ศ. 2506 บริษัทต่างๆ ในยุโรป อเมริกา และญี่ปุ่นเริ่มนำเทอร์มิสเตอร์ PTC มาใช้ในอุตสาหกรรม ซึ่งนำไปใช้ในการชดเชยอุณหภูมิ การตรวจจับระดับน้ำ การป้องกันมอเตอร์ร้อนเกินไป เครื่องทำความร้อนควบคุมอุณหภูมิอัตโนมัติ วงจรล้างสนามแม่เหล็กของโทรทัศน์สี และสาขาอื่นๆ
พารามิเตอร์การเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC
การทำความเข้าใจพารามิเตอร์สำคัญเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC ที่เหมาะสมกับการใช้งานของคุณ ต่อไปนี้คือปัจจัยสำคัญ 5 ประการที่ควรพิจารณา
1. แรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงสุด
เทอร์มิสเตอร์ PTC ต่อแบบอนุกรมในวงจร ในการทำงานปกติ เทอร์มิสเตอร์ PTC จะเหลือแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เมื่อเทอร์มิสเตอร์ PTC เริ่มทำงานในสภาวะความต้านทานสูง เทอร์มิสเตอร์จะต้องทนแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟได้เกือบเต็ม ดังนั้น เมื่อเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC จำเป็นต้องเลือกแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ใช้งานให้สูงเพียงพอ และต้องพิจารณาความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟที่อาจเกิดขึ้นด้วย
2. กระแสไฟฟ้าไม่ทำงานและกระแสไฟฟ้าทำงาน
เพื่อให้ได้ฟังก์ชันการสวิตชิ่งที่เชื่อถือได้ กระแสไฟฟ้าขณะทำงานต้องมีอย่างน้อยสองเท่าของกระแสไฟฟ้าขณะไม่ทำงาน เนื่องจากอุณหภูมิแวดล้อมมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระแสไฟฟ้าขณะไม่ทำงานและกระแสไฟฟ้าขณะทำงาน (ดูรูปด้านล่าง) จึงควรพิจารณากรณีที่เลวร้ายที่สุดด้วย ควรเลือกกระแสไฟฟ้าขณะไม่ทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดที่ยอมรับได้ และสำหรับกระแสไฟฟ้าขณะทำงาน ควรเลือกค่าที่ใช้ที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า
3. กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่อนุญาตที่แรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงสุด
เมื่อเทอร์มิสเตอร์ PTC ทำหน้าที่ป้องกัน ให้ตรวจสอบว่ามีสภาวะใดในวงจรที่ทำให้กระแสไฟฟ้าเกินค่าสูงสุดที่อนุญาตหรือไม่ ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร ค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดได้ระบุไว้ในข้อมูลจำเพาะ หากใช้เกินค่านี้ เทอร์มิสเตอร์ PTC อาจเสียหายหรือเสียหายก่อนเวลาอันควร
4. การสลับอุณหภูมิ (อุณหภูมิคูรี)
เราสามารถจัดหาอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่มีอุณหภูมิคูรี 80°C, 100°C, 120°C, 140°C เป็นต้น กระแสไฟฟ้าขณะไม่ทำงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิคูรีและเส้นผ่านศูนย์กลางของชิปเทอร์มิสเตอร์ PTC เพื่อลดต้นทุน ควรเลือกอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิคูรีสูงและมีขนาดเล็ก ในทางกลับกัน ต้องพิจารณาว่าเทอร์มิสเตอร์ PTC ที่เลือกด้วยวิธีนี้จะมีอุณหภูมิพื้นผิวสูงกว่า ซึ่งอาจก่อให้เกิดผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ในวงจรได้ โดยทั่วไป อุณหภูมิคูรีควรสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดที่ใช้งานประมาณ 20-40°C
5. อิทธิพลของสภาพแวดล้อมการใช้งาน
เมื่อสัมผัสกับสารเคมีหรือใช้สารเติมแต่งหรือสารตัวเติม จะต้องระมัดระวังเป็นพิเศษเพื่อป้องกันการลดลงของเซรามิกแบเรียมไททาเนต ซึ่งอาจนำไปสู่การลดลงของผลของเทอร์มิสเตอร์ PTC และการเปลี่ยนแปลงในการนำความร้อนที่เกิดจากการเติม ซึ่งอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปในบริเวณนั้นและความเสียหายต่อเทอร์มิสเตอร์ PTC
ตัวอย่างการเลือกใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า
เป็นที่ทราบกันดีว่าแรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิของหม้อแปลงไฟฟ้าคือ 220V แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิคือ 16V กระแสไฟฟ้าทุติยภูมิคือ 1.5A กระแสไฟฟ้าปฐมภูมิจะอยู่ที่ประมาณ 350mA เมื่อแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิผิดปกติ และควรเข้าสู่สถานะป้องกันภายใน 10 นาที อุณหภูมิสภาพแวดล้อมการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ที่ -10 ~ 40℃ และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะอยู่ที่ 15 ~ 20℃ ขณะทำงานปกติ เทอร์มิสเตอร์ PTC ติดตั้งอยู่ใกล้กับหม้อแปลงไฟฟ้า โปรดเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC สำหรับการป้องกันปฐมภูมิ
1. กำหนดแรงดันไฟฟ้าทำงานสูงสุด
เป็นที่ทราบกันดีว่าแรงดันไฟฟ้าใช้งานของหม้อแปลงไฟฟ้าคือ 220 โวลต์ เมื่อพิจารณาปัจจัยความผันผวนของแหล่งจ่ายไฟ แรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงสุดควรอยู่ที่ 220 โวลต์ × (1 + 20%) = 264 โวลต์<br/>แรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงสุดของเทอร์มิสเตอร์ PTC คือ 265 โวลต์
2. กำหนดกระแสไฟฟ้าที่ไม่ทำงาน
หลังจากการคำนวณและการวัดจริง กระแสไฟฟ้าหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าเมื่อทำงานปกติคือ 125mA เมื่อพิจารณาถึงอุณหภูมิแวดล้อมของตำแหน่งติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC สูงถึง 60℃ จึงสามารถกำหนดได้ว่ากระแสไฟฟ้าขณะไม่ทำงานควรอยู่ที่ 130~140mA ที่อุณหภูมิ 60℃
3. กำหนดกระแสไฟฟ้าที่ใช้งาน
เมื่อพิจารณาว่าอุณหภูมิโดยรอบของตำแหน่งการติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC อาจต่ำได้ถึง -10℃ หรือ 25℃ จึงสามารถกำหนดได้ว่ากระแสไฟฟ้าในการทำงานควรอยู่ที่ 340~350mA ที่ -10℃ หรือ 25℃ และเวลาในการทำงานคือประมาณ 5 นาที
4. กำหนดค่าความต้านทานไฟฟ้าศูนย์ที่กำหนด R25
เทอร์มิสเตอร์ PTC ต่อแบบอนุกรมในวงจรปฐมภูมิ และแรงดันตกคร่อมที่เกิดขึ้นควรน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กำลังความร้อนของเทอร์มิสเตอร์ PTC เองก็ควรน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เช่นกัน โดยทั่วไป แรงดันตกคร่อมของเทอร์มิสเตอร์ PTC ควรน้อยกว่า 1% ของแหล่งจ่ายไฟทั้งหมด คำนวณค่า R25 ได้ดังนี้:<br/>220V x 1% ÷ 0.125A = 17.6Ω
5. กำหนดกระแสไฟฟ้าสูงสุด
จากการวัดจริง เมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรที่ขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลง กระแสไฟฟ้าปฐมภูมิอาจสูงถึง 500mA หากกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดปฐมภูมิมากเกินไป ขณะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรบางส่วน กระแสไฟฟ้าสูงสุดของเทอร์มิสเตอร์ PTC จะสูงกว่า 1A
6. กำหนดอุณหภูมิและขนาดของคูรี
เนื่องจากอุณหภูมิแวดล้อมของตำแหน่งติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC สามารถสูงถึง 60°C จึงเลือกอุณหภูมิคูรีโดยบวก 40°C เข้าไป ทำให้อุณหภูมิคูรีเท่ากับ 100°C อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนที่ต่ำและข้อเท็จจริงที่ว่าเทอร์มิสเตอร์ PTC ไม่ได้ติดตั้งอยู่ในขดลวดหม้อแปลง อุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้นจะไม่ส่งผลเสียต่อหม้อแปลง ดังนั้นอุณหภูมิคูรีจึงสามารถเลือกที่ 120°C ซึ่งช่วยลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเทอร์มิสเตอร์ PTC ลงได้หนึ่งระดับและลดต้นทุนได้
7. กำหนดแบบจำลองของเทอร์มิสเตอร์ PTC
ตามข้อกำหนดข้างต้น โปรดดูตารางข้อมูลจำเพาะของบริษัทเรา และเลือก MZ11-10P15RH265<br/>นั่นคือ แรงดันไฟฟ้าใช้งานสูงสุด 265V, ค่าความต้านทานกำลังไฟศูนย์ที่กำหนด 15Q±25%, กระแสไฟฟ้าขณะไม่ทำงาน 140mA, กระแสไฟฟ้าทำงาน 350 mA, กระแสไฟฟ้าสูงสุด 1.2A, อุณหภูมิคูรี 120°C และขนาดสูงสุด 11.0 มม.
ข้อดีของแกนเทอร์มิสเตอร์ PTC
เทอร์มิสเตอร์ PTC มีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ที่ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการป้องกันและการควบคุมต่างๆ ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์
ฟังก์ชั่นป้องกันตัวเอง
เมื่ออุณหภูมิสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะจำกัดกระแสโดยอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น การป้องกันกระแสเกินของมอเตอร์ และการป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียม
ไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมจากภายนอก
ลักษณะแบบพาสซีฟของเทอร์มิสเตอร์จะตอบสนองโดยตรงต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนในการออกแบบวงจรและลดความซับซ้อนของระบบ
อายุยืนยาว
การไม่มีหน้าสัมผัสทางกลช่วยป้องกันไม่ให้เกิดการเสื่อมสภาพ ทำให้เป็นทางเลือกที่ทนทานต่อฟิวส์แบบดั้งเดิมซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนาน
ความสามารถในการปรับแต่งได้
ความสามารถในการปรับจุดคูรีผ่านการปรับเปลี่ยนวัสดุ โดยเซรามิก PTC สามารถเข้าถึงอุณหภูมิระหว่าง 20-300°C สำหรับการใช้งานต่างๆ
เมื่อวงจรอยู่ในสถานะปกติ กระแสที่ไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะน้อยกว่ากระแสที่กำหนด และเทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะอยู่ในสถานะปกติโดยมีค่าความต้านทานต่ำมาก ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของวงจรป้องกัน เมื่อวงจรเกิดขัดข้องและกระแสเกินค่าที่กำหนดอย่างมาก เทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะร้อนขึ้นอย่างกะทันหันและเข้าสู่สถานะความต้านทานสูง ทำให้วงจรอยู่ในสถานะ "ตัดการเชื่อมต่อ" เพื่อป้องกันวงจรจากความเสียหาย เมื่อแก้ไขข้อบกพร่องแล้ว เทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะกลับสู่สถานะความต้านทานต่ำโดยอัตโนมัติ และวงจรจะกลับมาทำงานตามปกติ
เมื่อวงจรอยู่ในสถานะปกติ กระแสที่ไหลผ่านเทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะน้อยกว่ากระแสที่กำหนด และเทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะอยู่ในสถานะปกติโดยมีค่าความต้านทานต่ำมาก ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของวงจรป้องกัน เมื่อวงจรเกิดขัดข้องและกระแสเกินค่าที่กำหนดอย่างมาก เทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะร้อนขึ้นอย่างกะทันหันและเข้าสู่สถานะความต้านทานสูง ทำให้วงจรอยู่ในสถานะ "ตัดการเชื่อมต่อ" เพื่อป้องกันวงจรจากความเสียหาย เมื่อแก้ไขข้อบกพร่องแล้ว เทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินจะกลับสู่สถานะความต้านทานต่ำโดยอัตโนมัติ และวงจรจะกลับมาทำงานตามปกติ
กระบวนการผลิตเทอร์มิสเตอร์ PTC
การผลิตเทอร์มิสเตอร์ PTC เริ่มต้นด้วยการผสมแบเรียมคาร์บอเนต ไทเทเนียมออกไซด์ และวัสดุอื่นๆ เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางไฟฟ้าและความร้อนตามต้องการ จากนั้นนำไปบด ผสม และอัดให้เป็นแผ่นหรือแผ่นสี่เหลี่ยม จากนั้นนำไปเผาผนึกที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1400°C หลังจากนั้น เทอร์มิสเตอร์จะถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกันอย่างระมัดระวัง ติดตั้งอุปกรณ์เชื่อมต่อตามรุ่น และสุดท้ายเคลือบหรือหุ้มห่อหุ้ม
การใช้งานทั่วไปของเทอร์มิสเตอร์ PTC
การป้องกันกระแสเกิน: เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน (ไดร์เป่าผม เครื่องชงกาแฟ) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ การตรวจจับและชดเชยอุณหภูมิ: ระบบควบคุมอุณหภูมิอุปกรณ์อุตสาหกรรม การให้ความร้อนแบบควบคุมตนเอง: เครื่องทำความร้อนอุณหภูมิคงที่ (ความต้านทานของเซรามิก PTC มีเสถียรภาพใกล้จุดคูรี) การป้องกันวงจรอิเล็กทรอนิกส์: การจำกัดกระแส USB, การป้องกันอุณหภูมิสูงเกินของ PCB
