你按下设备上的“开启”按钮,它就开始嗡嗡作响。你看不到也听不到的是,在那一瞬间,巨大的、可能造成破坏的电流浪涌。这种现象被称为浪涌电流,如果不加以控制,它会慢慢降低电子元件的性能,甚至瞬间摧毁它们。幸运的是,工程师们找到了一个简单而巧妙的解决方案: PTC 热敏电阻。
什么是浪涌电流?
浪涌电流是指瞬间电流浪涌,远远超过设备正常工作电流。它主要发生在首次向包含电容性或电感性负载的电路通电时,例如:
电动机(用于冰箱、电动工具、空调)
开关电源(用于计算机、电视、手机充电器)
变形金刚
大型电容器组(充电时最初表现得像短路)
该电流尖峰可能比稳态工作电流高出10到100倍。随着时间的推移,这种反复的应力会损坏电容器、降低焊点质量、烧断保险丝,并导致过早失效。
《卫报》:PTC 热敏电阻作为浪涌电流限制器 (ICL)
这时,PTC(正温度系数)热敏电阻就派上用场了,它能完美地限制浪涌电流。它独特的特性——电阻随温度升高而增大——被巧妙地利用来抑制浪涌电流。
以下是它的详细操作步骤:
冷态(高电阻,低温):当您的设备关闭且冷却时,PTC热敏电阻处于室温且具有低电阻。您可以将其与要保护的电路的电源输入串联安装。
开启时(限制浪涌):设备开启的瞬间,巨大的浪涌电流试图流过。由于 PTC 温度较低且电阻较低,它最初允许该电流通过,但由于其耗散的功率(I²R 加热),PTC 也会开始升温。
“跳闸”(加热和保护):瞬间,浪涌电流迅速加热PTC热敏电阻。随着温度升高,PTC热敏电阻会超过其“居里点”或开关温度,导致其阻值急剧增加。
稳态(新常态):这种高电阻状态就像一座缓坡,有效地将电流限制在正常工作所需的微小涓流(保持电流)。此时,器件正常运行,PTC 保持这种温暖的高电阻状态,在电路中充当良性元件。
重置(冷却):关闭设备时,电流停止流动。PTC 热敏电阻会在几十秒到几分钟内冷却下来。冷却过程中,其电阻会回落到初始的低值,以便在再次打开设备时,能够有效防止下一次浪涌电流事件的发生。
为什么 PTC 热敏电阻非常适合这项工作
简单且被动:无需外部控制电路。它们基于材料本身的物理特性进行自我调节。
高度可靠:作为没有活动部件的固态组件,它们非常可靠并且具有较长的使用寿命。
经济高效:它们为复杂问题提供了强大且廉价的解决方案。
自复位:与熔断并需要更换的保险丝不同,PTC 热敏电阻在冷却后会自动复位。
在哪里可以找到它们
PTC浪涌电流限制器在现代电子产品中随处可见:
计算机和服务器中的交流/直流电源
工业电机控制单元
音频放大器
暖通空调系统
电信设备
结论
下次启动电脑或打开冰箱门时,请记住幕后默默工作的那个小英雄。PTC 热敏电阻是精湛的浪涌电流限制器,它瞬间牺牲自身来吸收破坏性的初始能量浪涌。通过从导体平稳过渡到电阻,它们提供了一个简单、优雅且自动化的保护层,这对于我们日常依赖的电子设备的寿命和可靠性至关重要。