PTC Termistör
PTC Termistör Kökeni
Baryum titanat (BaTiO3), 1940'ların başında Japonya, ABD ve Sovyetler Birliği tarafından keşfedilmiş olup, oda sıcaklığında genellikle 1010Ω·cm'den büyük bir özdirence sahiptir. 1952'de Philips (Hollanda) firmasından Haayman ve arkadaşları, az miktarda nadir toprak elementleri (Y, Bi, Sb, vb.) eklendiğinde özdirencinin 10~106Ω·cm olduğunu ve malzemenin sıcaklık özelliklerinin Curie noktasına karşılık geldiğini buldular. Ancak o dönemde herhangi bir literatür yayınlamadılar, sadece bir patent başvurusunda bulundular, bu yüzden kamuoyu tarafından ancak 1954 civarında biliniyordu. 1961'de PTC termistörler ilk olarak Murata Manufacturing tarafından seri üretildi ve POSISTOR tescilli ticari markasını aldı. 1963 yılı civarında Avrupa, Amerika ve Japon şirketleri, sıcaklık kompanzasyonu, su seviyesi tespiti, motor aşırı ısınma önleme, otomatik sıcaklık kontrol ısıtıcıları, renkli televizyon demanyetizasyon devreleri ve diğer alanlarda uygulanan PTC termistörlerini endüstriyel hale getirmeye başladılar.
PTC Termistör Seçim Parametreleri
Uygulamanız için doğru PTC termistörünü seçmek için temel parametreleri anlamak çok önemlidir. İşte dikkate alınması gereken beş kritik faktör.
1. Maksimum çalışma voltajı
PTC termistörler devreye seri olarak bağlanır. Normal çalışma sırasında, PTC termistöründe voltajın yalnızca küçük bir kısmı kalır. PTC termistörü yüksek direnç durumunda çalışmaya başladığında, güç kaynağı voltajının neredeyse tamamına dayanmalıdır. Bu nedenle, bir PTC termistörü seçerken, yeterince yüksek bir maksimum çalışma voltajı seçilmeli ve güç kaynağı voltajındaki olası dalgalanmalar da dikkate alınmalıdır.
2. Çalışmayan akım ve çalışan akım
Güvenilir bir anahtarlama fonksiyonu elde etmek için, çalışma akımı, çalışma dışı akımın en az iki katı olmalıdır. Ortam sıcaklığının çalışma dışı akım ve çalışma akımı üzerinde büyük etkisi olduğundan (aşağıdaki şekle bakın), en kötü durum dikkate alınmalıdır. Çalışma dışı akım, izin verilen en yüksek ortam sıcaklığında, çalışma akımı ise daha düşük bir ortam sıcaklığında kullanılan değerde seçilmelidir.
3. Maksimum çalışma voltajında izin verilen maksimum akım
PTC termistörü koruma işlevini yerine getirirken, devrede izin verilen maksimum akımı (genellikle kısa devre olasılığına işaret eder) aşan bir akım üreten koşullar olup olmadığını kontrol edin. Maksimum akım değeri teknik özelliklerde belirtilmiştir. Bu değerin üzerinde kullanılırsa, PTC termistörü hasar görebilir veya erken arızalanabilir.
4. Anahtarlama sıcaklığı (Curie sıcaklığı)
80°C, 100°C, 120°C, 140°C vb. Curie sıcaklıklarına sahip aşırı akım koruma bileşenleri sağlayabiliriz. Bir yandan, çalışma dışı akım, Curie sıcaklığına ve PTC termistör çipinin çapına bağlıdır. Maliyetleri düşürmek için yüksek Curie sıcaklığına sahip ve küçük boyutlu bileşenler seçilmelidir; diğer yandan, bu şekilde seçilen PTC termistörün daha yüksek bir yüzey sıcaklığına sahip olacağı ve devrede istenmeyen yan etkilere neden olup olmayacağı göz önünde bulundurulmalıdır. Genel olarak, Curie sıcaklığı, kullanım sırasında maksimum ortam sıcaklığını 20-40°C aşmalıdır.
5. Kullanım ortamının etkisi
Kimyasal reaktiflerle temas halinde veya dolgu malzemeleri veya malzemeleri kullanıldığında, PTC termistörünün etkisinin azalmasına yol açabilecek baryum titanat seramiklerinin indirgenmesini ve dolgudan kaynaklanan ısıl iletkenlik değişikliklerinin PTC termistöründe lokal aşırı ısınmaya ve hasara neden olmasını önlemek için özel dikkat gösterilmelidir.
Güç Trafosu için PTC Termistör Seçimi Örneği
Güç trafosunun primer voltajının 220 V, sekonder voltajının 16 V, sekonder akımının 1,5 A, sekonder anormal olduğunda primer akımının yaklaşık 350 mA olduğu ve 10 dakika içinde koruma durumuna girmesi gerektiği bilinmektedir. Trafonun çalışma ortamı sıcaklığı -10 ~ 40℃ olup, normal çalışma sırasında sıcaklık artışı 15 ~ 20℃'dir. PTC termistörü trafoya yakın bir yere monte edilir. Lütfen primer koruma için bir PTC termistörü seçin.
1. Maksimum çalışma voltajını belirleyin
Transformatörün çalışma voltajının 220V olduğu bilinmektedir. Güç kaynağı dalgalanma faktörü dikkate alındığında, maksimum çalışma voltajı 220V×(1+20%) = 264V'a ulaşmalıdır. PTC termistörünün maksimum çalışma voltajı 265V'tur.
2. Çalışmayan akımı belirleyin
Hesaplama ve gerçek ölçümler sonucunda, trafo normal çalışırken primer akımı 125 mA'dir. PTC termistörünün kurulum yerinin ortam sıcaklığının 60°C kadar yüksek olduğu göz önüne alındığında, çalışmadığı durumda akımın 60°C'de 130-140 mA olması gerektiği belirlenebilir.
3. Çalışma akımını belirleyin
PTC termistörünün montaj yerinin ortam sıcaklığının -10℃ veya 25℃ kadar düşük olabileceği göz önüne alındığında, -10℃ veya 25℃'de çalışma akımının 340~350mA olması gerektiği ve çalışma süresinin yaklaşık 5 dakika olduğu belirlenebilir.
4. Nominal sıfır güç direnci R25'i belirleyin
PTC termistörü, birincil devreye seri olarak bağlanır ve oluşan voltaj düşüşü mümkün olduğunca küçük olmalıdır. PTC termistörünün ısıtma gücü de mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Genellikle, PTC termistörünün voltaj düşüşü toplam güç kaynağının %1'inden az olmalıdır. R25 şu şekilde hesaplanır:<br/>220V x %1÷0,125A=17,6Ω
5. Maksimum akımı belirleyin
Gerçek ölçümlere göre, trafonun sekonderi kısa devre olduğunda primer akım 500 mA'e ulaşabilir. Primer bobinde kısmi kısa devre oluştuğunda daha büyük bir akım geçerse, PTC termistörünün maksimum akımının 1 A'in üzerinde olduğu tespit edilmiştir.
6. Curie sıcaklığını ve boyutlarını belirleyin
PTC termistörünün montaj yerinin ortam sıcaklığının 60°C'ye kadar çıkabileceği göz önüne alındığında, Curie sıcaklığı bu değere 40°C eklenerek seçilir ve Curie sıcaklığı 100°C olur. Ancak, düşük maliyeti ve PTC termistörünün trafo bobinine monte edilmemesi göz önüne alındığında, daha yüksek yüzey sıcaklığının trafo üzerinde olumsuz bir etkisi olmayacağından, Curie sıcaklığı 120°C olarak seçilebilir, böylece PTC termistörünün çapı bir kademe küçültülebilir ve maliyet düşürülebilir.
7. PTC termistörünün modelini belirleyin
Yukarıdaki gereksinimlere göre, firmamızın teknik özellik tablosuna bakın ve MZ11-10P15RH265'i seçin<br/>Yani: maksimum çalışma voltajı 265 V, nominal sıfır güç direnç değeri 15Q±25%, çalışma dışı akım 140 mA, çalışma akımı 350 mA, maksimum akım 1,2 A, Curie sıcaklığı 120 ° C ve maksimum boyut 11,0 mm.
PTC Termistör Çekirdek Avantajları
PTC termistörler, elektronik devrelerde çeşitli koruma ve kontrol uygulamaları için ideal hale getiren benzersiz avantajlar sunar.
Kendini koruma fonksiyonu
Sıcaklık eşik değerini aştığında, termistörün direnci keskin bir şekilde artarak akımı otomatik olarak sınırlar. Örnek olarak motor aşırı akım koruması ve lityum pil koruması verilebilir.
Harici kontrol gerekmez
Termistörün pasif yapısı sıcaklık değişimlerine doğrudan tepki verir, bu da devre tasarımını basitleştirir ve sistem karmaşıklığını azaltır.
Uzun ömür
Mekanik temasların olmaması, yaşlanmayı önler ve bu sayede uzun çalışma ömrüne sahip geleneksel sigortalara dayanıklı bir alternatif oluşturur.
Özelleştirilebilirlik
Çeşitli uygulamalar için 20-300°C arası sıcaklıklara ulaşabilen seramik PTC'ler ile malzeme modifikasyonu yoluyla Curie noktasını ayarlama olanağı.
Devre normal durumdayken, aşırı akım koruma PTC termistöründen geçen akım nominal akımdan daha azdır ve aşırı akım koruma PTC termistörü, korunan devrenin normal çalışmasını etkilemeyecek kadar küçük bir direnç değeriyle normal durumdadır. Bir devre arızalandığında ve akım nominal akımı önemli ölçüde aştığında, aşırı akım koruma PTC termistörü aniden ısınır ve yüksek dirençli bir duruma geçerek devreyi nispeten "bağlantısız" bir duruma getirir ve böylece devreyi hasardan korur. Arıza giderildiğinde, aşırı akım koruma PTC termistörü de otomatik olarak düşük dirençli bir duruma döner ve devre normal çalışmasına devam eder.
Devre normal durumdayken, aşırı akım koruma PTC termistöründen geçen akım nominal akımdan daha azdır ve aşırı akım koruma PTC termistörü, korunan devrenin normal çalışmasını etkilemeyecek kadar küçük bir direnç değeriyle normal durumdadır. Bir devre arızalandığında ve akım nominal akımı önemli ölçüde aştığında, aşırı akım koruma PTC termistörü aniden ısınır ve yüksek dirençli bir duruma geçerek devreyi nispeten "bağlantısız" bir duruma getirir ve böylece devreyi hasardan korur. Arıza giderildiğinde, aşırı akım koruma PTC termistörü de otomatik olarak düşük dirençli bir duruma döner ve devre normal çalışmasına devam eder.
PTC Termistör Üretim Süreci
PTC termistörlerin üretimi, istenen elektriksel ve termal özellikleri sağlayan baryum karbonat, titanyum oksit ve diğer malzemelerin bir karışımıyla başlar. Bu karışım öğütülür, karıştırılır ve disk veya dikdörtgenler halinde sıkıştırılır ve ardından tercihen 1400°C'nin altındaki bir sıcaklıkta sinterlenir. Daha sonra dikkatlice birbirine bağlanır, modele bağlı olarak bağlantı elemanları ile donatılır ve son olarak kaplanır veya kapsüllenir.
PTC Termistör Tipik Uygulamaları
Aşırı akım koruması: Ev aletleri (saç kurutma makineleri, kahve makineleri), otomotiv elektroniği. Sıcaklık algılama ve kompanzasyon: Endüstriyel ekipman sıcaklık kontrol sistemi. Kendi kendini düzenleyen ısıtma: Sabit sıcaklık ısıtıcısı (seramik PTC'nin direnci Curie noktası yakınında sabittir). Elektronik devre koruması: USB akım sınırlama, PCB aşırı sıcaklık koruması.
